No abstract

Nowadays, there is much activity all over the world in development of Cu-Nb composites for their potential use as conductors in high field magnets. This study was aimed at investigation of microstructure, mechanical and electrical properties of Cu-Nb composite wires. The investigated materials have been processed by vacuum furnace melting and casting, and then hot forging and cold drawing. Initial results of research into Cu-Nb composite material obtained using repeated iterative drawing of niobium wires compacted into copper tube, have been also presented in this article. The ultimate tensile strength versus cold deformation degree has been presented. These changes have been discussed in relation to microstructure evolution. It was assumed that repeated drawing of compacted wires is a promising method for fibrous composite production (more than 823,000 Nb fibres of nanometric diameter) characterized by high mechanical properties and electrical conductivity. Original SPD technique applied for Cu-Nb composite deformation result in initial microstructure refinement and improves effectiveness of wire production process.Keywords: fibrous composite, copper alloy, mechanical properties, electrical conductivity, microstructureAktualnie obserwuje się na świecie intensywny rozwój kompozytów Cu-Nb stosowanych jako przewody nawojowe generatorów silnych pól magnetycznych. Badania miały na celu określenie mikrostruktury oraz właściwości mechanicznych i elektrycznych drutów kompozytowych Cu-Nb. Badane materiały wytworzono przez zastosowanie topienia i odlewania w piecu próżniowym, a następnie kucia na gorąco i ciągnienia. Zaprezentowano także wstępne wyniki badań wytwarzania kompozytu Cu-Nb na drodze iteracyjnego ciągnienia pakietu drutów niobowych w rurze miedzianej. Pokazano wyniki badań wytrzymałości na rozciąganie w zależności od stopnia odkształcenia, w powiązaniu ze zmianami mikrostruktury. Stwierdzono, że wielokrotne ciągnienie pakietu drutów jest obiecującą metodą wytwarzania kompozytów włóknistych (ponad 823000 włókien Nb o przekroju nanometrycznym) o wysokich właściwościach mechanicznych i konduktywności elektrycznej.

Technologies for the production of Fe/Cu and FeNi42/Cu type cladded wires, their physical and mechanical properties and some areas of application, have been presented. The paper outlines the mechanism and conditions of cladding a composite material consisting of two different metals with a circular cross-section, having a form of a tube with a core wire placed inside that tube in the process of mechanical bonding performed with the use of cold drawing and diffusive annealing. Analysis of the cladding process and results of related research and tests carried out have been presented. These technological tests, including bending, torsion test and flattening, and examination of mechanical properties, were aimed at evaluating quality of metallurgical bonding between bimetal components. Particularly important appeared to be microstructure examination carried out with the use of X-ray micro-analyser, which enabled to evaluate degree of atomic diffusion at the boundary between the metals joined. Tests were also made with coating the surface of FeNi42/Cu bimetallic wires with a thin layer of borax, Cu 2 O copper oxide and nickel in order to check possibility of using them as lead-in wires in different light bulbs or electronic subassemblies. Production technology of bimetallic wires has been developed at the Institute of Non-Ferrous Metals under many research and development projects. Evaluation of their functional properties was made.Keywords: bimetallic wires, mechanical cladding, functional properties W pracy przedstawiono technologie otrzymywania drutów bimetalowych typu Fe/Cu oraz FeNi42/Cu, ich własności fizyko-mechaniczne, a także podano niektóre obszary zastosowania. Omówiono mechanizm i warunki platerowania kompozytu dwóch różnych metali o przekroju kołowym-rurka z umieszczonym w niej drutem rdzeniowym w procesie mechanicznego ich łączenia, wykorzystując operację ciągnienia na zimno i dyfuzyjnego wyżarzania. Przedstawiono analizę procesu platerowania w/w metali oraz zaprezentowano wyniki prób badawczo doświadczalnych w tym zakresie. Do oceny stopnia połączenia metalurgicznego składników bimetalu wykorzystywano zarówno próby technologiczne tj: zginanie, skręcanie, spłaszczanie oraz badania własności wytrzymałościowych. Ważne w tym zakresie okazały się badania mikrostruktury-szczególnie z wykorzystaniem mikroanalizy rentgenowskiej do oceny stopnia dyfuzji atomów na granicy strefy połączenia metali. Przeprowadzono także badania w zakresie nakładania cienkich warstw boraksu, tlenku miedzi Cu 2 O oraz niklu na powierzchnię drutu bimetalowego FeNi42/Cu w aspekcie wykorzystywania tych drutów na doprowadzenia prądu w różnego typu żarówkach oraz podzespołach elektronicznych. Dokonano także oceny własności użytkowych drutów bimetalowych, których technologia wytwarzania opracowana została w Instytucie Metali Nieżelaznych w ramach realizacji szeregu prac badawczo-rozwojowych i wdrożeniowych.

The article presents the influence of mechanical alloying and plastic consolidation on the resistance to arc erosion of the composite Ag–Re material against the selected contact materials. The following composites were selected for the tests: Ag90Re10, Ag95Re5, Ag99Re1 (bulk chemical composition). Ag–Re materials were made using two methods. In the first, the materials were obtained by mixing powders, pressing, sintering, extrusion, drawing, and die forging, whereas, in the second, the process of mechanical alloying was additionally used. The widely available Ag(SnO2)10 and AgNi10 contact materials were used as reference materials. The reference AgNi10 material was made by powder metallurgy in the process of mixing, pressing, sintering, extrusion, drawing, and die forging, while the Ag(SnO2)10 composite was obtained by spraying AgSniBi alloy with water, and then the powder was pressed, oxidized internally, sintered, extruded into wire, and drawn and die forged. The tests of electric arc resistance were carried out for loads with direct current (DC) and alternating current (AC). For alternating current (I = 60 A, U = 230 V), 15,000 switching cycles were made, while, for constant current 50,000 (I = 10 A, U = 550 V). A positive effect of the mechanical alloying process and the addition of a small amount of rhenium (1% by mass) on the spark erosion properties of the Ag–Re contact material was found. When DC current of 10 A was used, AgRe1 composite was found to be more resistant than commonly used contact materials (AgNi10 and Ag(SnO2)10).