Влияние термообработки на структуру и механические свойства объемноаморфизованных сплавов на основе циркония

Влияние термообработки на структуру и механические свойства объемноаморфизованных сплавов на основе циркония

Определены термовременные режимы обработки объемноаморфизованного сплава на основе циркония. Представлены данные зависимости механических свойств от доли наноструктурной фазы в аморфной матрице. Визначено термочасові режими обробки об’ємноаморфізованого сплава на основі цирконію. Представлено дані...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Процессы литья
Дата:2009
Автори: Шумихин, В.С., Верховлюк, А.М., Щерецкий, А.А., Лахненко, В.Л., Беспалый, А.А., Науменко, М.И.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2009
Теми:
Новые литые материалы
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/114165
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 термообработки на структуру и механические свойства объемноаморфизованных сплавов на основе циркония / В.С. Шумихин, А.М. Верховлюк, А.А. Щерецкий, В.Л. Лахненко, А.А. Беспалый, М.И. Науменко // Процессы литья. — 2009. — № 3. — С. 59-63. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-114165
record_format dspace
spelling Шумихин, В.С.
Верховлюк, А.М.
Щерецкий, А.А.
Лахненко, В.Л.
Беспалый, А.А.
Науменко, М.И.
2017-03-02T15:19:51Z
2017-03-02T15:19:51Z
2009
Влияние термообработки на структуру и механические свойства объемноаморфизованных сплавов на основе циркония / В.С. Шумихин, А.М. Верховлюк, А.А. Щерецкий, В.Л. Лахненко, А.А. Беспалый, М.И. Науменко // Процессы литья. — 2009. — № 3. — С. 59-63. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
0235-5884
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/114165
669.2/8:546.831
Определены термовременные режимы обработки объемноаморфизованного сплава на основе циркония. Представлены данные зависимости механических свойств от доли наноструктурной фазы в аморфной матрице.
Визначено термочасові режими обробки об’ємноаморфізованого сплава на основі цирконію. Представлено дані залежності механічних властивостей від частки наноструктурної фази в аморфній матриці.
Heat-time regimes of treatment of zirconium based balk amorphous alloys have been determined. Data of depending of mechanical properties of alloys from quantity of nanostructural phase have been presented.
ru
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
Процессы литья
Новые литые материалы
Влияние термообработки на структуру и механические свойства объемноаморфизованных сплавов на основе циркония
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Влияние термообработки на структуру и механические свойства объемноаморфизованных сплавов на основе циркония
spellingShingle Влияние термообработки на структуру и механические свойства объемноаморфизованных сплавов на основе циркония
Шумихин, В.С.
Верховлюк, А.М.
Щерецкий, А.А.
Лахненко, В.Л.
Беспалый, А.А.
Науменко, М.И.
Новые литые материалы
title_short Влияние термообработки на структуру и механические свойства объемноаморфизованных сплавов на основе циркония
title_full Влияние термообработки на структуру и механические свойства объемноаморфизованных сплавов на основе циркония
title_fullStr Влияние термообработки на структуру и механические свойства объемноаморфизованных сплавов на основе циркония
title_full_unstemmed Влияние термообработки на структуру и механические свойства объемноаморфизованных сплавов на основе циркония
title_sort влияние термообработки на структуру и механические свойства объемноаморфизованных сплавов на основе циркония
author Шумихин, В.С.
Верховлюк, А.М.
Щерецкий, А.А.
Лахненко, В.Л.
Беспалый, А.А.
Науменко, М.И.
author_facet Шумихин, В.С.
Верховлюк, А.М.
Щерецкий, А.А.
Лахненко, В.Л.
Беспалый, А.А.
Науменко, М.И.
topic Новые литые материалы
topic_facet Новые литые материалы
publishDate 2009
language Russian
container_title Процессы литья
publisher Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
format Article
description Определены термовременные режимы обработки объемноаморфизованного сплава на основе циркония. Представлены данные зависимости механических свойств от доли наноструктурной фазы в аморфной матрице. Визначено термочасові режими обробки об’ємноаморфізованого сплава на основі цирконію. Представлено дані залежності механічних властивостей від частки наноструктурної фази в аморфній матриці. Heat-time regimes of treatment of zirconium based balk amorphous alloys have been determined. Data of depending of mechanical properties of alloys from quantity of nanostructural phase have been presented.
issn 0235-5884
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/114165
citation_txt Влияние термообработки на структуру и механические свойства объемноаморфизованных сплавов на основе циркония / В.С. Шумихин, А.М. Верховлюк, А.А. Щерецкий, В.Л. Лахненко, А.А. Беспалый, М.И. Науменко // Процессы литья. — 2009. — № 3. — С. 59-63. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT šumihinvs vliânietermoobrabotkinastrukturuimehaničeskiesvoistvaobʺemnoamorfizovannyhsplavovnaosnovecirkoniâ
AT verhovlûkam vliânietermoobrabotkinastrukturuimehaničeskiesvoistvaobʺemnoamorfizovannyhsplavovnaosnovecirkoniâ
AT ŝereckiiaa vliânietermoobrabotkinastrukturuimehaničeskiesvoistvaobʺemnoamorfizovannyhsplavovnaosnovecirkoniâ
AT lahnenkovl vliânietermoobrabotkinastrukturuimehaničeskiesvoistvaobʺemnoamorfizovannyhsplavovnaosnovecirkoniâ
AT bespalyiaa vliânietermoobrabotkinastrukturuimehaničeskiesvoistvaobʺemnoamorfizovannyhsplavovnaosnovecirkoniâ
AT naumenkomi vliânietermoobrabotkinastrukturuimehaničeskiesvoistvaobʺemnoamorfizovannyhsplavovnaosnovecirkoniâ
first_indexed 2025-11-26T04:48:20Z
last_indexed 2025-11-26T04:48:20Z
_version_ 1850612383910723584
fulltext ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2009. №3 59 Новые литые материалы УДК 669.2/8:546.831 В. С. Шумихин, А. М. Верховлюк, А. А. Щерецкий, В. Л. Лахненко, А. А. Беспалый, М. И. Науменко Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Ураины, Киев ВЛИЯНИЕ ТЕРМООБРАБОТКИ НА СТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОБЪЕМНОАМОРФИЗОВАННЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ЦИРКОНИЯ Определены термовременные режимы обработки объемноаморфизованного сплава на основе циркония. Представлены данные зависимости механических свойств от доли на- ноструктурной фазы в аморфной матрице. Визначено термочасові режими обробки об’ємноаморфізованого сплава на основі цирконію. Представлено дані залежності механічних властивостей від частки наноструктурної фази в аморфній матриці. Heat-time regimes of treatment of zirconium based balk amorphous alloys have been determined. Data of depending of mechanical properties of alloys from quantity of nanostructural phase have been presented. Ключевые слова: аморфные сплавы, механические свойства, микротвердость, температура кристаллизации, упругая деформация, пластическая деформация, наноструктурная фаза, аморфная матрица. В литературе отсутствуют данные по деформации в твердых материалах, которые не имеют дальнего порядка. К таким материалам относятся и аморфные сплавы. При прак- тическом применении аморфных материалов очень важными являются их механические свойства, которые определяются при помощи данных по пластической деформации. Метод измерения твердости и микротвердости с использованием жесткого инденто- ра является одним из эффективных средств микромеханических испытаний. Одним из важнейших факторов определения величин пластической деформации аморфных сплавов являются полосы сдвига на поверхности образца вокруг индентора. На рис. 1 представлены дефекты – полосы сдвига типа полуколец, которые окружают отпечаток индентора. Появление этих дефектов свидетельствует о локальном напряжении под ин- дентором, которое приводит к сдвиговым процессам одной части металла относительно другой. Этот механизм компенсирует отсутствие возможности скольжения в аморфном материале вдоль выделенных энергетически выгодных направлений [1]. Метод измерения твердости и микротвердости с использованием жесткого индентора заключается в определении величины твердости, которая коррелирует с характеристи- ками прочности материалов. Поверхность аморфных лент деформировали алмазной а б Рис. 1. Отпечаток индентора и полосы сдвига типа полуколец (нагрузка на индентор 100 г), × 1000 60 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2009. № 3 Новые литые материалы пирамидой с помощью прибора ПМТ-3 при нагрузке на индентор Р = 100 г. Опыты про- водили по стандартной методике «Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников», согласно ГОСТу 9450-76. Метод локальной нагрузки материала инден- тором позволяет кроме твердости определить также такие механические свойства, как предел текучести, предел прочности, модуль Юнга и характеристики пластичности, а именно, пластичность хрупких материалов, отдельных структурных составляющих и поверхностных слоев материала. Деформация под индентором носит сложный характер и состоит из упругой и пласти- ческой деформаций. Определение стандартных характеристик пластичности δ (удлине- ния) и Ψ (поперечного сужения) по данной методике не имеет достаточных физических обоснований. Условия пластической деформации под индентором значительно отли- чаются от условий растяжения. В связи с этим в качестве характеристики пластичности использовали безразмерный параметр δн – составляющую пластической деформации в общей упруго-пластической деформации под индентором. Используя экспериментальные значения твердости по Виккерсу, рассчитали δн со- гласно уравнению [2] , E HV ) 214,3(11 2 н ν−−−=δ ν (1) где v - коэффициент Пуассона; HV – твердость по Виккерсу; Е – модуль Юнга. Индекс «н» применяется для того, чтобы указать, что параметр δ определяется при индентировании. Для индентора Виккерса рассчитали среднюю упругую деформацию εе контактной площадки с помощью следующей формулы: . E HV ) 21 ( 1,08 2 e ν−ν−=ε (2) В данном случае это выражение рассматривали как закон Гука для условий локально- го нагружения индентором. Коэффициент Пуассона для металлов составляет v ≅ 0,3, а модуль Юнга исследуемого сплава на основе циркония при разных температурах брали из литературы [3]. Видно, что предложенная характеристика пластичности в основном зависит от отношения HV/Е, так как параметр v мало влияет на величину δн , поскольку для большинства металлов он постоянный (v ≅ 0,3). Согласно литературным данным [4], взаимосвязь между твердостью и прочностью имеет следующий вид: . 3,2HV вσ= (3) Исходя из того, что микротвердость и прочность сплавов имеют прямо пропорциональ- ную зависимость, было исследовано влияние разных температурных режимов обработки на эти характеристики. Эксперименты проводили с помощью термоанализатора фирмы “SETARAM” в среде очищенного гелия. Абсолютная погрешность измерения температур составляла ±2 К. Сигналы от дифференциальной и измерительной термопар регистриро- вали с помощью многоканального потенциометра-самописца SERVOGOR 460, что давало возможность контролировать как температуру нагрева, так и процесс кристаллизации сплавов, а также обеспечивать возможность термообработки в интервале между разными стадиями кристаллизации. Первая серия опытов заключалась в следующем: аморфные образцы сплавов на основе циркония нагревали со скоростью 20 К/мин до разных температур, но ниже температур кристаллизации (температурный интервал кристаллизации для сплава Zr 62,9 Cu 17,7 Ni 9,7 Al 7,5 Ti 2,2 находится от 704 до 776 К), после чего выключали нагрев и образцы охлаждали вместе с печью. Во второй серии опытов проводили также нагрев образцов до ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2009. №3 61 Новые литые материалы заданных температур, выдерживали их на протяжении 20 мин и охлаждали вместе с печью. После этого образцы разрезали на две части с помощью алмазного круга. Одну часть образца использовали для изу- чения структуры и физико-механических характеристик. На второй части образца проводили ДТА исследования влияния температуры на степень кристаллизации фаз. Для этого определяли отношения раз- ности теплоты кристаллизации соответ- ствующей фазы до термической обработки и после нее к исходной теплоте. Эксперименты показали, что уве- личение температуры от 683 до 729 К без выдержки привело к частичной кристаллизации аморфного сплава Zr 62,9 Cu 17,7 Ni 9,7 Al 7,5 Ti 2,2 и, как следствие, к возрастанию микротвердости при- близительно на 450 МПа (рис. 2). При этом также возрастает значение упругой деформации и уменьшается доля пластической деформации (табл. 1). Изменение физико-механических свойств связано с появлением в аморфных образцах микрокристаллической фазы. В зависимости от температуры нагрева доля этой фазы раз- ная. В данном случае ее количество составляет приблизительно от 5 до 10 %. Подтверж- дением представленных выше данных могут служить микроструктуры (рис. 3). Видно, что повышение температуры нагрева образцов привело к увеличению кристаллической фазы в аморфной матрице. T, K HV σ в , МПа E, ГПа δ H ε e , % 683 597 1863 100 0,56 3,35 695 621 1941 101 0,55 3,43 705 650 2031 102 0,53 3,54 714 681 2128 106 0,52 3,59 729 739 2309 110 0,50 3,76 Таблица 1. Физико-механические свойства сплава Zr6 2,9 Cu 17,7 Ni 9,7 Al 7,5 Ti 2,2 после термообработки в интервале T g - T x (нагрев и охлаждение без выдержки) Рис. 3. Микроструктура сплава Zr 62,9 Cu 17,7 Ni 9,7 Al 7,5 Ti 2,2 после нагрева и охлаж- дения, К: а – 683; б – 729, × 800 а б Рис. 2. Зависимость прочности сплава Zr 62,9 Cu 17,7 Ni 9,7 Al 7,5 Ti 2,2 от температуры термообработки без изотермической выдержки 62 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2009. № 3 Новые литые материалы Что касается следующей серии экспериментов, то для исследованных образцов с повышением температуры до заданной и при выдержке при ней на протяжении 20 мин наблюдается существенное увеличение доли нанокристаллической фазы в аморфной матрице (табл. 2). В и д н о , ч т о п р о ч н о с т ь с п л а в а Zr 62,9 Cu 17,7 Ni 9,7 Al 7,5 Ti 2,2 зависит от доли этой фазы (рис. 4). Максимальное значе- ние прочности (σв = 4340 МПа) получено для образцов с долей нанокристалличес- кой фазы около 40-60 %. Дальнейшее повышение температуры привело к снижению физико-механических харак- теристик, что связано с полной кристал- лизацией аморфных образцов. Материал становится хрупким и рассыпается на мелкие кусочки. На рис. 5 представлены микроструктуры с разным количеством нанокристаллической фазы в аморфной матрице. Выводы Исследовано влияние температуры нагрева (скорость нагрева и охлаждения 20 К/мин) и времени выдержки на физико-механические свойства сплава Zr 62,9 Cu 17,7 Ni 9,7 Al 7,5 Ti 2,2 . Показано, что повышение температуры от 683 до 729 К привело к увеличению прочнос- T, K HV σ в , МПа E, ГПа δ H ε e , % 683 765 2390 83 0,32 5,22 703 1013 3166 107 0,30 5,31 723 1389 4341 148 0,30 5,32 773 1101 3441 116 0,36 5,44 Таблица 2. Физико-механические свойства сплава Zr 62,9 Cu 17,7 Ni 9,7 Al 7,5 Ti 2,2 после термообработки в ин- тервале Tg - Tx (нагрев и выдержка 20 мин) а б Рис. 5. Микроструктура сплава Zr 62,9 Cu 17,7 Ni 9,7 Al 7,5 Ti 2,2 после нагрева, изотермической выдержки (20 мин) и охлаждения, К: а - 683; б - 773, × 800 Рис. 4. Зависимость прочности сплава Zr 62,9 Cu 17,7 Ni 9,7 Al 7,5 Ti 2,2 от количества нанокристаллической фазы ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2009. №3 63 Новые литые материалы ти приблизительно на 450 МПа. Выдержка таких образцов на протяжении 20 мин при температуре 723 К существенно увеличила долю нанокристаллической фазы в аморфной матрице и прочность на 1300 МПа. 1. Верещагин М. Н., Шепелевич В. Г., Остриков О. М., Цыбранкова С. Н. Особенности пластической деформации при индентировании пирамидой Виккерса поверхности аморфного сплава Fe-Cr- Mo-V-B-Si // Физика металлов и металловедение. - 2002. - Т. 93, № 5. - С. 101-104. 2. Мильман Ю. В., Галанов Б. А., Чугунова С. И. Характеристика пластичности, определяемая при измерении твердости. - Киев: Изд-во ИПМ НАН Украины, 1992. - 25 с. 3. Inoue A. Stabilization of metallic supercooled liquid and bulk amorphous alloys // Acta mater. - 2000. - № 48. - P. 279-306. 4. Глезер А. М., Утевская О. Л. Разработка методики измерения механических свойств тонких ленточных материалов // Композиционные прецизионные материалы. - М.: Металлургия, 1983. - С. 78-82. Поступила 29.05.2008 УДК 669.11/15:546.56:546.72 Б. А. Кириевский, М. А. Руденко, В. В. Христенко Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Ураины, Киев ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ РАСПЛАВОВ СИСТЕМЫ Cu-Fe На основании анализа термодинамических параметров расплавов системы Cu–Fe, а также строения наружных электронных оболочек ионов компонентов сделан вывод о возможно- сти двухфазного состояния расплавов указанной системы. Показано, что монотектический участок линии ликвидуса системы Cu–Fe из-за недостаточно большой величины энергии смешения между компонентами вырождается в точку. На підставі аналізу термодинамічних параметрів розплавів системи Cu–Fe, а також будо- ви зовнішніх електронних оболонок іонів компонентів зроблено висновок про можливість двофазного стану розплавів зазначеної системи. Показано, що монотектична ділянка лінії ліквідуса системи Cu–Fe через недостатню величину енергії змішування між компонентами вироджується в точку. Results of thermodynamic parameters and outside electronic shells structure of components ions of Cu–Fe system melts analysis permit make a conclusion about biphasic state of specified system melts. It is shown, that owing to not sufficient of components energy of mixing the Cu–Fe system liquidus line degenerates in a point. Ключевые слова: расплав, монотектика, фаза, теплодинамические параметры, энергия смешения, диаграмма состояния, медь, железо. В настоящее время актуальной является разработка новых сплавов, способных сохранять высокие показатели механических свойств (например, твердости) в со- четании с удовлетворительными специальными свойствами (например, тепло- и электропроводности) при повышенных температурах (вплоть до температуры плавления основы). Наиболее распространенные из указанной группы (дисперсионнотвердеющие сплавы) способны сохранять рабочие свойства до температур, не превышающих 0,6 ⋅ Т пл основы. Одним из перспективных является метод, при котором упрочняющие дисперсные

Схожі ресурси