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

высокотемпературные характеристики, указаны причины неко­

рушения е р бериллия, выбранные из большого количества лите­

поскольку свойства такого металла изучены менее системати­ чески. Представленные на рис. 5.14 зависимости имеют следую­ щие особенности.

1. Б области температур от —150 до —50° С предел текучести текстурнрованного прокатанного бериллия имеет минимум, ко­ торый, по нашему мнению, имеет ту же природу, что и аномалия на температурной зависимости Т ( | о Т о ) , т а к как текстура деформа­ ции этого металла благоприятствует призматическому скольже­

2. Атермический характер напряжения течения в области температур 400—600° С выражен обычно в тем большей сте­ пени, чем выше содержание примесей. Это следует из сравнения кривых 7 и 8 с кривыми 1 и 14 для более чистого металла на рис. 5.14,а. Увеличение атермнческой компоненты напряжений призматического скольжения обнаружено нами при изучении монокристаллов сплава Be—Си.

3. Немонотонное изменение предела прочности бериллия тех­ нической чистоты в области температур 300—600°С можно объяснить процессами дисперсионного твердения и старения,

связано с его преждевременным разрушением из-за недоста­ точного сопротивления распространению трещин.

Прочность образцов чистого бериллия в области высоких температур при прочих равных условиях ниже прочности ме­ талла технической чистоты, а также прочности металла, легиро­ ванного элементами, входящими в твердый раствор (например, Си, Ni) И Л И образующими вторую фазу (Fe, Nb, W, С, О и др.). Следует отметить, что на практике для повышения жаропроч­ ности широко пользуются «естественным легированием» берил­ лия его окисью либо специальным окислением порошка перед горячим прессованием металлокерамического бериллия L18].

ВеО, распределенной преимущественно по границам зерен, и что растворимость кислорода в металле незначительна, повышение прочности и ее стабилизацию до более высоких температур можно объяснить изменением состояния границ зерен в металле

прессованного металла технической чистоты эта температура

при которой наблюдается резкое возрастание относительного удлинения, соответствует нижней границе области перехода из хрупкого состояния в пластичное.

6. Перегибы и максимумы на температурных зависимостях •относительного удлинения (см. кривые 2, 5—9 на рис. 5.14, в) •связаны с присутствием примесей. Наличие на границах зерен

.легкоплавких эвтектик (в частности, Be—А1 или B e — A l — S i ) ,

.а также дисперсионное твердение матрицы, заметно снижает запас пластичности в области температур выше 400° С. Связы­ вание AI и Si в тугоплавкие соединения за счет дополнитель­ ного легирования (например, железом), глубокое старение ме­ талла, сопровождающееся упрочнением границ зерен и рафи­ нированием матрицы, а также очистка бериллия от нежелатель­ ных примесей позволяют устранить пли уменьшить краснолом­ кость. Природа процессов, происходящих при старении бернл-

.лия, подробно проанализирована нами ранее [ 3 ] .

7. Легирование бериллия некоторыми элементами, например

при температурах выше 200—300° С. При этом низкотемператур­ ная пластичность несколько ухудшается, а температура, соот­ ветствующая порогу хладноломкости, возрастает. Можно пола­ гать, что благоприятное воздействие некоторых легирующих элементов на высокотемпературную пластичность бериллия •обусловлено их взаимодействием с нежелательными примесями и упрочнением металла за счет выделений бернллпдов. Природа такого взаимодействия, а также выбор наиболее эффективных

.добавок и их концентраций, нуждаются в дополнительных ис­ следованиях.

8. Относительное удлинение бериллия высокой чистоты моно­

характерен для текстурированного бериллия и .металла с квази­ изотропной структурой (см. кривую 10 на рис. 5.14, в).

Уменьшение размеров зерна в чистом металле приводит к повышению относительного удлинения бериллия в широком интервале температур и к уменьшению либо устранению мини­ мума пластичности при температуре вблизи 600°С (см. кри­ вые 9 и 10 на рис. 5.14,в).

Таким образом, из приведенных результатов следует, что примеси могут существенно изменять прочностные и пластиче­ ские характеристики бериллия при высоких температурах. По­ высить пластичность металла при температурах выше 300° С можно несколькими путями: рафинированием от нежелательных примесей, специальным легированием и термообработкой (ста­ рением). Выбор метода пластификации зависит от требований,

Легирование с целью повысить высокотемпературную плас­ тичность приводит к упрочнению бериллия, но при этом ухуд­ шаются пластические характеристики при низких температурах.

Очистка бериллия от примесей, хотя и обеспечивает высо­ кую пластичность в широком интервале температур, одновре­ менно снижает прочность металла. Лучшие результаты следует ожидать при комбинировании различных методов пластифика­ ции и упрочнения бериллия.

5.3. Влияние давления на структуру и механические свойства бериллия

При анализе влияния внешнего давления на структуру и механические свойства бериллия следует различать три разных явления: 1) изменение характеристик материала при испыта­ ниях под гидростатическим давлением; 2) изменение характери­ стик после обработки давлением; 3) влияние гидроэкструзии жидкостью высокого давления на структуру и свойства дефор­ мирован ного м а тери ал а.

5.3.1. Некоторые особенности влияния давления на механи­ ческие свойства материалов. Под действием внешнего гидро­ статического давления прочностные, и особенно пластические, свойства металлов существенно улучшаются [130—144]. Бриджмен [130] впервые систематически исследовал механические свойства металлов на растяжение при высоких давлениях и сделал вывод, что пластичность (определяемая по величине