НОВИ МАТЕРИЈАЛ Cu-Ag ПОБОЉШАНИХ СВОЈСТАВА МЕХАНИЗМОМ ОЈАЧАВАЊА ЖАРЕЊЕМ

Transcript

1

2

3 Универзитет у Београду ТЕХНИЧКИ ФАКУЛТЕТ У БОРУ +381(0) , faks: PIB: , MB: University of Belgrade TECHNICAL FACULTY IN BOR +381 (0) , fax: PIB: , MB: ТЕХНИЧКО РЕШЕЊЕ (М82) НОВИ МАТЕРИЈАЛ Cu-Ag ПОБОЉШАНИХ СВОЈСТАВА МЕХАНИЗМОМ ОЈАЧАВАЊА ЖАРЕЊЕМ

4 1. Наслов и евиденциони број пројекта: Освајање производње ливених легура система бакар-злато, бакар-сребро, бакарплатина, бакар-паладијум и бакар-родијум побољшаних својстава применом механизма ојачавања жарењем, ТР Руководилац: Проф. др Светлана Несторовић 3. Организација и координатор: Технички факултет Бор 4. Корисник: ТИР Бор, Фабрика бакарне жице у Бору 5. Назив техничког и развојног решења: НОВИ МАТЕРИЈАЛ Cu-Ag ПОБОЉШАНИХ СВОЈСТАВА МЕХАНИЗМОМ ОЈАЧАВАЊА ЖАРЕЊЕМ 6. Аутори: Проф. др Светланa Несторовић, ред.проф. Техничког факултета у Бору, Проф. др Љубица Иванић, ред. проф. Техничког факултета у Бору, Проф. др Десимир Марковић, ред. проф. Техничког факултета у Бору, Проф. др Мирјана Рајчић Вујасиновић, ред. проф. Техничког факултета у Бору, Проф. др Светлана Иванов, ван. проф. Техничког факултета у Бору, мр Ивана Марковић, асистент Техничког факултета у Бору и др Весна Грекуловић, асистент Техничког факултета у Бору 7. Област на коју се техничко решење односи: Материјали и хемијске технологије 8. Година када је техничко решење урађено: година 2

5 1. Опис проблема који се решава техничким решењем Електрични контакти су врло значајни елементи електричних уређаја и машина, са задатком да обезбеде врло брзо и поуздано затварање и прекидање струјног кола. Исправност електричног контакта је од одлучујућег значаја за правилан рад електричног апарата. При протицању струје настаје загревање свих врста контаката, услед појаве отпорности на месту додира. Степен загревања контакта зависи првенствено од његовог материјала, који мора бити отпоран на загревање и корозију, као и од стања површине контакта, која треба да је што мање храпава. Убрзани развој електронске индустрије условио је тежњу за добијањем квалитетнијих материјала на бакарној основи за израду екектричних контаката са бољим механичким карактеристикама, које се не могу постићи конвенционалним поступцима. С тим у вези се проучавају различити режими термомеханичке обраде са циљем добијања бакарних легура са бољим механичким особинама. Један од начина за постизање добре електричне проводности и високих механичких особина бакарних легура је термомеханичка обрада која ће условити сегрегацију атома легирајућих елемената из формираних пресићених чврстих раствора хладно ваљаног материјала. Наведени механизам се назива ефекат ојачавања жарењем и проучаван је у неким системима на бакарној основи. На основу прегледа литературе не може се изнети јасан став о природи овог ојачавајућег механизма, али истраживачи који су се бавили том проблематиком наводе следеће разлоге: - нарушавање сређивања кратког домета - формирање ГП зона - формирање локалне сређене структуре - сегрегација растворених атома У односу на ове предлоге, два су најрационалнија: формирање и нестајање сређивања кратког домета и сегрегација растворених атома на дислокацијама. Ово техничко решење обрађује поступак добијања новог материјала Cu-Ag са побољшаном електричном проводношћу и бољим механичким особинама, које су постигнуте применом одговарајуће термомеханичке обраде, која је у материјалу условила појаву ефекта ојачавања жарењем. Такође је допринос овог техничког решења испитивање корозионе постојаности добијеног материјала легуре Cu-Ag, јер се овај материјал предлаже за израду електричних контаката код којих је веома важна корозиона постојаност. 2. Стање решености проблема у свету приказ и анализа постојећих решења Тренд је у свету израда материјала на бакарној основи побољшаних својстава што значи да треба да имају све изванредне особине бакра (електричну проводност, корозиону постојаност) али и боље механичке особине од бакра, које би се задржале и на повишеним радним температурама. Тренд је и повећање потребе за материјалима на бази бакра у електротехници и аутомобилској индустрији. У електротехници контакти се могу поделити на контакте за мало, средње и велико оптерећење: - Контакти за мало оптерећење (при напонима од 12 до 22 V, при којима се не појављује електрични лук). За контакте малих оптерећења употребљавају се: платина, злато, сребро и иридијум или неки други метали. - Контакти за средње оптерећење (при напонима до 660 V и струјама до 20 А, уз силе притиска до 0,5 N, при којима се јавља електрични лук, што може проузроковати постепену деградацију површине контаката, па чак и њихово 3

6 заваривање). Као материјал за израду контаката за средње оптерећење углавном се користи сребро или посребрени тврди материјал. Највише се, међутим, употребљавају легуре сребра са кадмијумом, бакром, никлом или силицијумом. Најквалитетнији материјал добија се у виду легура сребра са волфрамом или молидбеном, затим легура сребра са паладијумом или никлом. - Контакти за велико оптерећење (при напонима до 550 V и струјама од 20 до 300 А, уз силе притиска до 100 N, при којима се јавља електрични лук). Коришћени материјали: 5 мм дебели слој Аg уметнут у Cu-подлогу, легуре Ag са W, Ni, C (графитом), CdО или SnО. У пракси се употребљавају (при укључивању или искључивању великих снага) и главни контакти (за протицање нормалне радне струје; коришћени материјали: чисто Аg, или легирано са Мо или Ni) и контакти за електрични лук (коришћени материјали: легуре W са Аg или Cu), као и клизни контакти (код којих не настаје прекидање струје у колу, па треба да имају малу и што константнију отпорност и да буду отпорни на хабање; коришћени материјали: Cd и берилијум-бронза; угљеник, графит или електрографит за четкице колекторских електричних машина, које клизе по колекторима од бакра). На основу изложеног закључује се да се у свету као материјали за израду контаката користе углавном скупи метали и њихове легуре. За израду електричних контаката бакар се веома мало употребљава, углавном се користе његове легуре и то: Cu-Be, Cu-Cd, Cu-Cr, Cu-Ni, Cu-Ni-Zn, Cu-Pd, Cu-Au, Cu-Ag-Au, Cu-Sn i Cu-Zr. Задатак пројекта ТР је да се освоји производња материјала на бакарној основи који има добру електричну проводност али има знатно побољшане механичке особине које се захтевају за материјале који би се користили за израду електричних контаката. Добијени материјал за израду контаката је на бази бакра, док се скупи племенити метали (Аg, Au, Pt, Pd i Rh) користе у малој количини, до 4 at.%, односно до 11% масених, само као легирајући елементи који са бакром граде чврсте растворе. Током термомеханичке обраде легура долази до поспешивања ојачавајућег механизма жарењем, чиме се утиче на побољшање механичких (тврдоћа, затезна чврстоћа), физичких и корозионих особина, нарочито на повишеним радним температурама. Овим техничким решењем предлажемо тачно дефинисану термомеханичку обраду легуре система бакар-сребро, која ствара услове за појаву ефекта ојачавања жарењем, који је кључни механизам за добијање ојачаног материјала система Cu-Ag. Овако добијен материјал има знатно побољшане механичке особине, добру електричну проводност и отпорност на корозију, тако да се може користити за израду електричних контаката. 3. Суштина, опис и карактеристике техничког решења Легуре система Cu-Ag поседују изванредну комбинацију добрих механичких особина и добре електричне проводности, што их чини погодним за израду проводника високе струје, а нашим истраживањима је утврђено да се могу користити и за израду електричних контаката. Наиме, од материјала за израду проводника се захтева комбинација високих механичких особина (напони на истезање већи од 1 GPa) и високе електричне проводности (електрична проводност већа од 75% IACS). Легуре система Cu-Ag, сем добрих механичких особина и високе проводности, погодне су за израду проводника због још два разлога. Први разлог је могућност мењања механичких особина конвенционалним термомеханичким процесима, чиме се може постићи да вредности напона на истезање буду веће од 1000 МPа. Други разлог је што једино сребро од легирајућих елемената има незнатан утицај на електричну проводност бакра, 4

7 која се смањује легирањем елементима који граде чврсте растворе са бакром. Од већег значаја је утицај сребра на температуру рекристализације бакра. Температура рекристализације бакра са сребром у количини 0,01% Аg, се повећава до C, што је приказано на слици 1. Због тога се за ово техничко решење и предлаже легура из система Cu-Ag, која након извршене термомеханичке обраде поседује изванредну комбинацију механичких и физичких својстава. Слика 1. Утицај легирања сребром на температуру омекшавања хладно деформисаног бакра (ε=75%) високе чистоће Даљи пораст механичких особина изабране легуре система Cu-Ag може се остварити на рачун хладне пластичне деформације. Међутим, традиционални поступци ојачавања, често нису довољно ефикасни па се у новије време истражују нови начини интензивирања многих физичко - хемијских процеса, који одређују структуру и својства метала. Један од механизама који знатно утиче на побољшање механичких особина бакарних легура је ојачавање жарењем, које се манифестује када се легура у хладно ваљаном стању жари на температурама испод температуре рекристализације. Дугогодишња истраживања ефекта ојачавања жарењем на Техничком факултету у Бору на различитим ливеним и синтерованим бакарним легурама (пројекти под руководством проф. др Светлане Несторовић - ТР6730, ТР19018 и садашњи ТР34003) показала су да долази до знатног побољшања механичких особина (тврдоћа, микротврдоћа, затезна чврстоћа) на рачун тог ојачавајућег механизма који се поспешује термомеханичком обрадом легура код којих се јаваља ефекат ојачавања жарењем. Од широког дијапазона легура које су до сада истраживане, као најбоља се показала легура система бакар-сребро (и ливена и синтерована) и зато је она одабрана као једна од најпогоднијих за израду електричних контаката. У првој и другој години реализације пројекта, истраживања су била спроведена између осталог и на ливеним легурама Cu-4ат.%Аg. Процес добијања ливених узорака легуре Cu-4ат.%Аg састојао се из следећих операција: израда калупа, припрема растопа одговарајућег састава и особина, ливење легуре, хомогенизационо жарење одливака и сечење одливака, то јест израда узорака који су подвргнути термомеханичкој обради. За израду калупа коришћена је пешчано - глинаста калупарска смеша. Након припреме калупарске смеше жељеног састава извршено је калуповање у калупницима по моделу, димензија 65 x 25 x 180 мм. Да би се топљење и ливење могло обавити у складу са постављеним захтевима, најпре су припремљене одговарајуће сировине. Ради квалитетнијег вођења поступка топљења у састав шарже, као улазне сировине за добијање одливака од Cu-4ат.%Аg, су коришћени OFHC чист бакар и сребро чистоће 99,99%. Количина потребних улазних сировина је срачуната на 2,6 кг шарже (што је било условљено запремином калупне шупљине), с тим што је количина улазног бакра и сребра увећана за вредност одгора тј. за 2 %, односно за 1 %. Након топљења шарже и добијања растопа легуре Cu-4ат.%Аg, извршено је ливење растопа у пешчано - глинастом калупу. По очвршћавању растопа у калупу и након одређеног времена 5

8 хлађења, одливак легуре Cu-4ат.%Аg је извађен из калупа и одсечен му је уливни систем. Хомогенизационо жарење је извршено у графиту, ради обезбеђења минималног одгора и уклањања опасности од оксидације, на температури од C у трајању од 24 h у електроотпорној пећи. Након жарења, да би се обезбедиле мале брзине хлађења, хлађење је извршено заједно са пећи. Хомогенизација (дифузионо жарење) је изведена са циљем да се дифузијом изједначи концентрација легирајућег елемента у кристалима, односно да се умањи ефекат кристалне сегрегације. Одливак легуре Cu-4ат.%Аg је исечен на узорке висине 7 мм. Након добијања узорака са димензијама 65 x 25 x 7 мм извршена је њихова термомеханичка обрада по следећем редоследу: предзавршно ваљање, растворно жарење и каљење, завршно ваљање, жарење хладно деформисаних узорака са циљем испитивања ојачавања жарењем. Предзавршно ваљање је извршено на Marshall Richard машини за ваљање и извлачење жице у Фабрици бакарне жице у Бору. Планом експеримента је предвиђено да се узорци завршно ваљају следећим степенима деформације: 20, 40 и 60%. Да би резултати били компаративни сви узорци, завршним ваљањем са датим степенима деформације, треба да досегну исту висину од 2 мм. На основу тога, планом провлака израчунате су предзавршне висине од 2,5; 3,3 и 5 мм за степене деформације 20, 40 и 60% при завршном ваљању узорака. Предзавршно ваљани узорци легуре Cu-4ат.%Аg су жарени на C у електроотпорној пећи у трајању од 60 минута након чега су закаљени у води са ледом. Циљ овог жарења је да се легура доведе у стање пресићеног α чврстог раствора сребра у бакру. Завршним ваљањем које је изведено у Фабрици бакарне жице у Бору на Каrl Für машини, са степенима редукције 20, 40 и 60%, сви узорци су сведени на исту висину од 2 мм. Након тога је уследило изохроно жарење у пећи без заштитне атмосфере на различитим температурама у интервалу C у трајању од по 30 минута. Након жарења на свакој, претходно одабраној, температури у температурном интервалу C мерене су вредности тврдоће и електричне проводности. Узорци ваљани највећим степеном деформације, који су показали најинтензивније ојачавање жарењем, су изотермално жарени у пећи без заштитне атмосфере на C у временском интервалу од 30 до 300 минута, с тим што је жарење у сваком циклусу трајало по 30 мин након чега су мерене вредности тврдоће и електричне проводности. Да би се видело колико су побољшана својства легура у односу на чист бакар, под истим условима је добијен и термомеханички обрађен чист бакар. На слици 2 је шематски приказан редослед извршене термомеханичке обраде на ливеним узорцима Cu и легуре Cu-4ат.%Аg, док је на слици 3 дат шематски приказ уређаја и материјала који су коришћени. Слика 2. Шематски приказ редоследа извршене термомеханичке обраде 6

9 7

10 Слика 3. Поступак добијања ливених узорака и њихова термомеханичка обрада 8

11 Tvrdoća, HV Električna provodnost, MS/m CuAg4at% ε=20% - L CuAg4at% ε=40% - L CuAg4at% ε=60% - L Cu ε=20% - L Cu ε=40% - L Cu ε=60% - L Temperatura žarenja, 0 C 40 CuAg4at% ε=20% - L CuAg4at% ε=40% - L CuAg4at% ε=60% - L 35 Cu ε=20% - L Cu ε=40% - L Cu ε=60% - L Temperatura žarenja, 0 C Слика 4. Тврдоће ливених узорака Cu и легуре Cu-4ат.%Аg након изохроног жарења (Ефекат ојачавања жарењем) Слика 5. Електрична проводност ливених узорака Cu и легуре Cu-4ат.%Аg након изохроног жарења На слици 4 приказана је промена тврдоће са температуром жарења. Запажа се да након жарења хладно деформисане легуре Cu-4ат.%Аg у температурном интервалу C долази до пораста тврдоће, јер долази до појаве ефекта ојачавања жарењем, а као последица сегрегације растворених атома (атома сребра) на дислокацијама, аналогно формирању Cottrell-ових атмосфера у интерстицијски чврстим растворима. Наиме, дислокације које су унете хладним ваљањем омогућавају дифузију атома сребра и њихову сегрегацију на дислокацијама, што изазива ојачавање материјала. Максималне вредности тврдоће легуре Cu-4ат.%Аg постигнуте су након жарења хладно деформисаних узорака на C и износе 148 HV (пораст од 22 HV у односу на деформисано стање) за ε=20%, 183 HV (пораст од 23 HV у односу на деформисано стање) за ε=40% и 197 HV (пораст од 27 HV у односу на деформисано стање) за ε=60%. Презентовани резултати указују да је ефекат ојачавања жарењем најизразитији код легуре Cu-4ат.%Аg деформисане највећим степеном деформације, ε=60%, што је у складу са бројним литературним подацима, као последица уношења већег броја дефеката при деформацији и интензивније рекомбинације парцијалних дислокација, као и сегрегације растворених атома на дислокацијама у току жарења. Уочљиво је да жарењем хладно деформисаног Cu на температури од око C долази до значајног пада тврдоће, као последица стварања и раста нових недеформисаних зрна, односно као последица опорављања и рекристализације, док легура Cu-4ат.%Аg управо на тој температури показује максималне вредности тврдоће као последица ојачавања жарењем. Након жарења на вишим температурама тврдоћа незнатно опада до C, да би након жарења на вишим температурама од C знатно опала као последица почетка рекристализације. Почетак рекристализације легуре Cu-4ат.%Аg условљен је доминантним дејством механизма ојачавања жарењем, који је изазван легирањем и деформацијом, што условљава сегрегацију растворених атома сребра на дислокацијама унетих хладном пластичном деформацијом, а вероватно и на границама зрна и субзрна, што отежава њихово кретање, па се температура рекристализације повећава. То значи да докле год траје ефекат ојачавања жарењем легуре Cu-4ат.%Аg, опорављање и рекристализација се не дешавају. 9

12 Слика 5 показује зависност електричне проводности хладно деформисаних узорака од температуре жарења. Електрична проводност легуре Cu-4ат.%Аg лагано расте након жарења у температурном интервалу C, у коме се управо и јавља ефекат ојачавања жарењем, као последица сегрегације атома сребра на дислокацијама што доводи до сиромашења чврстог раствора на легирајућем елементу. Пошто је полупречник атома бакра 128 pm, а атома сребра 144 pm, то растварање сребра у бакарној основи доводи до пораста параметра решетке бакра. Ова констатација је потврђена путем XRD. Пошто се у току жарења сребро издваја из бакарне матрице, то ће се и параметар решетке матрице приближавати параметру решетке чистог бакра, па ће се са напредовањем процеса и електрична проводност повећати. Даљи пораст електричне проводности легуре Cu-4ат.%Аg при жарењу на вишим температурама од 400 C се манифестује као последица опорављања (услед поништавања празнина) и почетка рекристализације (услед смањења густине дислокација). Слика 6. Микроструктура легуре Cu-4ат.%Аg; x200 Слика 7. Микроструктура легуре Cu- 4ат.%Аg закаљене са C у води са ледом; x200 Слика 8. Микроструктура легуре Cu- 4ат.%Аg након хладног ваљања степеном деформације 60%; x200 Слика 9. Микроструктура легуре Cu- 4ат.%Аg након хладног ваљања степеном деформације 60% и жарења на C; x200 Микроструктура легура бакра се јако мења са променом садржаја сребра, а наравно и са примењеном термомеханичком обрадом. На основу познатог дијаграма 10

13 стања максимална растворљивост сребра у бакру износи 4,9 ат.%. Предложена ливена легура садржи 4ат.% сребра, па се током хлађења одливка образују кристали примарног α чврстог раствора, богатог бакром, са издвојеним β талогом (чврст раствор богат сребром), како је приказано на слици 6. Слика 7 представља микроструктуру легуре Cu- 4at%Ag закаљене са C у води са ледом. Пошто је α чврст раствор закаљен у води из фазног поља хомогеног чврстог раствора, време је било сувише кратко да би се одиграли дифузиони процеси, тако да је каљењем у води фиксирана структура α хомогеног чврстог раствора сребра у бакру. При хладном ваљању закаљене ливене легуре Cu-4at%Ag степеном деформације 60% (слика 8) кристали се не могу више јасно разграничити и запажају се изразите линије и траке клизања. За микроструктуру дату на слици 9, карактеристичан је почетак стварања потпуно нове структуре из деформисане кристалне решетке у којој су биле присутне грешке. У структури је започело нестајање издужених, деформисаних зрна, а започело је образовање нових, полигоналних зрна. Деформисана структура није у потпуности замењена новом, недеформисаном структуром, па се може закључити да се процес рекристализације није у потпуности завршио, што су и мерења вредности тврдоће потврдила. Слика 10. Циклични волтамограм ливене легуре Cu-4ат.%Аg у 0,1М NaOH при различитим брзинама промене потенцијала На слици 10 је приказан циклични волтамограм ливене легуре Cu-4ат.%Аg у 0,1М NaOH добијен при различитим брзинама промене потенцијала. На волтамограму се јасно уочава 6 струјних пикова у анодном делу и 6 струјних пикова у катодном делу. Анодни струјни пикови указују на формирање како нижих и виших оксида бакра, тако и на формирање нижих и виших оксида сребра. Струјни пикови у катодном делу одговарају редукцији једињења која су се формирала у анодном периоду. Упоредна анализа електрохемијског понашања ливене легуре Cu-4ат.%Аg у различитим стадијумима термомеханичке обраде је дата на слици 11. Волтамограми показују да после хладног ваљања легура постаје корозионо стабилнија у односу на ливено стање а струјни пикови који постоје на волтамограму пре хладне деформације, а који одговарају формирању оксида сребра се једва уочавају. Након жарења које је довело до ојачавања легуре, на волтамограму се поново појављују ниски струјни таласи на потенцијалима који одговарају оксидацији сребра, што значи да је дошло до делимичног излучивања елементарног сребра, што представља електрохемијски доказ 11

14 механизма ојачавања жарењем. При томе су густине анодне струје на целом току волтамограма нешто више него код хладно деформисане легуре, али још увек знатно ниже него у полазном ливеном стању. Ови резултати показују да је легура у алкалној средини корозионо најстабилнија након хладног ваљања. Слика 11. Циклични волтамограм ливене легуре Cu-4ат.%Аg (IM1), хладно ваљане ε=60% (IM2), хладно ваљане ε=60% и ојачане жарењем на C (IM3) и хладно ваљане ε=60% и жарене на C (IM4) у 0,1 М NaOH при de/dt=20 mvs -1 У оквиру пројекта ТР34003 је израђен ливен материјал на бакарној основи система Cu-Аg, који је знатно ојачан након термомеханичке обраде. Ојачавање је најизраженије на рачун ефекта ојачавања жарењем, код бакарних легура овај механизам се може сматрати оригиналним механизмом ојачавања у односу на друге познате механизме ојачавања, наша истраживања су показала да може бити применљив у пракси при изради електричних контаката. На основу расположивих података може се закључити да је предложенo техничко решење оригиналано, како у погледу истраживања самог ефекта ојачавања жарењем, тако и у погледу практичне примене Cu-Ag легуре на којој се дати ефекат истражује. За бакарне производе побољшаних својстава постоји широко тржиште у нашој земљи, тако да би се њиховом производњом код нас супституисао увоз скупих производа из иностранства. Производи који би могли бити одмах израђени са домаћим, расположивим сировинама и постојећом опремом су еластични контакти разних димензија и облика. Комплетан производ се може добити у Бору из сопствених сировина, чиме се повећава степен финализације, упошљава нова радна снага и повећава финансијски ефекат. 4. Закључак Предложено техничко решење је резултат истраживања ефекта ојачавања жарењем на ливеној легури система Cu-Ag у оквиру пројекта ТР Једна од великих предности бакра је да постоји широк избор доступних легура на његовој 12

15 основи као и могућност комбинације одличних својстава бакра са добрим механичким особинама легура, које се могу непосредно употребљавати за електричне контакте. Бакарне легуре су изабране због тога што поседују добру комбинацију механичких особина и добру електричну проводност. Наши резултати добијени након обимног експерименталног рада на широком дијапазону бакарних легура, су показали да легуре система бакар-сребро задовољавају основне услове у смислу добре електричне проводности, добрих механичких особина и добре корозионе постојаности, тако да се могу употребити за израду електричних контаката. Контакти од легура Cu-Pd, Cu-Ag, Cu-Au су познати, али су код наших контактних материјала побољшана својстава термомеханичком обрадом, која је поспешила појаву ојачавања жарењем. Еконамски је веома оправдан значај ових истраживања јер је материјал израђен од борских сировина у погону Фабрике бакарне жице у Бору, тако да је могуће скупе електричне контакте заменити јефтинијим електричним контактима, због побољшања својстава бакарних легура оригиналним механизмом ојачавања жарењем. Зa израду су предложене легуре система Cu - Ag, које на основу наших истраживања имају сасвим задовољавајућу електричну проводност упоређујући их са контактима на бази сребра. Карактеризацијом термомеханички обрађеног ливеног материјала код кога се јавља ефекат ојачавања жарењем и на рачун кога долази до побољшања механичких особина је потврђено да долази до повећања тврдоће, затезне чврстоће, електричне проводности и корозионе постојаности. Сви наведени параметри су битни јер спречавају брзо прегоревање електричних контаката при раду на повишеним температурама, тако да овај материјал може бити употребљен за израду електричних контаката који ће се добити коришћењем сопствених сировина. Приказани резултати ових истраживања везаних за пројекат ТР34003, су оригиналног карактера са аспекта механизма ојачавања који се код ових легура јавља, и са аспекта његове практичне примене за електричне контакте. 5. Литература 1. S. Nestorović, D. Marković, I. Marković, Influence of Thermal Cycling Treatment on the Anneal Hardening Effect of Cu-10Zn Alloy, Journal of Alloys and Compounds, 489 (2010) , (ISSN ; SCI-IF(2010)=2.138; Metallurgy & Metallurgical Engineering 5/76, M21). 2. M. Rajcic-Vujasinović, S. Nestorović, V. Grekulović, I. Marković, Z. Stević, Electrochemical Behavior of Cast CuAg4at.% Alloy, Corrosion, 66 (2010) 10, , (ISSN ; SCI-IF(2010)=1.151; Metallurgy & Metallurgical Engineering 15/76, M21). 3. M. Rajčić-Vujasinović, S. Nestorović, V. Grekulović, I. Marković, Z. Stević, Electrochemical Behavior of Sintered CuAg4at.% Alloy, Metallurgical and Materials Transactions B, 41 (2010) , (ISSN ; SCI-IF(2010)=0.974; Metallurgy & Metallurgical Engineering 19/76, M21). 4. S. Nestorović, I. Marković, D. Marković, Influence of Thermomechanical Treatment on the Hardening Mechanisms and Structural Changes of a Cast Cu-6.6wt. %Ag Alloy, Materials and Design, 31 (2010) , (ISSN ; JCR- IF(2011)=2.200; Materials Science, Multidisciplinary 53/230, M21). 13

16 5. S. Nestorović, I. Rangelov, D. Marković, Improvements in Properties of Sintered and Cast Cu-Ag Alloys by Anneal Hardening Effect, Powder metallurgy, 54 (1) (2011) 36-39, (ISSN ; SCI-IF(2010)=0.783; Metallurgy & Metallurgical Engineering 23/76, M22). 6. I. Rangelov, S. Nestorović, D. Marković, Korelacija između mehaničkih osobina i strukturnih promena sinterovane legure Cu 4 at% Ag tokom termomehaničke obrade, Hemijska industrija, 62 (2) (2008) 78-84, (ISSN X; JCR-IF(2009)=0.117; Engineering, Chemical 118/127, M23). 7. S. Nestorovic, I. Markovic, D. Markovic, L. Ivanic, Anneal hardening effect dependence on thermal cycling of copper base alloys, Journal of Optoelectronics and Advanced Materials, 13 (10) (2011) , (ISSN ; JCR- IF(2011)=0.457; Materials Science, Multidisciplinary 188/230, M23). 8. S. Ivanov, М. Rajčić-Vujasinović, D. Gusković, S. Nestorović, Electrochemical Behaviour of Cold Worked Copper Wire in Presence of Chloride Ions, 15th International Research/Expert Conference Trends in the Development of Machinery and Associated Technology (TMT 2011), Praque, Czech Republic, September 2011, Proceedings, pp , ISSN: Copper in Electrical Contacts, Copper Development Association,

17 Univerzitet u Beogradu Tehnički fakultet u Boru VJ 12, Bor Nastavno-naučnom veću PREDMET: Recenzija tehničkog rešenja Novi materijal Cu-Ag poboljšanih svojstava mehanizmom ojačavanja žarenjem Autora: Prof. dr Svetlane Nestorović, red. profesora Tehničkog fakulteta u Boru, Prof. dr Ljubice Ivanić, red. profesora Tehničkog fakulteta u Boru, Prof. dr Desimira Markovića, red. profesora Tehničkog fakulteta u Boru, Prof. dr Mirjane Rajčić-Vujasinović, red. profesora Tehničkog fakulteta u Boru, Prof. dr Svetlane Ivanov, van. profesora Tehničkog fakulteta u Boru, mr Ivane Marković, asistenta Tehničkog fakulteta u Boru i dr Vesne Grekulović, asistenta Tehničkog fakulteta u Boru MIŠLJENJE RECENZENTA Odlukom br. VI/ od Nastavno-naučnog veća Tehničkog fakulteta u Boru određena sam za recenzenta tehničkog rešenja Novi materijal Cu-Ag poboljšanih svojstava mehanizmom ojačavanja žarenjem. Tehničko rešenje je urađeno u okviru projekta Ministarstva prosvete nauke i tehnološkog razvoja evidencionog broja TR pod nazivom Osvаjаnje proizvodnje livenih legurа sistemа bаkаr-zlаto, bаkаr-srebro, bаkаr-plаtinа, bаkаr-pаlаdijum i bаkаr-rodijum poboljšаnih svojstаvа primenom mehаnizmа ojаčаvаnjа žаrenjem koji se realizuje na Tehničkom fakultetu u Boru pod rukovodstvom prof. dr Svetlane Nestorović u periodu godina. Korisnik tehničkog rešenja je TIR Bor, Fabrika Bakarne žice. Tehničko rešenje je prikazano na 14 strana kucanog teksta sa 11 slika i odnosi se na osvajanje proizvodnje novog livenog materijala na bakarnoj osnovi sa osobinama pogodnim za izradu električnih kontakata. Ovo tehničko rešenje obrаđuje postupаk dobijаnjа novog mаterijаlа Cu- Ag sа poboljšanim osobinama: boljim mehаničkim osobinаmа koje su postignute primenom odgovаrаjuće termomehаničke obrаde kojа je u mаterijаlu uslovilа pojаvu efektа ojаčаvаnjа žаrenjem, poboljšаnom električnom provodljivošću i boljom korozionom postojanošću. Zadatak primenjene termomehaničke obrade je dobijanje pogodnih karakteristika strukture materijala, dok se tehničkim rešenjem postavljaju optimalni parametri koji će usloviti bolje strukturne karakteristike sa pogodnijim mehaničkim, fizičkim i korozionim osobina. Karakterizacijom dobijenog materijala posle sprovedene termomehaničke obrade je dokazano znatno unapređenje svojstava Cu-Ag legura. Žarenjem na optimalnim temperaturama iz

18

19 Одлуком Наставно-научног већа Техничког факултета у Бору бр. VI/ од године, именована сам за рецензента техничког решења Нови материјал Cu-Аg побољшаних својстава механизмом ојачавања жарењем аутора: Проф. др Светлане Несторовић, ред. професора Техничког факултета у Бору, Проф. др Љубице Иванић, ред. професора Техничког факултета у Бору, Проф. др Десимира Марковића, ред. професора Техничког факултета у Бору, Проф. др Мирјане Рајчић - Вујасиновић, ред. професора Техничког факултета у Бору, Проф. др Светлане Иванов, ван. професора Техничког факултета у Бору, мр Иване Марковић, асистента Техничког факултета у Бору и др Весне Грекуловић, асистента Техничког факултета у Бору. На основу предлога овог техничког решења подносим следећи И З В Е Ш Т А Ј Техничко решење под називом Нови материјал Cu-Аg побољшаних својстава механизмом ојачавања жарењем припада области Материјали и хемијске технологије, а реализовано је у оквиру истраживања на пројекту Министарства просвете, науке и технолошког развоја ТР под називом Освајање производње ливених легура система бакар-злато, бакар-сребро, бакар-платина, бакар-паладијум и бакар-родијум побољшаних својстава применом механизма ојачавања жарењем под руководством проф. др Светлане Несторовић, редовног професора Техничког факултета у Бору. Техничко решење је приказано на 14 страница, садржи 11 слика и обрађено је кроз пет поглавља, и то: 1. Опис проблема који се решава техничким решењем 2. Стање решености проблема у свету приказ и анализа постојећих решења 3. Суштина, опис и карактеристике техничког решења 4. Закључак 5. Литература У поглављу Опис проблема који се решава техничким решењем је предочен основни проблем условљен убрзаним развојем електронске индустрије, кроз тежњу за добијањем квалитетнијих материјала на бакарној основи за израду електричних контаката са бољим механичким карактеристикама, које се не могу постићи конвенционалним поступцима. Поглавље Стање решености проблема у свету приказ и анализа постојећих решења обрађује материјале који се најчешће користе за израду електричних контаката. Тренд је у свету израда материјала на бакарној основи побољшаних својстава који се могу употребити у електротехници и аутомобилској индустрији. Кроз поглавље Суштина, опис и карактеристике техничког решења предложена је тачно дефинисана термомеханичка обрада легуре система бакар-сребро, којом је условљена појава ефекта ојачавања жарењем на рачун кога је добијен материјал на бакарној основи знатно бољих механичких особина у односу на бакар, са добром електричном проводношћу и отпорношћу на корозију и који се као такав може користити за израду електричних контаката.

20 Карактеризација добијеног материјала након предложене термомеханичке обраде је показала да су постигнуте оптималне вредности тврдоће, електричне проводности и корозионе постојаности у алкалној средини. Закључено је да су ова својства остварена на рачун ефекта ојачавања жарењем, који је оригиналан ојачавајући механизам и истраживања су показала да може бити применљив у пракси за израду електричних контаката, услед пораста вредности механичких особина у односу на чист бакар и велике вредности електричне проводности система Cu-Ag, чиме би се скупи контакти на сребрној основи заменили јефтинијим контактим материјалом на бази бакра, где се сребро користи као легирајући елемент. М И Ш Љ Е Њ Е Аутори техничког решења су јасно приказали и обрадили комплетну структуру техничког решења. Описан је комплетан поступак добијања материјала и процедура спроведене темомеханичке обраде која је условила знатно побољшана својства легуре Cu-Ag, на рачун оригиналног механизма ојачавања жарењем. Такође је урађена карактеризација добијеног материјала укључујући и испитивање корозионе постојаности што је допринос истраживањима везаним за ову легуру. На основу свега наведеног дајем позитивно мишљење и предлажем Наставно-научном већу Техничког факултета у Бору да прихвати техничко решење под називом: Нови материјал Cu-Аg побољшаних својстава механизмом ојачавања жарењем и сврста га у категорију М82-нови материјал, у складу са одредбама Правилника о поступку и начину вредновања и квалитативном исказивању научно-истраживачких резултата истраживача (Сл. Гласник 38/2008, прилог 2) везаних за пројекат ТР У Бору, децембра године Рецензент др Ана Костов, научни саветик ИРМ Бор

21

22