ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 92
Скачиваний: 0
Величина А равна 112, 161 и 104 кГ/мм2 для прессованного, вы давленного и прокатанного металла.
Эффекты последействия давления слабо зависят от темпера
туры |
(25—300° С) образцов в процессе обработки давле |
нием |
[149]. |
5.3.5. Структура бериллия после обработки давлением. В ра ботах [155, 156, 158] показано, что обработка металлов дав лением приводит к изменению их субструктуры. Из-за различия коэффициентов сжимаемости матрицы и включений вблизи по следних образуются колонии дислокаций (обычно в виде рядов призматических петель), большая часть которых не исчезает после снятия давления. Образующиеся источники дислокаций способствуют множественному скольжению, уменьшению (или устранению при больших давлениях) зуба на кривой деформа ции железа и хрома, увеличению упрочнения и в некоторых слу чаях — повышению пластичности.
У металлов с анизотропной решеткой, в том числе у берил лия, изменение субструктуры под давлением связано еще и с анизотропией их сжимаемости. Величина этого эффекта в ме
таллах с г. п. у.-структурой |
определяется |
различием |
коэффи |
|
циентов линейной сжимаемости вдоль осей |
с и а. У |
бериллия |
||
эти коэффициенты равны: |
|
|
|
|
|
2 , 2 7 . 1 0 - ' |
1 , 0 4 - Ю - 7 |
2 , 7 6 . 1 0 - ' |
|
|
2 , 9 1 - Ю - 7 |
3 , 7 0 - 1 0 - " |
3 , 0 5 - Ю - 7 |
|
|
0,78 |
0,28 |
0,90 |
|
Литература |
[163] |
[164] |
[165] |
|
В работах [164, |
165] значения к вычислены на |
основании |
||
упругих констант. Данные Голда [164] недостаточно надежны. Среди гексагональных металлов у бериллия отношение х,./х„ ми нимально; т. е. при всестороннем сжатии соотношение его осей с/а возрастает.
Напряжения сдвига, возникающие в анизотропных поликри сталлических образцах при высоком давлении, могут вызвать пластическую деформацию отдельных зерен, величина которой будет тем больше, чем выше анизотропия линейной сжимае мости, чем ниже критические напряжения сдвига и чем сильнее взаимная разориентировка зерен. Впервые эффект пластической деформации после обработки давлением наблюдали By и Джо-
ханнин |
[166]. Более подробно этот вопрос изучали Девидсон |
|||||
с сотр. |
[140, |
167], |
исследовавшие |
среди прочих |
металлов |
Cd, |
Zn, M g , |
Zr. У |
Cd |
( и с / х а = 11,27) |
при обработке |
давлением |
до |
26 кб наблюдается скольжение, двойниковаиие и движение гра ниц зерен, а у Zr и M g ( и с / и о = 0,86 и 1,04) деформация при таком давлении практически отсутствует.
Последействие давления является результатом главным об разом изменения микроструктуры. Обычно после снятия давле ния механические свойства чистых поликристаллических ме таллов с изотропной линейной сжимаемостью (например, M g ,
A i , Fe) не изменяются. Наоборот, обработка давлением приво дит к заметным изменениям характеристик многофазных мате риалов и анизотропных металлов [159]. Это находится в соот ветствии с результатами изменения микроструктуры этих мате риалов.
Структуру и свойства бериллия после обработки давлением систематически исследовали Эндрыос и Радклифф [159]. В ка честве объекта был выбран горячепрессованный бериллий, при готовленный из литого в вакууме электрорафинированного металла. Бериллий содержал 0,4% ВеО и 0,15% других приме сей, имел средний размер зерен 40 мкм и плотность 99,6% тео ретической. Перед испытаниями образцы отжигались в течение 2 ч при 1200° С. Чтобы исключить возможное влияние суб микронных частиц ВеО, присутствующих в этом металле, иссле довался также выдавленный бериллий высокой чистоты, полу ченный методом зонной плавки.
Следы скольжения и деформация у границ зерен в порош ковом бериллии наблюдались лишь после обработки давлением выше 20 кб. Отметим, что у цинка следы деформации обра зуются при меньших давлениях. У крупнозернистого бериллия, полученного методом зонной плавки, эффект пластической де формации выражен сильнее, и на шлифах видны следы мно жественного скольжения.
Электронномикроскопическое исследование образцов пока зало, что при давлениях менее 12,4 кб заметные изменения суб структуры отсутствуют. После обработки давлением 20,2 кб плотность дислокаций у границ зерен и особенно в местах стыка границ возрастает. Этот эффект увеличивается с ростом давле ния до 23,3 кб. Большая часть наблюдаемых дислокаций не от личается от образующихся в результате обычной пластической деформации при атмосферном давлении. Это — петли и диполи краевых дислокаций, которые лежат в базисной плоскости и имеют вектор Бюргерса 1 / 3 < 1 1 2 0 > . Наряду с этими характер ными для бериллия дефектами некоторые дислокации, по мне нию Эндрыо и Радклиффа, имеют небазисный вектор Бюргерса. Они лежат в плоскости (0111) и могут быть интерпретированы как дислокации с + а. В процессе наблюдения некоторые из этих дислокаций движутся. С увеличением давления их плотность возрастает.
Наиболее интересное наблюдение состоит в том [159], что в образцах бериллия, обработанных давлением более 23 кб,
содержится большое количество ( ~ 1 0 1 4 |
см~3) мелких |
( ~ 2 0 0 — |
500 А) плоских петель. Эти дефекты |
отличаются от |
дислока |
ционных петель, вызванных деформацией, закалкой либо облу. чением1 и представляют собой сидячие петли, которые располо-
1 Петли дислокаций в плоскости базиса, имеющие вектор Бюргерса с, наблюдались при сжатии бериллия вдоль оси с при 400° С и при бомбарди ровке металла ионами криптона (см. п. 1.4.6).
жены в плоскости базиса--и имеют векторГ; Бюргерса с/2. Петли образуются в результате конденсации вакансий, которые, в свою очередь, генерируются в местах пересечения дислокаций. При чина преимущественного образования' та'кихдефектов при вы соких давлениях не вполне ясна. Однако можно с определен ностью сказать, что рост упрочнения бериллия после обработки давлением связан с образованием этих' петель. Они обладают низкой .'подвижностью и являются' дополнительными препятст виями для движения дислокаций' в плоскости базиса.
" Дислокационная структура бериллия, испытанного под: .дав лением, электронномикроскопичееки исследована"; в работах [105, 144, 149, 151]. После растяжения образцов при. высоких давлениях на электронномикроскопических снимках' также вы являются многочисленные сидячие вакансиониые петли с векто
ром Бюргерса' с/2 |
"и дислокации с |
небазисным |
вектором |
Бюр |
герса. Величина п |
плотность петель |
возрастают |
с ростом |
внеш |
него давления и величины деформации при растяжении.. Повидимому; петли'Играют существенную роль в упрочнении-под давлением литого бериллия, а наличие'небазисных дислокаций способствует'болееоднородной деформации' металла.
Прн'^ёформации' бериллия под давлением образуется харак терная1 'субструктура в виде узких ( ~ 1 мкм) субзерен, вытяну тых вдоль оси с. Наиболее существенная ее особенность— боль
шая величина |
( ~ Г 0 ° ) |
углов |
взаимной разорнентацпи субзереп. |
~ Кб.ссовский |
[168] |
изучил |
структуру поликристаллпческого |
бериллия и его сплавов с медью; никелем, серебром н железом после обработки давлением до 100 кб. Легирование бериллия (особенно никелем и медью, т. е. элементами, обладающими повышенной растворимостью) способствует усилению двойнико вания при обработке давлением. Двойникование начинается при
давлении 20 кб в сплаве с |
серебром, 28 кб в сплаве с |
железом, |
11 и 19,кб — в сплавах с 11,2 и 2,74 вес.% N i . В чистом |
бериллии |
|
двойникование отсутствует |
во всей области давлений. |
Электро |
сопротивление R образцов при увеличении давления плавно уменьшается, а в момент начала двойникования на кривой R{p) появляется перелом. Послеобработки давлением электросопро
тивление |
не |
возвращается к исходному значенню. У чистого |
||
бериллия |
на |
кривой R(p) |
• также имеется скачок |
при р = 77 кб, |
но при возвратном цикле |
(уменьшении давления) |
электросопро |
||
тивление полностью восстанавливается уже при 20 кб. Посколь ку легирование не сопровождаетсясущественным изменением отношения линейныхсжимаемостей х с /х а , то различие в пове дении сплавов и чистого бериллия при обработке давлением не понятно и нуждается в дальнейшем изучении.
5.3.6. Структура и свойства гидроэкструдированного берил лия. Технология и особенности гидроэкструзии металлов жид костью высокого давления описаны в работах [143, 145, 169]. Гидроэкструзия хрупких материалов при высоких давлениях
имеет многочисленные преимуществаперед обычным выдавли ванием. К числу достоинств этого метода относятся: понижение удельного давления за счет уменьшения сил трения и других потерь, повышение степени обжатия за проход, понижение тем пературы деформации, улучшение качества поверхности и точ
ности заданных, размеров, увеличение длины |
экструдируемых |
||||||||
заготовок |
(в установках |
для |
непрерывной |
и |
полунепрерывной |
||||
гидроэкструзии |
[145, |
169]). |
Кроме |
того, |
при |
гидроэкструзии |
|||
увеличивается |
плотность |
материалов и повышаются их проч |
|||||||
ностные и |
вязкостные |
характеристики |
[ 170-— 172 . |
' |
|||||
Стек и Бобровский [146] впервые определили величину мак симального обжатия-при гидроэкструзии бериллия в жидкость при комнатной температуре1 . Оказалось, что при давлении 21 кб возможно выдавливание бериллия с обжатием 25% . При пони жении давления до 14 кб и сохранении величины обжатия в одномместе заготовки, образовалась поперечная трещина, хотя в других местах пруток имел удовлетворительное качество.
Иное, и Конрад [174] и авторы книги использовали гидро экструзию и осадку бериллия в квазигидростатических уело-' виях при комнатной температуре для измельчения зерен литого металла. Хотя при прочих равных условиях литой бериллий обладает повышенной пластичностью що сравнению с порошко вым металлом, однако из-за хладноломкости он не может быть подвергнут обработке давлением при достаточно низких тем пературах, и поэтому величина зерна в деформированном рекристаллизованном металле обычно превышает 20—30 мкм,
т.е. значительно выше, чем в порошковом металле.
Врезультате гидроэкструзии и последующего отжига при температурах 700—750°С получен бериллий с величиной зерна 5—10 мкм. Следует, однако, отметить, что при не очень боль ших степенях обжатия крупнозернистого металла его структура после предрекристаллизационного отжига характеризуется зна чительной разнозернистостыо. К моменту окончания рекристал
лизации зерно вырастает до 30 мкм. В" случае использования в качестве исходного металла литого деформированного берил лия,,с размерами зерен 30—50 мкм структура гндроэкструдиронанного бериллия действительно получается весьма однородной и средний размер зерна равен 5 мкм.
Причины повышения пластичности металлов после гидроэкструзпи окончательно не выяснены. В работах [171, 172, 175] высказано предположение^ что при деформации гидроэкструзией усиливается некоисервативное движение дислокаций. Деформа ция хрома и молибдена в условиях приложения гидростатиче ского давления способствует более раннему формированию ячеистой субструктуры с четкими границами ячеек и образова нию более мелких субзерен с сильной разориентировкой [171,
1 .При гидроэкструзии из жидкости в жидкость давление различно по обе стороны матрицы. Метод предложен и описан в работе [173].
