Файл: Копецкий, Ч. В. Структура и свойства тугоплавких металлов.pdf

дни прочность ниобия в интервале средних температур испытания также значительно повышается.

Выделяется область разброса значений прочности ниобия в среднем интервале температур (см. рис. 83). Снизу она ограничена значениями прочности, полученны­ ми при испытании чистых по примесям рекристаллизованных образцов. Верхняя граница области разброса

Рис. 83. Предел прочности при растяжении ниобия раз­ личной степени чистоты в за­ висимости от температуры

[119]:

сокой чистоты в рекрнсталлнзовансостоянни; 7 —ниобий дуговой ллдокк в рекристаллкзованпом со­ стоянии

относится к прочности образцов ниобия, содержащих значительное количество примесей внедрения или к холоднодеформироваиным металлам. При этом наиболее эффективное упрочнение в интервале от комнатной тем­ пературы примерно до 500°С вызывает наклеп. В интер­ вале от 200 до 700°С эффективное упрочнение вызывает также деформационное старение. В области средних температур наблюдается один или более максимум проч­ ности. Ответственным за них является в основном де­ формационное старение, 'вызванное примесями внедре­ ния: кислородом, углеродом и азотом. Каждой примеси отвечает максимум прочности. Кислород .вызывает пик при 300°, углерод — при 500 и азот — 600°С. Поло­ жение пика по температуре связано с достижением кри­ тического значения коэффициентов диффузии трех при­ месей внедрения, которое составляет ІО-12 см2/с при 300. 500 и 700°С для кислорода, углерода и азота соответст­ венно. Кислородный пик, распространяющийся на ши­ рокий температурный интервал, маскирует пики от уг­ лерода и азота. По некоторым результатам [70], эффект деформационного старения значительно сильнее .выра­ жен при малых скоростях испытания. Относительное

188

удлинение ниобия с повышением температуры растет. Некоторое незначительное снижение его наблюдается лишь в области интенсивного деформационного старе­ ния.

При температурах испытания .выше 0,5 Тпл влияние структуры образцов и примесей внедрения в металле значительно уменьшается и при температурах выше 1000°С практически не проявляется. При 1200°С и выше прочность ниобия весьма низкая, при 1370°С она равна лишь 27 МН/м2 (2,7 кгс/мм2) [71].

Длительная прочность и ползучесть ниобия также за­ висят от структурного состояния и чистоты металла. Кроме того, они существенно зависят от атмосферы, в которой проводятся испытания. Обычно испытания в инертном газе или в недостаточно высоком вакууме да­ ют завышенные значения длительной прочности. Завы­ шенные значения длительной прочности и заниженные значения скорости ползучести показывают наклепанные образцы пли образцы, загрязненные примесями внедре­ ния. Таким образом, при анализе механических свойств ниобия всегда надо принимать во внимание все влияю­ щие на них факторы.

На рис. 84 [71] приведены данные о длительной проч­ ности рекристаллизованного ниобия дуговой и элект­ роннолучевой плавок. Однако имеются данные [71], по­ лученные при температурах 870 іи 980°С, в несколько раз превышающие значения, приведенные на рис. 84. Воз­ можно, это объясняется интенсивным загрязнением ниобия примесями внедрения в процессе испытания.

Рис. 84. Длительная проч­ ность ниобия дуговой плав­ ки (/, 2) и электроннолу­ чевой плавки (3) в ірекрйсталлнзовашюм состоя­ нии при разных температу­

рах [71]:

/ — •испытание в аргоне; 2,3 — испытание в вакууме

189

Сплавы ниобия

За последние 15 лет проведено большое число иссле­

дисперсного упрочнения. При этом последний метод уп­ рочнения предполагает получение гетерогенной структу­ ры путем введения дисперсных частиц в сплав при era изготовлении либо плавкой, либо порошковой металлур­ гией, так и вследствие их выделения при термической' обработке. Результаты работ по созданию сплавов нио­ бия и основные закономерности влияния легирующих элементов и дисперсных выделений на механические свойства ниобия приведены в ряде обзоров [70, 71, 102, 119—121]. К настоящему времени разработано много сплавов ниобия различного назначения. Некоторые спла­ вы и их свойства приведены в табл. 9. Общепринятой классификации ниобиевых сплавов нет. Согласно [102], сплавы, приведенные в таблице, можно разделить на три группы: I — высокожаропрочные; I I — жаропрочные и окалиностойкие; III — технологичные и умеренно жаро­ прочные.

Основой выеокожаропрочных сплавов являются си­ стемы Nb — W, Nb—Mo или N b—W — Mo при содер­ жании до 10—20% W и Mo или их суммы. Указанная ос­ нова легирована дополнительно элементами IV груп­ пы— до 2% Zr или 2—10% Ш и содержит повышенное количество углерода от 0,05 до 0,4% (по массе). Иног­ да такая основа с добавками элементов IV группы до­ полнительно легируется металлами V группы. Так, сплав FS-85 дополнительно легируют 28% Та, а сплав В-66 5% V. Некоторые из сплавов этой группы содержат в небольшом количестве специальные добавки: 0,1% Y—

сплав WC-129 или 0,015—0,04% р.з.м. —сплавы ВН-4 и

ВН-5А.

Жаропрочные и окалиностойкие сплавы создают на основе системы Nb — W — Ті либо Nb —Mo — Ті при содержании до 27% W, до 20% Мр и до 10% И- При

190

Таблица Й

Механические свойства некоторых отечественных и зарубежных промышленных ниобиевых сплавов [17, 70, 93, 102, 106, 119, 120]

191

192