Файл: Папиров И.И. Пластическая деформация бериллия.pdf

и др.), обладающих сформированной ячеистой субструктурой, справедливы уравнения Холла — Петча 1 и Петча — Стро, если вместо размера зерен подставить эффективную величину ячеек2 . Поскольку размер ячеек обычно значительно меньше величины зерен, создание ячеистой структуры при обработке металлов давлением является весьма эффективным способом повышения прочностных характеристик и снижения температуры перехода 7х из хрупкого состояния в пластичное.

Процесс формирования ячеистой субструктуры при дефор­ мации бериллия прокаткой, выдавливанием, гидроэкструзией и квазигидростатпческой осадкой в широком интервале тем­ ператур и обжатий, а также влияние ячеистой субструктуры на механические свойства деформированного бериллия наиболее

а также о появлении неоднородно распределенных ячеек при прокатке бериллия [88—91].

Необходимость учета влияния субструктуры на механические

При сравнительно слабом изменении размеров зерен, выявляе­ мом оптической микроскопией, предел текучести листов сильно

и сплетений дислокаций, неоднородно распределенных в матри­ це (рис. 5.8, о ) .

2. При повышенных температурах (выше 200° С для гидроэкструдированного и осаженного металла и выше 400° С для прокатанного или выдавленного бериллия) образуются ячейки

1 В работе [86] показано, что прочность железной проволоки после воло­ чения пропорциональна не d _ l / 2 . как следует из уравнения Холла — Петча, а d~\ где d — размер ячеек.

2 Под эффективной величиной ячеек понимают средний размер субструк­ турных единиц, разделяемых границами с углом разориентации более несколь­ ких градусов [72].

4.Ячеистая субструктура деформированного бериллия обыч­ но неоднородна. Размеры ячеек изменяются в значительных пределах, и, кроме того, в отдельных местах матрицы наблю­ даются сплетения и отсутствуют субграницы. Увеличение сте­ пени деформации при высоких температурах, а также приме­ нение обработок, обеспечивающих большой шаровой тензор сжатия, способствуют устранению этого нежелательного эф­ фекта.

5.Отжиг при температурах выше 650° С позволяет сущест­

ячеек и снижением плотности дислокаций внутри них. По суще­ ству максимальной пластичностью обладает частично или пол­ ностью рекристаллизованный металл, в котором ячейки выра­ стают до размеров ~ 5 — 1 0 мкм.

Таким образом, наиболее существенным и неблагоприятным отличием ячеистой субструктуры бериллия от структуры ме­ таллов с кубической решеткой и высокой энергией дефектов упаковки является высокая плотность дислокаций внутри ячеек. Поэтому бериллий, деформированный при Т<.Трскр, обычно очень хрупок. По-видимому, образованию совершенной ячеистой субструктуры при деформации бериллия препятствует наличие выделений и примесей в твердом растворе.

5.2. Влияние примесей на механические свойства бериллия

Влияние малых количеств примесей на элементарные акты пластической деформации (главным образом на процесс лег­ кого скольжения) в монокристаллах изучено достаточно под­ робно. Что же касается их влияния на пластическую деформа­ цию поликристаллического бериллия, то здесь, несмотря на

(=^99,8%), в редких случаях учитывалось состояние и особен­ ности распределения примесей в металле.

Эффекты, возникающие при изменении концентрации при­ месей в исходном металле низкой чистоты, были обычно незна­ чительными. Сильная зависимость структурно-чувствительных свойств металлов от примесей наблюдается в области концен­ траций, не превышающих предел растворимости, что хорошо показано на примере металлов с о.ц.к.-структурой и некоторых металлов с г.п.у.-структурой. Растворимость примесей в бериллии очень мала, и поэтому технически чистый металл следует рас­ сматривать как дисперсионно упрочненный сплав, механические свойства которого в значительной степени определяются степенью дисперсности, плотностью и характером распределения избы­ точных фаз. Наличие в металле неконтролируемого количества частиц вторичных фаз может приводить к расхождению и даже противоречивости экспериментальных данных. Противоречи­ вость результатов усугубляется недостаточной разработкой ме­

Для количественного определения примесей в бериллии в настоящее время применяются различные методы химического и спектрального анализа, масс-спектрометрии и активационного анализа. Наиболее чувствительными из них являются массспектрометрический и активационный методы (особенно с ис­ пользованием у-квантов); однако эти методы применяются еще недостаточно широко, и вопрос о содержании некоторых при­ месей в бериллии во многих работах, посвященных исследова­ нию пластической деформации металла, остается открытым.

Для определения суммарного содержания примесей в бе­ риллии часто используют метод измерения относительного остаточного электросопротивления [3] (см. гл. 1). Этот метод можно применять для оценки чистоты лишь при малой концен­ трации примесей (по крайней мере, вблизи предела их раство­ римости), поскольку выделения вторичных фаз слабее сказы­ ваются на рассеянии электронов проводимости. Метод является экспрессным и может использоваться для количественных оце­ нок, если определена корреляция между остаточным электро­ сопротивлением и чистотой металла.

Такая корреляционная зависимость относительного остаточ­

изменяется, т. е. является остаточным. Сопротивление бериллия технической чистоты практически не изменяется от самых низ­ ких температур до температуры кипения жидкого азота [ 3 ] . У металла технической чистоты различие в размерах зерен не сказывалось на величине б. Однако с повышением чистоты бе-