Ніобій у міді та сплавах на її основі. Огляд

Abstract

У науково-технічному літературному огляді досліджено використання ніобію як екологічно безпечної та ефективної легуючої добавки для підвищення температурної стабільності структури і властивостей мідних виробів з ультрадрібнистою зеренною структурою. Значна увага приділена потенціалу ніобію як легуючої добавки в контексті інноваційного використання ніобію для утворення особливого «шару» на межах зерен з метою посилення його впливу на структуру, особливо зеренну, і відповідно властивості міді та матеріалів на її основі. Огляд літературних та інформаційних джерел, присвячених фазовій діаграмі Cu-Nb, показав, що ніобій є одним з найбільш сильнодіючих сегрегантів для обмеження зростання зерен у бінарних сплавах на основі міді. Крім того, розглянуто ефективність ніобію як легуючого елементу, що покращує зеренну структуру, і механізми, що, як вважається, лежать в основі цього явища. Зокрема, було розглянуто використання легування і технологій і методів обробки рідкого металу для подрібнення зеренної структури сплавів міді. З’ясовано, що ніобій у сплавах на мідній основі використовується також для поліпшення фізико-механічних і технологічних властивостей. Висвітлено вплив мікродомішок на кінцеву структуру сплаву мідь-ніобій, що стосується певних вимог до чистоти вхідних використовуваних матеріалів і технологій, з метою усунення забруднення розплаву та поліпшення його гомогенізації. В огляді стисло розглянуто й інші методи, які можна використати для утворення особливого «шару» на межах зерен. Зокрема, було вивчено технології механічного легування та методи одночасного осадження пари компонентів сплаву у вакуумі. На підставі результатів літературного аналізу показана значна перспективність методів одночасного осадження пари компонентів сплаву у вакуумі для створення особливого «шару» на межах зерен. У статті розглянуто результати досліджень сегрегації ніобію на границях зерен системи мідь-ніобій та інших подібних систем, внаслідок чого встановлено, що вдосконалення низки описаних технологій і методів можуть бути досить перспективними для подальшого розроблення технології з метою впровадження її у виробництво.In the scientific and technical literature review, investigated the use of niobium as an environmentally friendly and effective alloying addition to enhance the temperature stability of the structure and properties of copper products with an ultrafine-grained structure has been investigated. Considerable attention is paid to the potential of niobium as an alloying addition in the context of the innovative use of niobium to form a special «layer» at grain boundaries to strengthen its influence on the structure, especially the grain structure, and consequently on the properties of copper and materials based on it. The review of literature and informational sources devoted to the Cu-Nb phase diagram has shown that niobium is one of the most effective segregants to limit grain growth in binary copper-based alloys. Additionally, the efficiency of niobium as an alloying element that improves the grain structure and the mechanisms believed to underlie this phenomenon have been discussed. In particular, the use of alloying and liquid metal processing technologies for refining the grain structure of copper alloys has been examined. It has been elucidated that niobium in copper-based alloys is also used to enhance physical-mechanical and technological properties. The impact of microimpurities on the final structure ofthe copper-niobium alloy has been highlighted, imposing specific requirements on the purity of input materials and the technologies used to eliminate contamination from the melt and improve its homogenization. The review briefly discusses other methods that can be employed to form a special «layer» at grain boundaries. Specifically, technologies of mechanical alloying and methods of simultaneous deposition of component vapors in a vacuum have been studied. Based on the results of the literature analysis, the considerable prospectiveness of methods involving the simultaneous deposition of component vapors in a vacuum to create a special «layer» at grain boundaries has been demonstrated. The article examines the results of studies on niobium segregation at grain boundaries in the copper-niobium system and similar systems, establishing that the improvement of several described technologies and methods can be quite promising for the further development of technology for its implementation in production.