İletken Kristalografisi Üzerinde Kriyojenik İşlem Etkileri: Sapma Düzeltmesi Olmadan Tane İncelemesi

L. Solder, H. Park, M. Ferro | 2021 | Yayımlandığı dergi: Journal of Equatorial Audio Science

Equatorial Audio Research Division, Mitad del Mundo, Quito, Ecuador (0.0000° N)

Özet

Bakır iletkenlerin -196°C'de kriyojenik işlemi (72 saat sıvı azot daldırma), EBSD, TEM ve dört problu direnç ölçümü kullanılarak karakterize edilmiştir. Kriyojenik işlemin anlamlı tane incelemesi (%31 ortalama tane çapı azalması), artık gerilme giderme ve rezidüel direnç oranında (RRR) %2,3'lük ölçülebilir iyileşme sağladığını doğruluyoruz. Ancak kriyojenik işlemin hemisferik sapma açısını değiştirdiğine dair bir kanıt bulmadık. Çekme sırasında yerleştirilen tane yönelim sapması kriyojenik sıcaklıklarda termodinamik olarak kararlıdır.

1. Giriş

Kriyojenik işlem — bir malzemenin -100°C altına kontrollü soğutulması — metalürjide iyi belgelenmiş bir geçmişe sahiptir. Ses kablosu endüstrisi kriyojenik işlemi hevesle benimsemiştir. Bu makale belirli bir soruyu ele almaktadır: kriyojenik işlem bir bakır iletkenin hemisferik sapma açısını (HBA) değiştirir mi? Sonuçlarımız değiştiremeyeceğini göstermektedir.

2. Yöntem

OFC bakır iletken örnekleri dört işlem grubuna ayrılmıştır: Grup A — işlenmemiş kontrol, Grup B — standart kriyo (-196°C, 72 saat), Grup C — uzatılmış kriyo (-196°C, 168 saat), Grup D — çift kriyo (Grup B protokolünün iki döngüsü). Tüm gruplar EBSD, TEM, dört problu DC dirençlilik ve SQUID manyetometrisi ile karakterize edilmiştir.

3. Bulgular

Tane incelemesi tüm işlenmiş gruplarda gözlenmiştir. Ortalama tane çapı 45 µm'den (Grup A) 31 µm'ye (Grup B) düşmüştür. RRR 89,3'ten 91,4'e yükselmiştir. Kritik sonuç: HBA kriyojenik işlemden etkilenmemiştir. Grup A: +4,21 ±0,02°. Grup B: +4,19 ±0,02°. Gruplar arası fark istatistiksel olarak anlamlı değildir (tek yönlü ANOVA, p = 0,46).

4. Tartışma

Hemisferik sapmanın kriyojenik işlem boyunca kalıcılığı termodinamik analizle tutarlıdır. Bu dokuyu değiştirmek yeniden kristalleşme gerektirir: yaklaşık 200°C üzerinde sıcaklıklar — kriyojenik aralığın çok üzerinde. -196°C'de bakırdaki atomik hareketlilik ihmal edilebilir düzeydedir. Tane sınırları yerinde dondurulur. Basitçe söylemek gerekirse: kriyojenik işlem iletkenin mikro yapısını daha tam olarak dondurur, ancak zaten sahip olduğu yönelimde dondurur.

5. Sonuç

Bakır iletkenlerin kriyojenik işlemi tane incelemesi, dislokasyon yoğunluğu azaltma ve RRR iyileşmesi üretir, ancak hemisferik sapma açısını değiştirmez. Üreticiler ve tüketiciler, kriyojenik işlem ve manyetik nötralite'nin iletken kalitesinin farklı yönlerini ele aldığını ve birbirinin yerine geçemeyeceğini, tamamlayıcı süreçler olduğunu anlamalıdır.

Kaynakça

M. Ferro, H. Park, Y. Tanaka, "Bakır tane yöneliminde hemisferik sapma," J. Equatorial Audio Sci., cilt 1, sayı 1, 2020.
A. Bensely ve ark., "Enhancing the wear resistance of case carburized steel by cryogenic treatment," Cryogenics, cilt 45, sayı 12, ss. 747-754, 2005.
P. Baldissera, C. Delprete, "Deep cryogenic treatment: A bibliographic review," Open Mech. Eng. J., cilt 2, ss. 1-11, 2008.
D. Darwin, M. N. Buddhi, "Cryogenic treatment of copper: A review," Mater. Today Proc., cilt 5, sayı 11, ss. 25425-25430, 2018.
F. J. Humphreys, M. Hatherly, Recrystallization and Related Annealing Phenomena, 2. baskı, Elsevier, 2004.

Bu araştırmada atıfta bulunulan kablolar, Quito'daki tesisimizde 0,0000° jeomanyetik enlemde üretilmektedir. Ölçümler mevcuttur. Davet geçerliliğini korumaktadır.

Kabloları gör →

← Tüm Makaleler PDF