Интенсивная пластическая деформация бериллия: структура и механические свойства
Исследовано влияние интенсивной пластической деформации (ИПД) при экструзии бериллия в полосу на механические свойства и структуру материала. Показано, что экструзия под углом 90° к направлению приложенной нагрузки приводит к повышению значений пределов прочности, текучести и относительного удлинени...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Физика и техника высоких давлений |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автори: | , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2010
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69285 |
| 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: | Интенсивная пластическая деформация бериллия: структура и механические свойства / А.В. Бабун, А.А. Васильев, К.В. Ковтун, М.П. Старолат, С.П. Стеценко, О.В. Трембач, С.В. Ховрич // Физика и техника высоких давлений. — 2010. — Т. 20, № 2. — С. 133-142. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860220187727364096 |
|---|---|
| author | Бабун, А.В. Васильев, А.А. Ковтун, К.В. Старолат, М.П. Стеценко, С.П. Трембач, О.В. Ховрич, С.В. |
| author_facet | Бабун, А.В. Васильев, А.А. Ковтун, К.В. Старолат, М.П. Стеценко, С.П. Трембач, О.В. Ховрич, С.В. |
| citation_txt | Интенсивная пластическая деформация бериллия: структура и механические свойства / А.В. Бабун, А.А. Васильев, К.В. Ковтун, М.П. Старолат, С.П. Стеценко, О.В. Трембач, С.В. Ховрич // Физика и техника высоких давлений. — 2010. — Т. 20, № 2. — С. 133-142. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физика и техника высоких давлений |
| description | Исследовано влияние интенсивной пластической деформации (ИПД) при экструзии бериллия в полосу на механические свойства и структуру материала. Показано, что экструзия под углом 90° к направлению приложенной нагрузки приводит к повышению значений пределов прочности, текучести и относительного удлинения в материале. Определена температурная зависимость механических свойств материала заготовок после экструзии и рекристаллизационного отжига. Изучено влияние направления экструзии на микроструктуру материала. Показано, что экструзия под углом 90° к направлению приложенной нагрузки приводит к измельчению субструктуры.
Досліджено вплив інтенсивності пластичної деформації при екструзії берилію в смугу на механічні властивості і структуру матеріалу. Показано, що екструзія під кутом 90° до напряму прикладеного навантаження призводить до підвищення значень меж міцності, текучості і відносного подовження в матеріалі. Визначено температурну залежність механічних властивостей матеріалу екструдованих заготовок у вихідному стані і після рекристалізаційного відпалу. Вивчено вплив напряму екструзії на мікроструктуру матеріалу. Показано, що екструзія під кутом 90° до напряму прикладеного навантаження призводить до подрібнення субструктури.
The influence of severe plastic deformation (SPD) at beryllium extrusion to a flat on mechanical properties and structure of the material has been studied. It is shown that the extrusion at an angle of 90° to the direction of applied load results in the increase of ultimate strength, tensile strength, and relative elongation values in the material. The temperature dependence of mechanical properties of billet material after extrusion and recrystallization annealing has been determined. It is shown that the extrusion at an angle of 90° to direction of load application results in substructure refinement.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:17:35Z |
| format | Article |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2010, том 20, № 2
© А.В. Бабун, А.А. Васильев, К.В. Ковтун, М.П. Старолат, С.П. Стеценко, О.В. Трембач,
С.В. Ховрич, 2010
PACS: 81.40.–z
А.В. Бабун, А.А. Васильев, К.В. Ковтун, М.П. Старолат, С.П. Стеценко,
О.В. Трембач, С.В. Ховрич
ИНТЕНСИВНАЯ ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ БЕРИЛЛИЯ:
СТРУКТУРА И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт», Инсти-
тут физики твердого тела, материаловедения и технологий
ул. Академическая, 1, г. Харьков, 61108, Украина
E-mail: babun@kipt.kharkov.ua
Статья поступила в редакцию 28 октября 2009 года
Исследовано влияние интенсивной пластической деформации (ИПД) при экструзии
бериллия в полосу на механические свойства и структуру материала. Показано,
что экструзия под углом 90° к направлению приложенной нагрузки приводит к по-
вышению значений пределов прочности, текучести и относительного удлинения в
материале. Определена температурная зависимость механических свойств мате-
риала заготовок после экструзии и рекристаллизационного отжига. Изучено влия-
ние направления экструзии на микроструктуру материала. Показано, что экстру-
зия под углом 90° к направлению приложенной нагрузки приводит к измельчению
субструктуры.
Ключевые слова: бериллий, пластическая деформация, термообработка, механи-
ческие свойства, структура
Введение
В последние годы активно ведется разработка новых методов деформа-
ционной обработки металлов, способствующих измельчению структуры и
получению материалов со свойствами, отвечающими повышенным требова-
ниям современной техники. В частности, развивается направление по созда-
нию и исследованию особенностей структуры и свойств материалов, под-
вергнутых ИПД со сдвиговыми компонентами, подобно случаю равнока-
нального углового прессования [1–3]. Данный метод обработки направлен
на измельчение структуры, которая характеризуется наличием ячеистой суб-
структуры. Предполагается также, что за счет увеличения вклада зерногра-
ничного проскальзывания можно обеспечить дополнительный резерв пла-
стичности материала без потери его прочности.
Известно, что структурным фактором, который во многом определяет склон-
ность металлов к хрупкому разрушению, является размер зерна. Уменьшение
Физика и техника высоких давлений 2010, том 20, № 2
134
размера зерна в бериллии приводит к улучшению его механических свойств
[4–7]. Однако получение мелкого зерна в бериллии реализовать сложно. Даже в
деформированном порошковом бериллии после рекристаллизационного отжига
обычно удается достичь величины зерна лишь на уровне 25–30 μm [8]. Вместе с
тем при определенных условиях деформации и последующей термообработки в
бериллии формируется ячеистая структура. Поведение бериллия с такой суб-
структурой, границы блоков которой характеризуются высокоугловой разориен-
тацией, может быть подобно поведению ультрамелкозернистого металла [9,10].
В работе поставлена задача – исследовать влияние повышения ИПД при
экструзии компактных заготовок из распыленного порошка бериллия на ме-
ханические свойства и структуру материала.
Материал и методики исследований
Исходным материалом для получения заготовок, предназначенных для
деформационной обработки, являлся порошок бериллия со сферической
формой частиц, полученный распылением расплава дистиллированного ме-
талла чистотой 99.63% [11]. Рассевом этого порошка была выделена фрак-
ция с размером частиц 100–280 μm.
Полученный порошок загружали в металлический контейнер цилиндри-
ческой формы, дегазировали и герметизировали. Затем контейнер с порош-
ком подвергали горячему изостатическому прессованию (ГИП) при темпе-
ратуре 1030°C и под давлением 100 МРа. При этом получали заготовки с
плотностью 100%. Из них вдоль и поперек оси исходной ГИП-заготовки вы-
резали образцы в виде цилиндров диаметром 14.6 mm для дальнейшей де-
формационной обработки с последующим проведением механических испы-
таний и структурных исследований.
Следует отметить, что благодаря использованию исходных порошков со
сферической формой частиц компактный материал рентгенографически был
изотропным. При этом интенсивность отражения в трех ортогональных на-
правлениях изменялась не более чем на 5% (в дальнейшем направление вы-
резки исходных образцов из компактных ГИП-заготовок не обсуждается).
Полученные образцы помещали в герметичные чехлы из ст.20 и подвер-
гали деформации экструзией по схемам, приведенным на рис. 1, с примене-
нием специально изготовленного прессового инструмента.
По первой схеме (рис. 1,а) заготовку экструдировали вдоль направления
приложенной нагрузки в полосу размерами 16 × 3.2 mm (степень деформа-
ции составляла около 80%).
Во втором случае, в отличие от предыдущего, исходную заготовку де-
формировали в полосу таких же размеров с изменением направления экстру-
зии на угол 90° (рис. 1,б). При этом предполагалось, что за счет привнесения
сдвиговой компоненты можно будет достигнуть более высокой интенсив-
ности деформации с возможным изменением прочностных и структурных
характеристик материала. Исходные заготовки перед деформацией нагревали
Физика и техника высоких давлений 2010, том 20, № 2
135
а б
до 950°C, а пресс-инструмент – до 360°С. Из бериллиевых полос, получен-
ных по схемам, показанным на рис. 1, электроискровым методом были вы-
резаны прямоугольные образцы для изучения механических свойств при ис-
пытании на растяжение, а также для проведения структурных исследований.
Структуру бериллия изучали на микроскопе МИМ-10 и электронном микро-
скопе «Tesla-BS-613» с использованием оптических и электронно-микроско-
пических методов исследований. Образцы для электронно-микроскопических
исследований готовили методом струйного электрополирования. Механиче-
ские свойства материалов изучали на испытательной машине с применением
стандартных методик на растяжение в области температур 20–600°C в вакууме
10–2 Ра. Микротвердость измеряли с помощью прибора ПМТ-3.
Данные экспериментальных исследований механических свойств
На рис. 2 представлены температурные зависимости механических свойств
бериллия при скорости деформации 10–3 s–1. Эти зависимости построены
для материала в состоянии сразу после экструзии (а), а также после рекри-
сталлизационного отжига при температуре 750°C в течение 2 h (б).
Анализ результатов исследований температурных зависимостей ме-
ханических свойств бериллиевых материалов, прошедших деформационную
обработку с применением указанных выше схем (см. рис. 1), позволил уста-
новить следующее:
– применение экструзии под углом 90° к направлению приложенной на-
грузки приводит к повышению механических характеристик бериллия (рис.
2,II,а) до значений: σb = 600 MPа, σ0.2 = 564 МPа, δ = 0.8% при температуре
испытаний Т = 20°C; σb = 413 МPа, σ0.2 = 402 МPа, δ = 21% при Т = 400°С по
сравнению со свойствами материала образца (рис. 2,I,а), полученного экстру-
зией вдоль направления приложенной нагрузки: σb = 496 MPa, σ0.2 = 467 МРа,
δ = 1% при Т = 20°C и σb = 423 МРа, σ0.2 = 404 MPa, δ = 19.4% при Т = 400°C;
Рис. 1. Принципиальные схе-
мы пластической деформации
бериллия, экструдированного
в полосу 16 × 3.2 mm: а –
вдоль направления приложен-
ной нагрузки; б – под углом
90° к направлению приложен-
ной нагрузки
Физика и техника высоких давлений 2010, том 20, № 2
136
I
а б
II
а б
Рис. 2. Температурная зависимость механических свойств бериллия, экструдиро-
ванного вдоль направления приложенной нагрузки (I) и под углом 90° к этому на-
правлению (II): а – исходное состояние после деформации; б – после отжига при
T = 750°C в течение 2 h; ● – σb, ▲ – σ0.2, ■ – δ
– наблюдается хорошее совпадение прочностных и пластических свойств
материалов исследуемых образцов, полученных по различным схемам (рис.
1,а,б), при температуре испытаний 400°C;
– рекристаллизационный отжиг бериллиевых образцов при 750°C в течение
2 h положительно отражается на пластичности, несколько снижая прочностные
характеристики материала (рис. 2,б). Необходимо отметить, что у материала
образцов, прошедших экструзию под углом 90° к направлению приложен-
ной нагрузки (рис. 2,II,б), пластичность существенно возрастает, проявляя
максимум (δ ~ 50%) в широкой температурной области (300–400°C), сме-
щенной в сторону более низких температур, по сравнению с материалом об-
разцов (рис. 2,I,б), выдавленных по первой схеме.
Микротвердость материала, экструдированного в полосу вдоль направле-
ния приложенной нагрузки, измеренная на плоскостях «А» и «Б» (см. рис.
1,а), обладает близкими средними значениями (~ 2330 МРа), тогда как микро-
твердость материала, полученного при экструзии под углом 90° к направле-
нию приложенной нагрузки (рис. 1,б), в плоскости «А» составляет 2430 МРа,
Физика и техника высоких давлений 2010, том 20, № 2
137
а в плоскости «Б» – 2180 МРа. Проведенный рекристаллизационный отжиг
сопровождается снижением значений микротвердости материала (в среднем
до 1869 МРа) на всех рассмотренных поверхностях.
Структура исследованных материалов
Исходные распыленные порошки со сферической формой частиц, кото-
рые были использованы для получения исходных заготовок, представляют
собой закаленные с высокой (105–106 deg/s) скоростью микрослитки с мета-
стабильной структурой [11,12]. Вторая особенность таких порошков – высо-
кая чистота по основным примесям, особенно по содержанию кислорода.
Так, например, содержание кислорода в порошке фракции 100−280 μm со-
ставляет 0.2%, что значительно чище по сравнению со значением 0.7–0.9% в
существующих промышленных сортах бериллия. На рис. 3,а показана
структура компактного материала после ГИП, иллюстрирующая зеренную
структуру металла, а на рис. 3,б отражена дендритная структура зерен в виде
блоков в компактном материале, сохраняющаяся в процессе прессования.
Средний размер зерен компактных ГИП-образцов, как и исходных частиц
порошка, находится в пределах 100–280 μm.
На рис. 4 приведены структуры бериллиевых образцов, подвергнутых пласти-
ческой деформации. В результате экструзии материала в полосу вдоль направле-
ния приложенной нагрузки (см. рис. 1,а) зерна компактного бериллия деформи-
руются, вытягиваясь до толщин 10–20 μm, большей частью не измельчаясь. При
этом объем такого зерна соответствует его исходному объему (рис. 4,а).
а б
Рис. 3. Микроструктура компактной бериллиевой заготовки дистиллированного
металла, спрессованного методом ГИП: а – зеренная структура компактного берил-
лия; б – дендритная структура зерен в виде блоков, сохраняющаяся в компактном
материале после высокотемпературного прессования
Физика и техника высоких давлений 2010, том 20, № 2
138
а б
Рис. 4. Микроструктура деформированных образцов бериллия: а – экструзия вдоль
направления приложенной нагрузки; б – экструзия под углом 90° к направлению
приложенной нагрузки (ИПД)
В случае экструзии компактного материала по второй схеме (см. рис. 1,б)
в условиях более интенсивной пластической деформации происходит дроб-
ление зерен с образованием более мелких. Практически структура представ-
ляет собой вытянутые вдоль направления деформации зерна. Кроме того, на
поверхности шлифа (рис. 4) внутри отдельных зерен достаточно четко про-
сматриваются следы блочной структуры с размерами блоков от 2 до 15 μm.
На рис. 5,I представлены электронно-микроскопические снимки структу-
ры материала, экструдированного вдоль направления приложенной нагрузки
до и после отжига, а на рис. 5,II – соответственно микроструктура материа-
ла, полученного в условиях экструзии под углом 90° к направлению прило-
женной нагрузки до (а) и после (б) отжига.
Как видно (рис. 5), в процессе деформации отдельные зерна разбиваются
на блоки размером от 2 до 15 μm. Границы между ними не всегда четкие, а
внутри отдельных блоков наблюдаются выделения дисперсных частиц, что
связано со сравнительно высокой (950°С) температурой пластической де-
формации. По-видимому, в результате такой деформации в процессе по-
стдеформационного охлаждения в материале проходят стадии возврата и
полигонизации. Структура деформированного металла совершенствуется за
счет перераспределения дислокаций с образованием субзерен, отделенных
друг от друга дислокационными субграницами без заметного изменения
ориентации кристаллов. В результате большая часть вытянутых вдоль на-
правления деформации зерен состоит из полигонизированных субзерен. В
отдельных зернах следы полигонизации отсутствуют или выражены слабо.
При этом в бериллии наблюдаются также некоторые структурные изме-
нения (рис. 5,I,а). Так, границы зерен компактного металла, содержащие
слой тонкой оксидной пленки, на начальной стадии разрушаются на отдель-
ные фрагменты. В промежутках открываются чистые границы. Последую-
щее охлаждение материала в область температур рекристаллизации сопро-
вождается зарождением центров новых объединенных зерен и переходом от
Физика и техника высоких давлений 2010, том 20, № 2
139
I
а б
II
а б
Рис. 5. Субструктура бериллия, экструдированного в полосу вдоль направления
приложенной нагрузки (I) и под углом 90° к этому направлению (II): а – в исходном
состоянии после ИПД; б – после отжига 750°С, 2 h; ×5000
деформированной матрицы к структуре недеформированных зерен. Рас-
смотренный факт подтверждается результатом исследований методом мик-
родифракции отдельных участков старой границы зерен образца, где про-
изошел разрыв частичек оксида бериллия. Показано, что по месту разрыва
границы образуются субзерна, имеющие сходную ориентацию.
Отжиг при температуре 750°C в течение 2 h приводит к коалесценции от-
дельных блоков с образованием субзерен, размер которых составляет от 2 до
нескольких десятков микрон. Обозначаются границы между субзернами.
Внутри последних наблюдается выпадение из твердого раствора дисперсных
частиц (по-видимому, интерметаллида FeBe11), на которых закреплены дис-
локации (рис. 5,I,II,б).
Обсуждение результатов
Благодаря сравнительным исследованиям структуры и механических
свойств бериллиевых материалов, деформированных с помощью специаль-
ного пресс-инструмента, представилась возможность увидеть различия и
преимущества двух видов деформационных обработок металла. Интенсив-
Физика и техника высоких давлений 2010, том 20, № 2
140
ность деформации имеет существенные отличия: во втором случае измене-
ние направления экструзии на угол 90° приводит к появлению сдвиговой
компоненты. Этот процесс сопровождается активным измельчением струк-
туры, а также ростом значений пределов прочности и текучести, что можно
оценить как реализацию ИПД.
Следует отметить, что не все частицы порошкового бериллия в процессе
деформации приобретают блочную структуру, а после отжига – субзерен-
ную. Возможно, зерна, которые были ориентированы неблагоприятно для
скольжения, не разбиваются на блоки, а только вытягиваются вдоль направ-
ления деформации. Зерна, ориентированные иначе, переориентируются с
частичным дроблением на блоки и образованием при отжиге субзерен. В ре-
зультате отжига интенсивно деформированных заготовок происходит рек-
ристаллизация и существенно повышаются пластические свойства металла,
что и наблюдается при температурах испытаний в области 300–400°С.
Плотность дислокаций внутри ячеек составляет 108 cm–2, что обычно ха-
рактерно для отожженного состояния. По-видимому, в мелкозернистом ме-
талле границы зерен являются эффективным стоком для дислокаций.
Наличие сетки субграниц большой протяженности в интенсивно дефор-
мированном металле должно приводить к уходу примесей на границы и
снижению их концентрации в матрице зерна. В результате этого ослабляется
блокирующее влияние примесей на процессы перераспределения дислока-
ций, повышается их подвижность и облегчается уход в субграницы. Опи-
санный механизм также должен способствовать снижению плотности дис-
локаций внутри субзерен. Различие в размере субзерен обусловливает в зна-
чительной мере и изменение механических свойств выдавленных полос.
Полученные результаты подтверждают, что оптимизацией режимов пла-
стической деформации и термообработки с учетом состояния дислокаци-
онной субструктуры можно существенно повысить механические свойства
металла.
Ранее показано [4,13], что характер распределения и тип дислокаций, их
плотность и степень подвижности, а также роль дефектов кристаллического
строения играют решающую роль в формировании зеренной структуры и ме-
ханических свойств бериллия. Хотя строгая количественная взаимосвязь ме-
жду состоянием субструктуры и физико-механическими свойствами бериллия
не установлена, важно, что изменение субструктурного состояния металла
вследствие пластической деформации и термообработки позволяет повышать
его прочность и пластичность. Оптимальное сочетание прочностных и пла-
стических свойств достигается путем образования в бериллии субзереной
структуры с низкой плотностью дислокаций. Влияние примесей значительно
снижается, если пластическая деформация проводится при температурах, ко-
торые обеспечивают переход примесей в твердый раствор.
Основной итог данной работы заключается в том, что, несмотря на пред-
варительный характер исследований, показана перспективность использова-
Физика и техника высоких давлений 2010, том 20, № 2
141
ния методов ИПД применительно к бериллию. Они способствуют созданию
особого субструктурного состояния, сопровождающегося повышением ме-
ханических свойств и качества бериллиевых заготовок.
Выводы
1. Экструзией в полосу вдоль и поперек направления приложенной на-
грузки получены заготовки из бериллия.
2. Изучена температурная зависимость механических свойств материала
экструдированных заготовок в исходном состоянии и после рекристаллиза-
ционного отжига при температуре 750°С в течение 2 h. Показано, что при-
менение ИПД повышает значения пределов прочности, текучести и относи-
тельного удлинения. Максимум относительного удлинения на температур-
ной зависимости для материалов, подвергнутых ИПД, смещается в сторону
более низких температур, что не свойственно существующим промышлен-
ным и экспериментальным сортам бериллия.
3. Исследования микротвердости на поверхности полос свидетельствуют
об упрочнении материала на одной из сторон полосы, выдавленной под уг-
лом 90° к направлению приложенной нагрузки, которое исчезает после тер-
мообработки.
4. Изучено влияние направления экструзии на микроструктуру материала,
показано, что экструзия под углом 90° к направлению приложенной нагруз-
ки приводит к измельчению субструктуры.
1. R.Z. Valiev, Nanostructured materials 6, 73 (1995).
2. Ultrafine-graned materials produced by severe plastic deformation. A thematical is-
sue, R.Z. Valiev (ed.), Ann. Chim. Fr. (1996), 21, p. 369.
3. R.Z. Valiev, A.V. Korznikov, R.R. Mulyukov, Mater. Sci. Eng. A186, 141 (1993).
4. И.И. Папиров, Г.Ф. Тихинский, Пластическая деформация бериллия, Атомиздат,
Москва (1973).
5. И.А. Тараненко, Г.Ф. Тихинский, И.И. Папиров и др., в сб.: Космические иссле-
дования на Украине, Наукова думка, Киев (1976), вып. 9, с. 55–61.
6. И.И. Папиров, Г.Ф. Тихинский, ФММ 29, 1057 (1970).
7. R.D. Field, K.T. Hartwig, C.T. Necker, J.F. Bingert, S.R. Agnew, Metallurgical and
Materials Transactions A33, 965 (2002).
8. Л.А. Корниенко, А.А. Николаенко, И.А. Тараненко, МиТОМ № 4, 78 (1978).
9. И.А. Тараненко, Г.Ф. Тихинский, Л.А. Корниенко, А.А. Николаенко, И.И. Папи-
ров, ФММ 29, 619 (1970).
10. В.Е. Иванов, Г.Ф. Тихинский, И.И. Папиров, ФММ 47, 420 (1979).
11. А.В. Бабун, И.М. Неклюдов, В.М. Ажажа, К.В. Ковтун, А.А. Васильев, Г.Г. Бо-
былев, Техника машиностроения № 2, 2 (2006).
12. И.С. Мирошниченко, Закалка из жидкого состояния, Металлургия, Москва (1982).
13. А.И. Лотков, А.А. Батурин, В.Н. Гришков, В.И. Копылов, Физическая мезоме-
ханика 10, № 3, 67 (2007).
Физика и техника высоких давлений 2010, том 20, № 2
142
А.В. Бабун, А.О. Васильєв, К.В. Ковтун, М.П. Старолат, С.П. Стеценко,
О.В. Трембач, С.В. Ховрич
ИНТЕНСИВНА ПЛАСТИЧНА ДЕФОРМАЦІЯ БЕРИЛІЮ: СТРУКТУРА
ТА МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ
Досліджено вплив інтенсивності пластичної деформації при екструзії берилію в
смугу на механічні властивості і структуру матеріалу. Показано, що екструзія під
кутом 90° до напряму прикладеного навантаження призводить до підвищення зна-
чень меж міцності, текучості і відносного подовження в матеріалі. Визначено тем-
пературну залежність механічних властивостей матеріалу екструдованих заготовок
у вихідному стані і після рекристалізаційного відпалу. Вивчено вплив напряму ек-
струзії на мікроструктуру матеріалу. Показано, що екструзія під кутом 90° до на-
пряму прикладеного навантаження призводить до подрібнення субструктури.
Ключові слова: берилій, пластична деформація, термообробка, механічні власти-
вості, структура
A.V. Babun, A.A. Vasil’ev, K.V. Kovtun, M.P. Starolat, S.P. Stetsenko, O.V. Trembach,
S.V. Hovrich
SEVERE PLASTIC DEFORMATION OF BERYLLIUM: STRUCTURE AND
MECHANICAL PROPERTIES
The influence of severe plastic deformation (SPD) at beryllium extrusion to a flat on me-
chanical properties and structure of the material has been studied. It is shown that the ex-
trusion at an angle of 90° to the direction of applied load results in the increase of ulti-
mate strength, tensile strength, and relative elongation values in the material. The tem-
perature dependence of mechanical properties of billet material after extrusion and re-
crystallization annealing has been determined. It is shown that the extrusion at an angle of
90° to direction of load application results in substructure refinement.
Keywords: beryllium, plastic deformation, thermal treatment, mechanical properties,
structure
Fig. 1. Schematic showing the plastic deformation of beryllium extruded to a16 × 3.2 mm
flat: a – along the direction of applied load; б – at an angle of 90° to direction of applied load
Fig. 2. Temperature dependence of mechanical properties of beryllium extruded along the
direction of applied loads (I) and at an angle of 90° to that direction (II): a – initial as-
deformed state; б – after annealing at T = 750°С for 2 h; ● – σb, ▲ – σ0.2, ■ – δ
Fig. 3. Microstructure of compact beryllium billet of distilled metal compacted by HIP: a –
grain structure of compacted beryllium; б – dendrite block structure of grains conserved
after high-temperature pressing
Fig. 4. Microstructure of deformed beryllium samples: a – extrusion along direction of
applied load; б – extrusion at an angle of 90° to direction of applied load
Fig. 5. Substructure of beryllium extruded to a flat along direction of applied load (I) and
at an angle of 90° to that direction (II): a – in initial state after SPD; б – after annealing at
750°С for 2h; ×5000
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-69285 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0868-5924 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:17:35Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Бабун, А.В. Васильев, А.А. Ковтун, К.В. Старолат, М.П. Стеценко, С.П. Трембач, О.В. Ховрич, С.В. 2014-10-10T07:07:49Z 2014-10-10T07:07:49Z 2010 Интенсивная пластическая деформация бериллия: структура и механические свойства / А.В. Бабун, А.А. Васильев, К.В. Ковтун, М.П. Старолат, С.П. Стеценко, О.В. Трембач, С.В. Ховрич // Физика и техника высоких давлений. — 2010. — Т. 20, № 2. — С. 133-142. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 81.40.–z https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69285 Исследовано влияние интенсивной пластической деформации (ИПД) при экструзии бериллия в полосу на механические свойства и структуру материала. Показано, что экструзия под углом 90° к направлению приложенной нагрузки приводит к повышению значений пределов прочности, текучести и относительного удлинения в материале. Определена температурная зависимость механических свойств материала заготовок после экструзии и рекристаллизационного отжига. Изучено влияние направления экструзии на микроструктуру материала. Показано, что экструзия под углом 90° к направлению приложенной нагрузки приводит к измельчению субструктуры. Досліджено вплив інтенсивності пластичної деформації при екструзії берилію в смугу на механічні властивості і структуру матеріалу. Показано, що екструзія під кутом 90° до напряму прикладеного навантаження призводить до підвищення значень меж міцності, текучості і відносного подовження в матеріалі. Визначено температурну залежність механічних властивостей матеріалу екструдованих заготовок у вихідному стані і після рекристалізаційного відпалу. Вивчено вплив напряму екструзії на мікроструктуру матеріалу. Показано, що екструзія під кутом 90° до напряму прикладеного навантаження призводить до подрібнення субструктури. The influence of severe plastic deformation (SPD) at beryllium extrusion to a flat on mechanical properties and structure of the material has been studied. It is shown that the extrusion at an angle of 90° to the direction of applied load results in the increase of ultimate strength, tensile strength, and relative elongation values in the material. The temperature dependence of mechanical properties of billet material after extrusion and recrystallization annealing has been determined. It is shown that the extrusion at an angle of 90° to direction of load application results in substructure refinement. ru Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України Физика и техника высоких давлений Интенсивная пластическая деформация бериллия: структура и механические свойства Интенсивна пластична деформація берилію: структура та механічні властивості Severe plastic deformation of beryllium: structure and mechanical properties Article published earlier |
| spellingShingle | Интенсивная пластическая деформация бериллия: структура и механические свойства Бабун, А.В. Васильев, А.А. Ковтун, К.В. Старолат, М.П. Стеценко, С.П. Трембач, О.В. Ховрич, С.В. |
| title | Интенсивная пластическая деформация бериллия: структура и механические свойства |
| title_alt | Интенсивна пластична деформація берилію: структура та механічні властивості Severe plastic deformation of beryllium: structure and mechanical properties |
| title_full | Интенсивная пластическая деформация бериллия: структура и механические свойства |
| title_fullStr | Интенсивная пластическая деформация бериллия: структура и механические свойства |
| title_full_unstemmed | Интенсивная пластическая деформация бериллия: структура и механические свойства |
| title_short | Интенсивная пластическая деформация бериллия: структура и механические свойства |
| title_sort | интенсивная пластическая деформация бериллия: структура и механические свойства |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69285 |
| work_keys_str_mv | AT babunav intensivnaâplastičeskaâdeformaciâberilliâstrukturaimehaničeskiesvoistva AT vasilʹevaa intensivnaâplastičeskaâdeformaciâberilliâstrukturaimehaničeskiesvoistva AT kovtunkv intensivnaâplastičeskaâdeformaciâberilliâstrukturaimehaničeskiesvoistva AT starolatmp intensivnaâplastičeskaâdeformaciâberilliâstrukturaimehaničeskiesvoistva AT stecenkosp intensivnaâplastičeskaâdeformaciâberilliâstrukturaimehaničeskiesvoistva AT trembačov intensivnaâplastičeskaâdeformaciâberilliâstrukturaimehaničeskiesvoistva AT hovričsv intensivnaâplastičeskaâdeformaciâberilliâstrukturaimehaničeskiesvoistva AT babunav intensivnaplastičnadeformacíâberilíûstrukturatamehaníčnívlastivostí AT vasilʹevaa intensivnaplastičnadeformacíâberilíûstrukturatamehaníčnívlastivostí AT kovtunkv intensivnaplastičnadeformacíâberilíûstrukturatamehaníčnívlastivostí AT starolatmp intensivnaplastičnadeformacíâberilíûstrukturatamehaníčnívlastivostí AT stecenkosp intensivnaplastičnadeformacíâberilíûstrukturatamehaníčnívlastivostí AT trembačov intensivnaplastičnadeformacíâberilíûstrukturatamehaníčnívlastivostí AT hovričsv intensivnaplastičnadeformacíâberilíûstrukturatamehaníčnívlastivostí AT babunav severeplasticdeformationofberylliumstructureandmechanicalproperties AT vasilʹevaa severeplasticdeformationofberylliumstructureandmechanicalproperties AT kovtunkv severeplasticdeformationofberylliumstructureandmechanicalproperties AT starolatmp severeplasticdeformationofberylliumstructureandmechanicalproperties AT stecenkosp severeplasticdeformationofberylliumstructureandmechanicalproperties AT trembačov severeplasticdeformationofberylliumstructureandmechanicalproperties AT hovričsv severeplasticdeformationofberylliumstructureandmechanicalproperties |