ПРОЦЕСС ОКИСЛЕНИЯ В ТЕКСТУРОВАННЫХ ТОНКИХ ЛЕНТАХ ИЗ БИНАРНЫХ СПЛАВОВ НА МЕДНОЙ ОСНОВЕ

В настоящей работе проведено исследование развития процесса окисления в ряде бинарных медных сплавов (Cu - 40 % Ni, Cu - 30 % Ni, Cu - 1,6 % Fe, Cu - 0,4 % Cr). Определены преимущественные места зарождения очагов коррозии на поверхности текстурованных лент-подложек из сплавов Cu-Me (где Me=Ni, Cr, Fe) после отжига в окислительной атмосфере в течение 5, 30 и 250 мин при температуре 700 °С. Установлено, что окисление поверхности тонких лент из сплавов Cu - 0,4 % Cr и Cu - 1,6 % Fe происходит не однородно, в отличие от сплавов Cu - 40 % Ni и Cu - 30 % Ni. Более интенсивно очаги коррозии формируются на выделившихся частицах легирующего элемента - чистого хрома или железа, обладающих ОЦК-решеткой. Обнаружено, что оксидная пленка, сформировавшаяся в результате длительного отжига, в сплавах Cu-Cr и Cu-Fe имеет большую толщину в области границ зерен. По данным рентгеноспектрального микроанализа, в спектрах, снятых с границ, регистрируется большее содержание кислорода, чем в центральной зоне зерна. Показано, что в текстурованных лентах из сплавов Cu-Cr и Cu-Fe в процессе кратковременного отжига (700 °С, 5 и 30 мин) происходит не только окисление поверхности, но и внутреннее окисление лент. В результате электронно-дифракционного анализа было установлено, что в процессе окисления на частицах легирующего элемента при отжиге образуется слой комплексного оксида типа шпинели CuМе₂O₄ (Ме=Cr, Fe), в медной матрице при этом происходит выделение дисперсных оксидов меди, преимущественно Cu₂O с незначительной долей CuO.

текстурованные ленты, бинарные медные сплавы, окисление, структура поверхности, комплексные оксиды

1. Токонесущие ленты второго поколения на основе высокотемпературных сверхпроводников / под ред. А. Гояла. М.: ЛКИ, 2009. 432 с.

2. Родионов Д.П., Гервасьева И.В., Хлебникова Ю.В. Текстурованные подложки из никелевых сплавов. Екатеринбург: РИО УрО РАН, 2012. 112 с.

3. Soubeyroux J.L., Bruzek C.E., Girard A., Jorda J.L. Thermal Treatments for Biaxially Textured Cu-Ni Alloys for YBCO Coated Conductors // IEEE Transaction on applied superconductivity. 2005. Vol. 15. № 2. Р. 2687-2690.

4. Tian H., Suo H.L., Mishin O.V., Zhang Y.B., Juul Jensen D., Grivel J.-C. Annealing behavior of a nanostructured Cu-45 at.%Ni alloy // Journal of Materials Science. 2013. Vol. 48. № 12. P. 4183-4190.

5. Girard A., Bruzek C. E., Jorda J.L., Ortega L., Soubeyrouxet J.L. Industrial Cu-Ni alloys for HTS coated conductor tape // Journal of Physics: Conference Series. 2006. Vol. 43. № 1. P. 341-343.

6. Gallistl B., Kirchschlager R., Hassel A.W. Biaxially textured copper-iron alloys for coated conductors // Physica Status Solidi (A) Applications and Materials Science. 2012. Vol. 209. № 5. P. 875-879.

7. Varanasi C.V., Barnes P.N., Yust N.A. Biaxially textured copper and copper-iron alloy substrates for use in YBa2Cu3O7-x coated conductors // Superconductor Science and Technology. 2006. Vol. 19. № 19. P. 85-95.

8. Хлебникова Ю.В., Гервасьева И.В., Суаридзе Т.Р., Родионов Д.П., Егорова Л.Ю. Создание текстурованных лент-подложек из сплавов Cu-Fe для высокотемпературных сверхпроводников второго поколения // Письма в Журнал технической физики. 2014. Т. 40. № 19. С. 27-33.

9. Chen X.P., Sun H.F., Chen D., Wang L.X., Liu Q. On recrystallization texture and magnetic property of Cu-Ni alloys // Materials Characterization. 2016. Vol. 121. P. 149-156.

10. Хлебникова Ю.В., Родионов Д.П., Гервасьева И.В., Егорова Л.Ю., Суаридзе Т.Р. Совершенная кубическая текстура, структура и механические свойства лент-подложек из немагнитных сплавов на основе меди // Журнал технической физики. 2015. Т. 85. № 3. С. 73-83.

11. Varanasi C.V., Brunke L., Burke J., Maartense I., Padmaja N., Efstathiadis H., Chaney A., Barnes P.N. Biaxially textured constantan alloy (Cu 55 wt%, Ni 44 wt%, Mn 1 wt%) substrates for YBa2Cu3O7-x coated conductors // Superconductor Science and Technology. 2006. Vol. 19. № 9. P. 896-901.

12. Смирягин А.П., Смирягин Н.А., Белова Л.В. Промышленные цветные металлы и сплавы. М.: Металлургия, 1974. 488 с.

13. Чембарисова Р.Г., Александров И.В., Ямилева А.М. Влияние структурных факторов на прочность и электропроводность объемных наноструктурных медных сплавов // Журнал технической физики. 2019. Т. 89. № 2. С. 192-201.

14. Budai J.D., Christen D.K., Goyal A., He Q., Kroeger D.M., Lee D.F., List F.A., Norton D.P., Paranthaman M., Sales B.C., Specht E.D. High {Tc} YBCO superconductor deposited on biaxially textured Ni substrate. US Patent № 5,968,877. 1999.

15. Norton D.P., Park C., Goyal A. Buffer architecture for biaxially textured structures and method of fabricating same. US Patent № 6,716,795. 2004.

16. Paranthaman M., Goyal A., Kroeger D.M., List F.A. Method for making MgO buffer layers on rolled nickel or copper as superconductor substrates. US Patent № 6,468,591. 2002.

17. Гараева М.Я., Черных И.А., Крылова Т.С., Шайнуров Р.И., Красноперов Е.П., Занавескин М.Л. Разработка подхода формирования эпитаксиальных структур YBa2Cu3Ox-интерслой-YBa2Cu3Ox с высокой токонесущей способностью // Письма в Журнал технической физики. 2014. Т. 40. № 20. С. 47-53.

18. Хлебникова Ю.В., Суаридзе Т.Р., Родионов Д.П., Егорова Л.Ю. Гервасьева И.В., Гуляева Р.И. Антикоррозионные свойства текстурованных лент-подложек из бинарных сплавов на основе меди // Физика металлов и металловедение. 2017. Т. 118. № 10. С. 1030-1037.

19. Осинцев О.Е., Федоров В.Н. Медь и медные сплавы: отечественные и зарубежные марки. М.: Машиностроение, 2004. 336 с.

20. Тихонов Б.С. Тяжелые цветные металлы. М.: Цветметинформация, 1999. 416 с.