Влияние термоциклической обработки на микропластичность бериллия, полученного из сферического измельченного порошка

Исследовано влияние режимов термоциклической обработки (ТЦО) на структуру, электросопротивление, характеристики микропластичности и поведение в области микродеформаций бериллия, полученного из сферического измельченного порошка. Установлено, что ТЦО вызывает существенные структурные изменения в бери...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2003
Автор:	Иванцов, В.И.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2003
Назва видання:	Вопросы атомной науки и техники
Теми:	Физика и технология конструкционных материалов
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111381
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Влияние термоциклической обработки на микропластичность бериллия, полученного из сферического измельченного порошка / В.И. Иванцов // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 5. — С. 122-127. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-111381
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1113812025-02-09T11:53:02Z Влияние термоциклической обработки на микропластичность бериллия, полученного из сферического измельченного порошка Вплив термоциклічної обробки на мікро пластичність берилію, отриманого з сферичного подрібненого порошку The dominance of thermococling treatments conditions on microplastic of spheral ground up powder beryllium Иванцов, В.И. Физика и технология конструкционных материалов Исследовано влияние режимов термоциклической обработки (ТЦО) на структуру, электросопротивление, характеристики микропластичности и поведение в области микродеформаций бериллия, полученного из сферического измельченного порошка. Установлено, что ТЦО вызывает существенные структурные изменения в бериллии при верхней температуре циклирования более 523 К. При верхней температуре ТЦО менее 523 К наблюдается упрочнение металла, обусловленное процессами двойникования и релаксации микронапряжений в перенапряженных микрообъемах. Температурный интервал ТЦО определяет эволюцию стадийности микротечения и деформационного упрочнения на различных стадиях, обусловленных характером изменения структуры бериллия при обработке. Досліджено вплив режимів термоциклічної обробки (ТЦО) на структуру, електроопір, характеристики мікропластичності та поведінку в області мікродеформацій берилію, отриманого з сферичного подрібненого порошку. Встановлено, що ТЦО викликає істотні структурні зміни в берилію при верхній температурі циклу більше за 523 К. При верхній температурі ТЦО менше за 523 К спостерігається зміцнення металу, зумовлене процесами двійникування та релаксації мікронапружень в перенапружених мікрооб΄емах. Температурний інтервал ТЦО визначає еволюцію стадійности мікротечії та деформаційного зміцнення на різних стадіях, зумовлених характером зміни структури берилію при обробці. The dominance of thermocicling treatments conditions on structure, electrical resistance, microplastic characteristics and behavior in the microdeformatoin area of beryllium was investigated. It is established, that TC causes considerable structural changes in beryllium at the upper thermocicling temperature exceeding 523 K. Attached to upper TC temperature less then 523 K it is observed hardening of metal, conditioned by processes of twining and relaxation of micro stresses in overstrained micro volumes. The temperature range of TC determinate the stage evolution of the flow and the deformation hardening at different stages defined by changes in the beryllium structure caused by processing. Данная работа выполнена при поддержке фонда CRDF. 2003 Article Влияние термоциклической обработки на микропластичность бериллия, полученного из сферического измельченного порошка / В.И. Иванцов // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 5. — С. 122-127. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111381 669.725.017:539.382.2:621.78.011 ru Вопросы атомной науки и техники application/pdf Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Физика и технология конструкционных материалов Физика и технология конструкционных материалов
spellingShingle	Физика и технология конструкционных материалов Физика и технология конструкционных материалов Иванцов, В.И. Влияние термоциклической обработки на микропластичность бериллия, полученного из сферического измельченного порошка Вопросы атомной науки и техники
description	Исследовано влияние режимов термоциклической обработки (ТЦО) на структуру, электросопротивление, характеристики микропластичности и поведение в области микродеформаций бериллия, полученного из сферического измельченного порошка. Установлено, что ТЦО вызывает существенные структурные изменения в бериллии при верхней температуре циклирования более 523 К. При верхней температуре ТЦО менее 523 К наблюдается упрочнение металла, обусловленное процессами двойникования и релаксации микронапряжений в перенапряженных микрообъемах. Температурный интервал ТЦО определяет эволюцию стадийности микротечения и деформационного упрочнения на различных стадиях, обусловленных характером изменения структуры бериллия при обработке.
format	Article
author	Иванцов, В.И.
author_facet	Иванцов, В.И.
author_sort	Иванцов, В.И.
title	Влияние термоциклической обработки на микропластичность бериллия, полученного из сферического измельченного порошка
title_short	Влияние термоциклической обработки на микропластичность бериллия, полученного из сферического измельченного порошка
title_full	Влияние термоциклической обработки на микропластичность бериллия, полученного из сферического измельченного порошка
title_fullStr	Влияние термоциклической обработки на микропластичность бериллия, полученного из сферического измельченного порошка
title_full_unstemmed	Влияние термоциклической обработки на микропластичность бериллия, полученного из сферического измельченного порошка
title_sort	влияние термоциклической обработки на микропластичность бериллия, полученного из сферического измельченного порошка
publisher	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
publishDate	2003
topic_facet	Физика и технология конструкционных материалов
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111381
citation_txt	Влияние термоциклической обработки на микропластичность бериллия, полученного из сферического измельченного порошка / В.И. Иванцов // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 5. — С. 122-127. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.
series	Вопросы атомной науки и техники
work_keys_str_mv	AT ivancovvi vliânietermocikličeskojobrabotkinamikroplastičnostʹberilliâpolučennogoizsferičeskogoizmelʹčennogoporoška AT ivancovvi vplivtermociklíčnoíobrobkinamíkroplastičnístʹberilíûotrimanogozsferičnogopodríbnenogoporošku AT ivancovvi thedominanceofthermococlingtreatmentsconditionsonmicroplasticofspheralgrounduppowderberyllium
first_indexed	2025-11-25T22:43:07Z
last_indexed	2025-11-25T22:43:07Z
_version_	1849804024213143552
fulltext	УДК 669.725.017:539.382.2:621.78.011 ВЛИЯНИЕ ТЕРМОЦИКЛИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА МИКРОПЛАСТИЧНОСТЬ БЕРИЛЛИЯ, ПОЛУЧЕННОГО ИЗ СФЕРИЧЕСКОГО ИЗМЕЛЬЧЕННОГО ПОРОШКА В. И. Иванцов Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт», г. Харьков, Украина, fax:(0572) 35-17-39, tel:(0572) 35-60-32 Исследовано влияние режимов термоциклической обработки (ТЦО) на структуру, электросопротивле- ние, характеристики микропластичности и поведение в области микродеформаций бериллия, полученного из сферического измельченного порошка. Установлено, что ТЦО вызывает существенные структурные из- менения в бериллии при верхней температуре циклирования более 523 К. При верхней температуре ТЦО ме- нее 523 К наблюдается упрочнение металла, обусловленное процессами двойникования и релаксации ми- кронапряжений в перенапряженных микрообъемах. Температурный интервал ТЦО определяет эволюцию стадийности микротечения и деформационного упрочнения на различных стадиях, обусловленных характе- ром изменения структуры бериллия при обработке. ВВЕДЕНИЕ Выбор материалов для прецизионных изделий невозможен без детального исследования влияния структурных и технологических факторов, в частно- сти, стабилизирующей ТЦО на микропластичность и размерную стабильность различных сортов берил- лия [1]. Необходимость изучения поведения бериллия при термоциклировании вызвана следующими об- стоятельствами: - отсутствием информации об изменении структуры и свойств бериллия при различ- ных условиях термоциклирования; - уточнение возможности снятия внутренних напряжений после небольшого числа цик- лов. Оба обстоятельства имеют большое практиче- ское значение: первое – т.к. в реальных изделиях атомной и космической техники возникают значи- тельные регулярно меняющиеся термоциклы; второе - вследствие того, что размерная стабильность мо- жет быть обеспечена только при условии полного прекращения релаксации внутренних напряжений и обеспечения стабильности их структурного состоя- ния в условиях эксплуатации. Поэтому необходим поиск режимов оптимальных обработок для снятия внутренних напряжений в бериллии. В металлах с ГПУ-структурой при изменении температуры образуются значительные микронапря- жения, являющиеся следствием анизотропии тепло- вого расширения зерен. В литературе влияние теп- лосмен на свойства металлов ранее рассматривалось чаще в связи с их формоизменением и термической усталостью [2-4]. Более детальные исследования [5- 7] показали, что путем термоциклирования можно повышать релаксационную стойкость горячепрессо- ванного бериллия и изделий из него. Наблюдаемое повышение сопротивления бериллия микропласти- ческим деформациям при длительном нагружении связывается, главным образом, с протекающими при теплосменах процессами ускоренной релаксации напряжений в микрообъемах и стабилизации струк- туры. Поскольку деформация при ТЦО сопровожда- ется интенсивными процессами возврата, после нескольких циклов обработки создается стабильная дислокационная структура, обеспечивающая мини- мальный уровень микро- и макронапряжений. С литературными данными согласуются и ре- зультаты исследований влияния длительного хране- ния и термоциклических обработок, полученные на горяче- и изостатически прессованных сортах бе- риллия в наших предыдущих работах [8,9]. Установ- лено, что высокие начальные значения пределов ми- кроупругости и микротекучести бериллия в ряде случаев обусловлены повышенным уровнем вну- тренних микронапряжений термического происхо- ждения и с течением времени возможна их медлен- ная релаксация. ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА Для исследования прецизионных характеристик в данной работе использована установка для испы- тания микрообразцов конструкции ННЦ ХФТИ. Для измерения деформации образцов использовали дат- чики сопротивления с базой 20 мм, равной длине ра- бочей части образцов. Погрешность определения на- грузки не превышала ±1%, деформации ±2·10-7 еди- ниц относительной деформации (е.о.д.). В экспериментах определяли следующие величи- ны, характеризующие поведение материалов в обла- сти микродеформаций (10-7…10-3 е.о.д.) [10]: − микроскопический предел упругости σ E - напряжение, при котором обнаруживается от- клонение от линейного упругого поведения материала при нагружении; − микроскопический предел текучести σ A - напряжение, при котором наблюдается первая остаточная деформация ε =2·10-7 е.о.д.; − остаточную деформацию ε после каждого цикла нагрузки образца; − модуль Юнга E в области микропластично- сти. ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. № Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (13), с.122-127 122 В качестве исследуемого материала использова- ли бериллий, полученный методом холодного и по- следующего горячего изостатического прессования измельченного сферического порошка с фракцией (-56+180 мкм). Химический состав компактного бе- риллия приведены в табл. 1. Средний размер зерна в компактном металле составлял около 10 мкм. Термоциклическую обработку образцов прово- дили по следующему режиму: нагрев до верхней температуры цикла (433…873 К), выдержка 4 мин с последующим охлаждением в жидком азоте. Ско- рость изменения температуры составляла около 30 град/с. При всех режимах обработки образцов ис- пользовали 4 последовательных цикла теплосмен. Отжиг образцов при 1273 К в течение 2 ч прово- дили в молибденовых пакетах в вакууме при давле- нии 2·10-3 Па. Исследования микроструктуры проводили на электронном микроскопе TESLA-BS-613 методом тонких фольг “на просвет” и оптическом микроско- пе МИМ-8М. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА 1. Влияние термоциклической обработки на ми- кропластичность бериллия Результаты измерения характеристик микропластичности бериллия после различных условий термообработки приведены в табл. 2. В нее включены также соответствующие значения напряжения микротечения при различных остаточных деформациях. Видно, что с повышением верхней температуры ТЦО характеристики σЕ и σА металла вначале монотонно возрастают, достигая максимальных значений в интервале температур 433…523 К. Максимальное увеличение σЕ и σА составляет 56 и 10% соответственно. Дальнейшее повышение верхней температуры цикла ТЦО приводит к снижению напряжения микротечения. Так, при верхней температуре обработки 673К значения σА снижаются на 32%, а σ при ε = 2·10-6 на 75% по сравнению с исходным состоянием. Высокотемпературный отжиг образцов при тем- пературе 1273 К в течение 2 ч приводит также к не- которому снижению напряжения микротечения, что может быть обусловлено эффектом перераспределе- ния примесей в приграничных областях и упорядо- чением дислокаций в объеме зерен [11]. Эффективность влияния ТЦО на интенсивность деформационного упрочнения также зависит от верхней температуры циклов. Заметное упрочнение наблюдается лишь на на- чальной стадии микродеформации (ε = 2·10-6) в ин- тервале верхних температур ТЦО 433…523 К. С по- вышением верхней температуры до 673 К наблюда- ется резкое снижение интенсивности упрочнения (табл.3). В частности, значение коэффициента упрочне- ния (Θ = dσ/dε) при термоциклировании до темпера- тур 673 К снижается примерно в 10 раз по сравне- нию с исходным состоянием. Микротечение после ТЦО при максимальных верхних температурах ха- рактеризуется плавными кривыми зависимости σ(ε), с ярко выраженной пластичностью металла. На стадии микротечения при ε = 5·10-6 наблюда- ется повышение коэффициента Θ металла в интерва- ле верхних температур ТЦО 433…523 К. Следует отметить, что после высокотемпературного отжига (1273 К, 2 ч) интенсивность деформационно-го упрочнения на этих стадиях микродеформаций ниже, чем у металла в исходном состоянии (см. табл.3). 2.Изменения в структуре и электрических характеристиках бериллия при ТЦО Измерение электросопротивления образцов из бериллия проводили при температуре 77 К с помощью потенциометра постоянного тока Р-348. Погрешность измерения электросопротивления не превышала ± 0,2%. В зависимости от условий обработки оценивали изменение электро- сопротивления ΔRТЦО/RИСХ, где ΔRТЦО = RТЦО–RИСХ, RТЦО и RИСХ – электросопротивление образцов после ТЦО и в исходном состоянии соответственно. Таблица 1 Содержание примесей в бериллии Примеси Mg Fe Si Ti Cr Mn Al Ni Cu O C N Содержан., мас. %,10-3 4,8 120 13 11 60 14 5,6 27 4,5 130 25 60 Таблица 2 Характеристики микропластической деформации бериллия после различных условий термообработки Режим термообработки σЕ, МПа σА, МПа σ, МПа при ε = 2·10-6 ε = 5·10-6 Исходное состояние 11,4 34,0 158 229 Отжиг при 1273 К, 2 ч 12,5 25,5 64 115 ТЦО 77⇔433 К 13,8 35,4 90 155 ТЦО 77⇔473 К 17,8 35,9 124 198 ТЦО 77⇔523 К 17,2 37,6 87 170 ТЦО 77⇔673 К 14,5 23,2 40 53 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. № Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (13), с.122-127 123 Таблица 3 Влияние условий предварительной тер- мообработки на интенсивность дефор- мационного упрочнения бериллия Режим термообра- ботки Θ, 106 ε = 2·10-6 ε = 5·10-6 Исходное состояние 43,7 13,3 Отжиг 1273 К, 2 ч 26,3 10,0 ТЦО 77⇔433 К 35,0 26,8 ТЦО 77⇔523 К 30,0 26,0 ТЦО 77⇔673 К 7,5 3,5 Результаты измерения электросопротивления бе- риллия после каждого цикла теплосмен показаны в табл. 4. С увеличением верхней температуры цикла эф- фективность влияния ТЦО на изменение электросо- противления заметно возрастает. Так, после первого цикла обработки при 77773 К изменение электро- сопротивления составляет 1,32% и снижается прак- тически до нуля при ТЦО 77523 К. Термоциклическая обработка при верхних тем- пературах цикла ниже 523 К не приводит к измери- мым изменениям электросопротивления. Таким образом, существенные структурные из- менения в образцах по данным измерения электро- сопротивления, наблюдаются лишь после ТЦО с верхней температурой циклирования более 523 К. Это согласуется с результатами металло-графиче- ских исследований бериллия после ТЦО (4 цикла) в интервале 77673 К. В отдельных зернах наблюда- ются тонкие деформационные линии, что свидетель- ствует о развитии пластической дефор-мации в про- цессе термоциклирования (рис. 1,а). Следовательно, увеличение электросопротивле- ния бериллия при ТЦО может быть связано с влия- нием образующихся линейных и точечных дефектов при пластической деформации отдельных зерен в процессе теплосмен. Число циклов ТЦО оказывает заметное влияния на электросопротивление бериллия. Основное изме- нение электросопротивления наблюдается после первых двух-трех циклов обработки, что свидетель- ствует о прохождении процессов внутризеренной деформации и релаксации внутренних напряжений, наблюдаемых в металле в исходном состоянии (см. рис.1,б). Последующее монотонное снижение элек- тросопротивления с увеличением числа циклов (см. табл.4), обусловлено протекающими при верхних температурах обработки процессами возврата и ста- билизации дислокационной структуры. Анализ полученных результатов позволяет пред- положить, что значения характеристик микропла- стичности исходного металла определяются в основном уровнем микронапряжений, возникающих в процессе получения металла. Внутренние микро- напряжения, совпадающие с направлением действия внешних напряжений, обуславливают снижение зна- чений характеристик σЕ и σА бериллия. Известно, что микронапряжения термического происхождения, возникающие при резком измене- нии температуры в процессе теплосмен, суммиру- ются с внутренними микронапряжениями, релакса- ция которых обуславливает внутризеренные дефор- мации в металле [3]. В температурном интервале ТЦО, при котором отмечается повышение характе- ристик σЕ и σА бериллия, существенных изменений микроструктуры зерен и величины электросопро- тивления не наблюдается. При этом возможно лишь развитие процесса двойникования в приграничных областях отдельных зерен, что, повидимому, и при- водит к повышению характеристик микропластич- ности [12]. При верхних температурах обработки выше 523 К релаксация микронапряжений сопровождает- ся интенсивной пластической деформацией отдель- ных зерен. Наблюдаемое при этом значительное ра- зупрочнение и, в частности, снижение характери- стик микропластической деформации может быть связано с существенным снижением уровня микро- напряжений и наличием свободных дислокаций в полосах скольжения. 3. Исследование влияния скорости изменения температуры при ТЦО на характеристики микропластичности бериллия Для исследования влияния скорости изменения температуры при ТЦО на характеристики микропла- стичности термоциклическую обработку проводили по режиму: нагрев до верхней температуры цикла 673 К, выдержка 4…5 мин, охлаждение на воздухе до комнатной температуры, после чего охлаждение в жидком азоте и нагрев на воздухе до температуры 273 К. Средняя скорость промежуточного охлажде- ния или нагрева образцов на воздухе составляла приблизительно 3…4 град/с [13], что почти в 10 раз ниже по сравнению с обычно использованной в дан- ном исследовании. Значения параметров σЕ, σА и напряжения микро- течения в зависимости от скорости изменения тем- пературы при ТЦО приведены в табл.5. Таблица 4 Изменение электросопротивления бериллия при различных режимах ТЦО Режим ТЦО ΔRТЦО/RИСХ, % (после каждого цикла) 1 2 3 4 5 6 7 77773 К 1,32 1,08 0,90 0,67 0,53 0,40 - 77673 К 0,20 0,45 0,40 0,31 0,30 0,28 0,21 77523 К 0,07 0,07 0,07 0,00 0,00 0,00 0,00 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. № Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (13), с.122-127 124 а б Рис.1. Микроструктура бериллия: а - после термоциклической обработки ТЦО 77673 К, ×800; б - исходное состояние, ×9200 (просвечивающая электронная микроскопия) Таблица 5 Зависимость σЕ, σА и напряжения микротечения от скорости изменения температуры при ТЦО Режим ТЦО σЕ, МПа σА, МПа σ, МПа ε=2·10-6 ε=5·10-6 Нагрев до 673 К, выдержка 4 мин, охлаждение при 77 К. Скорость на- грева-охлаждения 30 град/с 14,5 23,2 40 53 Нагрев до 673 К, выдержка 4 мин, охлаждение на воздухе + охла- ждение при 77 К, нагрев до 273 К на воздухе. Скорость нагрева-охлажде- ния 4 град/с 15,3 33,5 83 101 Из приведенных данных следует, что уменьше- ние скорости промежуточного охлаждения или на- грева образцов в процессе теплосмен при темпера- туре 77673 К заметно повышает значения σЕ и σА, а также напряжение микротечения в исследуемой области микродеформаций по сравнению с данны- ми, полученными на образцах, для которых исполь- зовались обычные условия ТЦО в соответствующем интервале температур. Сравнивая полученные результаты с данными табл. 2, можно отметить, что уровень значений σЕ и σА для образца, ТЦО которого осуществляли с низ- кой скоростью теплосмен, приблизительно соответ- ствует упрочненному состоянию металла. Однако интенсивность упрочнения данного образца на ста- дии микротечения сравнительно невысока и практи- чески совпадает с упрочнением, наблюдаемым при обычной скорости изменения температуры ТЦО. Таким образом, уменьшение скорости промежу- точного охлаждения или нагрева бериллия при ТЦО по своему воздействию на характеристики ми- кропластичности практически равнозначно эффекту снижения верхней температуры обработки. По-ви- димому, развитие внутризеренной пластической де- формации в материале при циклическом темпера- турном воздействии является следствием не только структурной анизотропии, но и возникающих при этом температурных градиентов. Снижение скорости нагрева (охлаждения) мате- риала при ТЦО обуславливает уменьшение темпера- турных градиентов, что влияет на развитие процес- сов релаксации микронапряжений и внутризеренной пластической деформации. 4 Анализ эволюции стадийности микротечения бериллия при ТЦО Анализ зависимости σ−ε1/2 (рис.2) позволяет установить эволюцию стадийности микротечения бериллия, обусловленную характером предваритель- ной термообработки. Видно, что у исходного металла и после ТЦО с верхними температурами циклов 433…523 К эта за- висимость имеет трехстадийный характер. С повы- шением верхней температуры ТЦО до 673 К вторая стадия микротечения постепенно исчезает, одновре- менно уменьшается протяженность первой стадии. Известно [13-14], что развитие микротечения на начальной стадии протекает в приграничной обла- сти зерен с благоприятной ориентацией плоскости легкого скольжения. Одной из возможных причин формирования первой стадии микротечения берил- лия в интервале микро-деформаций (0,2…1,0)·10-6, по-видимому, может быть локальная неоднород- ность полей микронапряжений второго рода в при- граничных областях зерен. Это подтверждается на- блюдаемой эволюцией стадийности микротечения с повышением верхней температуры ТЦО и резким ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. № Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (13), с.122-127 125 снижением напряжения микротечения при соответ- ствующих остаточных деформациях (см. табл. 2). 0 50 100 150 200 250 III II I 5 4 3 2 1 σ , MPa ε 1/2,10-30,40 0000 Рис.2. Зависимости σ−ε1/2 в области микродефор- маций для бериллия в исходном состоянии и после ТЦО по различным режимам. 1 - исходное состояние;2 - ТЦО 77⇔433 К; 3 - ТЦО 77⇔473 К; 4 - ТЦО 77⇔523 К; 5 - ТЦО 77⇔673 К Дискретный характер микротечения на первой стадии, очевидно, обусловлен локальными актами проявления микропластической деформации в при- граничных областях зерен и контролируется уров- нем микронапряжений и дефектами кристалличе- ского строения. Повышение напряжения микротечения на первой и второй стадиях после ТЦО до 433…523 К может быть связано с процессом двойникования металла в приграничных областях отдельных зерен [12], что создает дополнительные препятствия движению дислокаций. В области остаточных микродеформаций около (1,0…1,8)·10-6 проявляется вторая стадия микро- течения, которая связана с прохождением пластиче- ской деформации в пределах отдельных зерен. По мере повышения напряжения микро-течения в про- цесс пластической деформации включаются новые зерна с менее благоприятной ориентацией плоско- сти базиса. Такой механизм развития второй стадии подтверждается линейным характером зависимости напряжения от остаточной деформации. Что касается третьей стадии, то ее развитие, как известно, обусловлено кооперативной пластической деформацией зерен [6]. Таким образом, температурный интервал ТЦО определяет эволюцию стадийности микротечения и деформационного упрочнения на различных стади- ях, обусловленных характером изменения структу- ры бериллия при обработке. ВЫВОДЫ 1. Термоциклическая обработка вызывает су- щественные структурные изменения в бе- риллии при верхней температуре циклирова- ния более 523 К. Наблюдаемое при этом уве- личение электросопротивления свидетель- ствует о прохождении процессов внутризе- ренной деформации и релаксации внутрен- них напряжений с образованием линейных и точечных дефектов при пластической дефор- мации отдельных зерен в процессе теп- лосмен. 2. Основное влияние ТЦО наблюдается после первых двух-трех циклов теплосмен. 3. Характеристики микропластичности берил- лия повышаются после ТЦО в интервале температур 77⇔473…523 К, что связано со структурными изменениями в приграничных областях зерен, обусловленными процессом двойникования и релаксации микронапряже- ний в перенапряженных микрообъемах при данных условиях ТЦО. При верхней темпе- ратуре ТЦО более 523 К наблюдается разу- прочнение металла, обусловленное суще- ственной релаксацией термических микро- напряжений и образованием свободных дис- локаций. 4. Температурный интервал ТЦО определяет эволюцию стадийности микротечения и де- формационного упрочнения на различных стадиях, обусловленных характером измене- ния структуры бериллия при обработке. 5. Уменьшение скорости промежуточного охлаждения или нагрева бериллия по своему воздействию на характеристики микропла- стичности равнозначно эффекту снижения верхней температуры обработки. Данная работа выполнена при поддержке фонда CRDF. ЛИТЕРАТУРА 1. В.И. Гаврюсев. Геометрическая стабильность металлических приборных конструкций и техно- логические методы ее повышения. Л.: ЦНИИ «Румб», 1981, 146 с. 2. И.Н.Давиденко, В.А.Лихачев Необратимое фор- моизменение металлов при циклическом тепло- вом воздействии. М.: «Машиздат», 1962, 224 с. 3. Г.А. Малыгин, В.А. Лихачев. Роль анизотропии теплового расширения и тепловых микронапря- жений // Зав. лаб. 1966, № 3, с. 335-347. 4. B.J. Verkin, F.F. Lavrentiev, J.S. Braude et. al. Influence of Low-Temperature Thermocycling on Anisotropy of the Structural State of Commercial Purity Beryllium // Cryst. Res. Technol. 1984, v. 19, № 11, p. 1477-1482. 5. М.Л. Хенкин, И.Х. Локшин. Размерная ста- бильность металлов и сплавов в точном маши- ностроении и приборостроении. М.: «Машино- строение», 1974, 256 с. ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. № Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (13), с.122-127 126 6. Е.Ф. Дударев, Е.Е. Дерюгин. Микропластическая деформация и предел текучести поликристаллов // Изв. вузов. Физика. 1982, № 6, с. 43-55. 7. И.Х. Локшин, М.Л. Хенкин, И.К. Левина. Изме- нение сопротивления микропластическим дефор- мациям бериллия при старении // МиТОМ. 1972, № 3, с. 54-55. 8. В.И. Иванцов, И.И. Папиров. Микропластич- ность и размерная стабильность бериллия. // Во- просы атомной науки и техники. Серия: «Физи- ка радиационных повреждений и радиационное материаловедение», 1998, вып.6(72), с.121-125. 8. В.И. Иванцов Влияние термоциклической обра- ботки на микропластическое поведение горяче- прессованных сортов бериллия. // Вопросы атомной науки и техники. Серия: «Вакуум, чи- стые материалы и сверхпроводники»(11), 2000, №5, с. 56-58. 9. Н. Браун. Наблюдения микропластичности. Ми- кропластичность / Перевод с англ. М.: «Метал- лургия», 1972, с. 37-61. 10. W. Bonfield, C.H. Li. Dislokation configuration and the microstrain of policristalline berillium // Acta. Met. 1963, v.11, №6, p. 585-590. 11. В.И. Грушко, Ф.Ф. Лаврентьев, О.П. Салита, О.В. Мациевский, Ю.П. Химич. Ориентацион- ная чувствительность размерной нестабильно- сти технического бериллия при низкотемпера- турном термоциклировании // ФММ. 1986, т.62, вып. 4, с. 769-773. 12. И.И. Папиров, Г.Ф. Тихинский. Физическое ме- талловедение бериллия. М.: «Атомиздат», 1968, с. 303-362. 13. M. Styczyňska, W. Lojkowski. Grain boundaries as dislocation sources in a material with precipitate- free zones // Scr. Met. 1985, v.19, №12, p.1409- 1413. ВПЛИВ ТЕРМОЦИКЛІЧНОЇ ОБРОБКИ НА МІКРО ПЛАСТИЧНІСТЬ БЕРИЛІЮ, ОТРИМАНОГО З СФЕРИЧНОГО ПОДРІБНЕНОГО ПОРОШКУ В. І. Іванцов Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут», м. Харків, Україна, Fax:(0572) 35-17-39, Tel:(0572) 35-60-32 Досліджено вплив режимів термоциклічної обробки (ТЦО) на структуру, електроопір, характеристики мікропластичності та поведінку в області мікродеформацій берилію, отриманого з сферичного подрібненого порошку. Встановлено, що ТЦО викликає істотні структурні зміни в берилію при верхній температурі циклу більше за 523 К. При верхній температурі ТЦО менше за 523 К спостерігається зміцнення металу, зумовлене процесами двійникування та релаксації мікронапружень в перенапружених мікрооб΄емах. Температурний інтервал ТЦО визначає еволюцію стадійности мікротечії та деформаційного зміцнення на різних стадіях, зумовлених характером зміни структури берилію при обробці. THE DOMINANCE OF THERMOCICLING TREATMENTS CONDITIONS ON MICROPLASTIC OF SPHERAL GROUND UP POWDER BERYLLIUM V.I. Ivantsov National science center "Kharkov Institute of Physics and Technology" Kharkov, Ukraine, Fax:(0572) 35-17-39, Tel:(0572) 35-60-32 The dominance of thermocicling treatments conditions on structure, electrical resistance, microplastic character- istics and behavior in the microdeformatoin area of beryllium was investigated. It is established, that TC causes considerable structural changes in beryllium at the upper thermocicling temperature exceeding 523 K. Attached to upper TC temperature less then 523 K it is observed hardening of metal, conditioned by processes of twining and relaxation of micro stresses in overstrained micro volumes. The temperature range of TC determinate the stage evo- lution of the flow and the deformation hardening at different stages defined by changes in the beryllium structure caused by processing. ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. № Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (13), с.122-127 127 В. И. Иванцов РЕЗУЛЬТАТЫ эксперимента Содержание примесей в бериллии В. І. Іванцов V.I. Ivantsov

Влияние термоциклической обработки на микропластичность бериллия, полученного из сферического измельченного порошка

Репозитарії

Схожі ресурси