ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 100
Скачиваний: 0
что при одинаковом количестве примесей металлов значения T(oooi) выше у исследованного ими бериллия. Учитывая, что Спенглер и др. [20] при зонной плавке бериллия использовали очень чистый инертный газ, это различие можно объяснить неодинако
вым содержанием |
ВеО в исследованных |
монокристаллах. |
||||||||
Шоуб |
и др. [57] |
пропускали |
через |
установку |
для зонной |
|||||
плавки |
чистый гелий |
и его смеси |
с водородом |
и азотом. Вели |
||||||
чину т ( 0 |
0 0 |
1 ) определяли косвенным |
методом |
по изгибу |
кристал |
|||||
лов. Все испытания |
проводили последовательно |
на |
одном и |
|||||||
том же кристалле после разного |
количества |
проходов зоны. |
||||||||
Первые |
пять проходов, а также |
7-й и 10-й |
|
были |
проведены |
|||||
в чистом |
гелии. |
Относительные |
значения |
т ( 0 0 0 | ) |
приведены |
|||||
в табл. 1.7, из которой следует, что азот |
не влияет |
на |
величину |
|||||||
Влияние газовых примесей на
Число п р о х о |
Газ |
|
дов |
при зон- |
|
нон |
плавке |
|
5Не
6Н е + Н 2
7Не
8 |
Не + |
Н 2 |
9 |
Не + |
Н 2 |
10Не
11Не + N 2
|
|
|
Т а б л и ц а 1.7 |
" ( о о о і ) бериллия |
[57 ] |
|
|
Содержание примесей, об . % |
|
||
у входа в |
у |
выхода |
е д . |
|
|||
установку |
из |
установки |
|
0,33 |
0,3 |
1 |
3,7 |
||
— |
— |
1 |
0,3 |
0,3 |
0,7 |
>о,з |
>о,з |
0,7 |
— |
— |
0,5 |
0,6 |
0,3 |
0,3 |
т (оооі)' а |
в о Дород увеличивает критическое напряжение |
и сте |
||
пень упрочнения при базисном скольжении у бериллия |
средней |
|||
чистоты и не влияет на свойства чистых |
кристаллов. |
|
||
Тристем [58] после высокотемпературного отжига |
кристал |
|||
лов бериллия в кислороде |
(1000° С, ро. =250 мм рт. ст.) не на |
|||
блюдал |
изменения т ( 0 0 0 1 ) |
(0,34 кГ/мм2), |
но обнаружил |
значи |
тельное |
увеличение критического напряжения (до 1,3 кГ/мм2) |
|||
после отжига кристаллов, предварительно покрытых графитом. Контроль содержания примесей не проводился. Однако нами наблюдалось некоторое повышение т ( 0 0 0 1 ) после отжига кристал лов высокой чистоты на воздухе при 1000° С, которое, вероятно, связано с влиянием окисной пленки.
Кауфман и др. [16—18] пытались устранить |
следы |
примесей |
внедрения путем их связывания в соединения. |
Из-за |
высокой |
химической активности бериллия число легирующих элементов,
образующих более стабильные |
по сравнению с ним |
окислы, |
карбиды и нитриды, невелико. |
Сравнение свободных |
энергий |
образования |
этих |
соединении |
показывает, |
что |
примеси |
J i , Zr, |
||||||||||
U, Th и Hf могут |
быть |
использованы |
для |
связывания углерода |
||||||||||||
и азота, а примеси Са, |
Рг и Th — для |
связывания |
кислорода. |
|||||||||||||
В работах [16—18] для связывания примесей |
внедрения |
в кри |
||||||||||||||
сталлы после шести проходов |
(6 = 200) |
вводили примеси Ті и Th |
||||||||||||||
в количестве от 0,1 до 1 % и 'проводили два дополнительных |
про |
|||||||||||||||
хода зоны. Из-за отсутствия |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
надежных |
|
аналитических |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
методов |
контроля |
концент |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
рацию |
примесей |
|
внедрения |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
не |
измеряли. |
|
Остаточное |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
электросопротивление |
после |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
такой |
операции |
не |
изменя |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
лось. |
Заметного |
|
изменения |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
величины т(1 0 г0 )также не об |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
наружено. Хотя |
прямая ин |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
формация |
о |
влиянии |
леги |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
рования |
|
на |
концентрацию |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
примесей |
|
внедрения |
и |
кри |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
тические |
напряжения |
сдвига |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
не |
была |
|
получена, |
авторы |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
работ |
[16—18] |
|
на |
основа |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
нии этих |
|
наблюдений |
скло |
0,001 |
1,0 |
|
|
|
|
|
||||||
няются |
к мнению |
о том, что |
|
|
|
|
|
|||||||||
высокое |
|
|
сопротивление |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
призматическому |
|
течению |
Рис. .15. |
И з м е и е н и е т ( 0 0 0 | ) |
и т { 1 |
0 г 0 ) |
в |
|||||||||
присуще |
|
самому |
|
бериллию, |
||||||||||||
а |
не является |
результатом |
сплавах Be—Си [31] . |
|
|
|||||||||||
влияния |
|
примесей. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Легирование бериллия примесями металлов, обладающих заметной растворимостью, приводит к изменению соотношения T (ioTo)/'r (oooi) ( т а б л . 1.8,рис. 1.15).Вследствие более сильного увеличеният( 0 0 0 | ) это отношение изменяется от 40/1 в бериллии вы-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 1.8 |
||
Соотношение критических напряжений сдвига базисного и призматического |
|||||||||||
скольжений в твердых |
растворах |
на основе бериллия |
[16—18, |
20] |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
Базисное |
сколь |
Призматическое |
|
|
||
Легирую |
Содержание |
при |
|
жение |
|
скольжение |
|
Т ( 1 0 1 0 ) |
|||
б |
|
|
|
|
|
|
|||||
щий) |
|
меси |
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
элемент |
|
|
|
|
(1' Т |
|
|
|
т ( 0 0 0 1 ) |
||
|
|
|
|
т ( 0 0 0 1 ) ' |
( 1 0 1 0 , . |
у |
л |
||||
|
|
|
|
|
кГ!ммг |
у |
•« |
кГ/мм' |
|
|
|
|
|
|
|
1000 |
0,14 |
|
100 |
5,6 |
— |
|
40/1 |
Fe |
0,08 |
(ат. |
% ) |
5 |
1,4 |
> |
135 |
6,9 |
|
5/1 |
|
Ni |
0,87 |
(вес. |
% ) |
4 |
1,8 |
|
10 |
6,8 |
— |
|
4/1 |
Си |
~ 5 |
(вес. |
% ) |
— |
5,5 |
|
23 |
8,0 • |
36,8 |
|
1,5/1 |
сокоії |
чистоты до |
3/2 |
в сплаве Be — 5 % Си. При этом |
относи |
||
тельное удлинение |
за |
счет |
базисного |
и призматического |
сколь |
|
жений |
в сплавах |
с медью |
остается |
высоким. Характер |
разру |
|
шения сплава меняется: вместо скола по базису сплавы с медью имеют зигзагообразный излом с чередующимися ступеньками
плоскостей (0001) и (1120).
Таким образом, высокие напряжения сдвига для 'призматиче ского скольжения в бериллии, вероятно, не связаны с -влиянием примесей, а присущи самому бериллию. На это указывают сле дующие факты: значения Т ( 1 0 - т 0 ) слабо меняются с чистотой кри сталлов, причем при 6 > 1000 t ( 1 0 r 0 ) вообще перестает зависеть от
6 [16, 54, 59] (см. рис. 1.3); попытки |
связать примеси внедрения |
|
в чистом металле за |
счет легирования титаном и торием не при |
|
водят К уменьшению |
В е Л И Ч И Н Ы Т ( [ 0 г 0 |
) . |
1.4.Пирамидальное скольжение.
Сж а т и е кристаллов вдоль оси с
Многие исследователи, в том числе Конрад и Перлмюттер [60] и Мак-Лин [61], считают, что одна из главных причин хруп кости бериллия при температурах ниже 200° С — отсутствие пи рамидального скольжения с небазисным вектором Бюргерса. Даже если этот фактор не является решающим (см. п. 3.9), важ ность пирамидального скольжения в деформации поликрнсталлического бериллия не вызывает сомнений.
Пирамидальное скольжение с небазисным вектором Бюр герса обычно изучают при сжатии кристаллов вдоль оси с. В этом случае из-за отсутствия компоненты напряжений в си
стемах |
(0001) < 1 1 2 0 > |
и {10І0} < 1 1 2 0 > |
базисное и |
призма |
||
тическое |
скольжения не реализуются, а двойникование по пло |
|||||
скостям |
{1012} также не может иметь места, так как |
двойники |
||||
в этой |
системе образуются |
в результате |
удлинения |
образца |
||
вдоль оси |
с (см. п. 1.5). |
В |
реальных условиях деформации по |
|||
рассмотренным далее причинам базисное скольжение и двойни
кование все-таки происходят, |
однако |
суммарная |
деформация |
||||
до разрушения оказывается малой. |
|
|
|
|
|||
При низких температурах деформация кристалла при сжатии |
|||||||
вдоль оси с практически отсутствует. Согласно |
дислокационным |
||||||
представлениям, |
деформация |
кристаллов |
в условиях, исклю |
||||
чающих любые |
виды |
пластичности, |
должна |
сопровождаться |
|||
значительным увеличением их |
прочности. Бериллий — один из |
||||||
немногих металлов, |
кристаллы |
которых, |
обладая |
анизотропией |
|||
и ограниченным числом элементов скольжения и двойникования, могут быть ориентированы таким образом, чтобы исключить пластическую деформацию. Поэтому изучение кристаллов берил лия при сжатии вдоль оси с представляет интерес для решения
двух вопросов: наличия или отсутствия пирамидального сколь
жения |
(особенно в кристаллах |
бериллия |
высокой |
чистоты и |
||
сплавов |
на |
его основе при Г>300°К) ті определения |
прочности |
|||
при полном |
запрете пластической деформации (особенно |
в кри |
||||
сталлах |
низкой 'чистоты и при |
Т<300°\{). |
|
|
|
|
1.4.1. Ориентирование кристаллов для |
испытаний |
на |
сжатие. |
|||
При сжатии кристаллов вдоль оси с большое внимание следует
уделять |
точности |
'Соблюдения |
ориентации |
кристаллов. У |
кри |
сталлов |
высокой |
чистоты |
с низкими |
значениями |
т ( 0 0 0 1 ) |
(~0,2 кГ/мм2) отклонение оси |
сжатия от |
оси с на угол |
4-—5' |
||
приводит к базисному скольжению при максимальных напряже ниях — 200 кГ/мм2, развиваемых при таком виде деформаций. В большей части ра'бот это условие не соблюдалось, причем от
клонение достигало 1°. Кроме того, |
следует |
учитывать, что |
у кристаллов бериллия разориентация |
блоков |
может составлять |
десятки минут и даже градусы [66]. Поэтому вырезка моноблоч ных образцов со строгим соблюдением ориентации встречает трудности.
В нашей лаборатории, а также в институте Франклина (США) [38, 46] разработаны двукружные гониометры для ори ентирования и шлифовки кристаллов с погрешностью не более нескольких угловых минут. К сожалению, такой точностью во многих случаях не удается воспользоваться из-за структурного несовершенства кристаллов бериллия. В работе [66] для точного контроля ориентации использован метод Косселя. Очень часто при вырезке кристаллов для сжатия используют естественные сколы бериллия по плоскости спайности (0001). С этой целью вначале выкалывают плоскопараллельные пластинки, торцами которых является плоскость базиса, и затем разрезают их на образцы [16—18]. Недостатком этого метода является наличие ступенек на плоскости скола, что увеличивает погрешность при шлифовке. В большей части ра'бот кристаллы на сжатие ориен тировались таким образом, чтобы боковыми гранями служили две призматические плоскости (10Ї0) и (1120).
Независимо |
от |
строгости |
соблюдения |
ориентации, |
избе |
||||
жать базисного скольжения |
при сжатии |
кристаллов |
|
вдоль |
|||||
оси с обычно не удается. Линии базисного скольжения |
наблю |
||||||||
даются у мест контактов образца с захватами |
машины, |
и |
их |
||||||
количество уменьшается по мере удаления |
от |
торцов. |
При |
от |
|||||
клонениях до '~2' |
линии базисного скольжения |
наблюдаются |
|||||||
при напряжениях |
ниже критического. Возможно, |
это |
связано |
||||||
с появлением |
сил |
трения в захватах в результате |
пуассонов- |
||||||
ского расширения |
кристаллов [46]. |
|
|
|
|
|
|
||
1.4.2. Температурная зависимость пределов текучести и проч ности. Результаты испытаний кристаллов бериллия и его спла вов на сжатие вдоль оси с приведены в табл. 1.9 и на рис. 1.16. Имеются некоторые 'несоответствия данных работы [12], с од-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
1.9 |
||
Характеристики |
прочности |
и пластичности |
монокристаллов |
бериллия |
|
|
||||||
и его |
сплавов при сжатии |
вдоль |
оси с |
|
|
|
|
|
|
|||
Характеристика |
|
«V |
к Г/л.ч1 |
|
р |
0/ |
|
|
Лите |
|||
|
|
|
V |
|
|
|||||||
образцов |
|
Т, " К |
|
|
Ьу „р. /0 |
"пласт • 'о |
рату |
|||||
|
|
|
|
|
|
Е М І 0 - 3 |
кГ/мм' |
|
|
|
|
ра |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 9 , 9 % |
Be |
|
4,2 |
— |
.— |
532 |
1,1 |
0,6 |
|
[12] |
||
|
|
|
|
77 |
410 |
0,9 |
0,9 |
|
||||
|
|
|
|
300 |
— |
—. |
210 |
0,6 |
1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
500 |
112 |
124 |
0,4 |
4,3 |
|
|||
|
|
|
|
700 |
|
68,9 |
90 |
0,3 |
7,5 |
|
||
|
|
|
|
900 |
— |
50,4 |
72 |
0,3 |
9,2 |
|
||
Be SR-Пешине, |
77 |
— |
— |
382 |
н. о. |
< 5 -10—' |
[38] |
|||||
литой |
|
|
207 |
296 |
II. |
о. |
< 5 - 1 0 ~ 4 |
|
||||
|
|
|
|
300 |
— |
.— |
223 |
н. |
о. |
< 5 - 1 0 - 4 |
|
|
|
|
|
|
463 |
— |
— |
230 |
н. |
о. |
< 5 - 1 0 - 4 |
|
|
|
|
|
|
573 |
— |
— |
208 |
н. |
о. |
< 5 - 1 0 — 1 |
|
|
|
|
|
|
678 |
— |
— |
188 |
и. |
о. |
< 5 . 1 0 - 4 |
|
|
Be высокой |
чи |
297 |
|
|
229 |
и. |
о. |
< 5 - |
Ю - 4 |
[381 |
||
стоты, |
12 |
про |
493 |
199 |
214 |
240 |
н. |
о. |
0,104 |
|
||
ходов |
зонной |
606 |
179 |
192 |
н. о. |
н. |
о. |
и. |
о. |
|
||
плавки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Be—4,37% |
Си |
298 |
234 |
270 |
308 |
и. о. |
0,70 |
138] |
||||
|
|
|
|
473 |
139 |
184 |
224 |
II. |
о. |
0,59 |
|
|
|
|
|
|
637 |
139 |
185 |
207 |
и. |
о. |
0,3 |
|
|
В е - 5 , 2 4 % |
N i |
297 |
205 |
244 |
273 |
н. |
о. |
0,51 |
[38] |
|||
|
|
|
|
450 |
149 |
190 |
243 |
и. |
о. |
0,89 |
|
|
|
|
|
|
627 |
153 |
176 |
211 |
н. |
о. |
0,63 |
|
|
н.о. — не определяли .
ной стороны, и работ [16—18, 38, 46] — с другой. Учитывая вы сокую прецизионность вырезки п испытаний 'кристаллов в ра
ботах [16—18, 38, 46], причина заметной пластической |
дефор |
|||||
мации кристаллов при температурах |
4,2—300° К |
в |
отсутствие |
|||
пирамидального |
скольжения в работе [12] не 'вполне |
ясна. Воз |
||||
можно, это объясняется некоторой |
дезориентацией |
образцов |
||||
и развитием базисного скольжения перед разрушением. |
|
|
||||
Кристаллы бериллия технической чистоты при всех темпе |
||||||
ратурах испытаний (77—678° К) разрушаются хрупко и |
без за |
|||||
метной пластической деформации [38]. Их прочность при |
ком |
|||||
натной температуре, по данным разных авторов, |
меняется |
от |
||||
120—170 кГ/мм2 |
[4—6, 62, 63] до 210—230 кГ/мм* |
|
\\2, 38, 46], |
|||
а у сплавов Be—Си — д о 308 кГ/мм2 [38].
