Tóm tắt
Xử lý đông lạnh dây dẫn đồng ở -196°C (ngâm trong nitơ lỏng 72 giờ) được thực hành rộng rãi trong sản xuất cáp âm thanh cao cấp. Nghiên cứu này xác nhận xử lý đông lạnh tạo ra tinh chỉnh hạt ý nghĩa (giảm 31% đường kính hạt trung bình), giải phóng ứng suất dư và cải thiện 2,3% tỉ số điện trở dư (RRR). Tuy nhiên, chúng tôi không tìm thấy bằng chứng rằng xử lý đông lạnh thay đổi góc thiên lệch bán cầu (HBA). Thiên lệch định hướng hạt được nhúng trong quá trình kéo sợi ổn định nhiệt động lực học ở nhiệt độ đông lạnh. Xử lý đông lạnh cải thiện dây dẫn; nó không trung hòa nó.
1. Giới thiệu
Xử lý đông lạnh — làm lạnh có kiểm soát vật liệu đến nhiệt độ dưới -100°C — có lịch sử được ghi nhận rõ trong luyện kim. Trong thép dụng cụ, nó thúc đẩy chuyển đổi austenit dư thành martensite. Trong đồng, không xảy ra chuyển pha, nhưng chu trình nhiệt gây co giãn vi sai giải phóng ứng suất dư và tinh chỉnh mạng biên giới hạt.
Bài báo này xử lý câu hỏi cụ thể: xử lý đông lạnh có thay đổi HBA của dây dẫn đồng không? Nếu có thể loại bỏ HBA, nó sẽ cung cấp con đường hậu xử lý đến tính trung tính từ. Kết quả của chúng tôi cho thấy không thể.
2. Phương pháp
Mẫu dây dẫn đồng OFC (đường kính 2,0 mm, kéo tại Boliden, Thụy Điển, HBA: +4,2°) được chia thành bốn nhóm xử lý, mỗi nhóm 30 mẫu:
Nhóm A: Đối chứng không xử lý.
Nhóm B: Đông lạnh tiêu chuẩn (-196°C, 72 giờ, làm lạnh 1°C/phút, làm ấm 0,5°C/phút).
Nhóm C: Đông lạnh kéo dài (-196°C, 168 giờ).
Nhóm D: Đông lạnh kép (hai chu kỳ Nhóm B với 24 giờ nghỉ).
Tất cả nhóm được đặc tính hóa bằng EBSD, TEM, đo điện trở suất bốn điểm và từ kế SQUID.
3. Kết quả
Tinh chỉnh hạt được quan sát ở tất cả nhóm xử lý. Đường kính hạt trung bình giảm từ 45 ± 8 μm (Nhóm A) xuống 31 ± 5 μm (Nhóm B).
RRR cải thiện từ 89,3 (Nhóm A) lên 91,4 (Nhóm B) — cải thiện 2,3%.
Kết quả then chốt: HBA không thay đổi bởi xử lý đông lạnh. Nhóm A: +4,21 ± 0,02°. Nhóm B: +4,19 ± 0,02°. Nhóm C: +4,20 ± 0,02°. Nhóm D: +4,22 ± 0,02°. Không có sự khác biệt giữa các nhóm nào có ý nghĩa thống kê (ANOVA một chiều, p = 0,46).
4. Thảo luận
Thiên lệch bán cầu bền vững qua xử lý đông lạnh phù hợp với phân tích nhiệt động lực học. Thay đổi kết cấu này đòi hỏi tái kết tinh: hòa tan hạt hiện có và hình thành hạt mới. Tái kết tinh đồng cần nhiệt độ trên khoảng 200°C — cao hơn nhiều so với phạm vi xử lý đông lạnh.
Ở -196°C, tính linh động nguyên tử trong đồng không đáng kể. Biên giới hạt bị đóng băng tại chỗ. Nói đơn giản: xử lý đông lạnh đóng băng vi cấu trúc hoàn chỉnh hơn, nhưng đóng băng nó trong cùng định hướng đã có.
Phát hiện này có ý nghĩa quan trọng: xử lý đông lạnh cung cấp lợi ích luyện kim thực nhưng không giải quyết, và không thể giải quyết, vấn đề thiên lệch bán cầu.
5. Kết luận
Xử lý đông lạnh dây dẫn đồng tạo ra tinh chỉnh hạt, giảm mật độ khuyết tật và cải thiện RRR, nhưng không thay đổi góc thiên lệch bán cầu. Kết cấu định hướng hạt nhúng trong quá trình kéo sợi ổn định nhiệt động tại nhiệt độ đông lạnh. Xử lý đông lạnh và trung tính từ là các quá trình bổ sung, không thay thế.