Влияние технологических параметров производства на структурообразование и свойства прутков из гафния
В Государственном трубном институте разработана технология изготовления и выпущена опытная партия прутков диаметром 8,5 мм из гафния марки ГФЭ-1. Представлены результаты исследования структуры и свойств металла на различных стадиях передела и в готовых прутках. Анализируется влияние температурно-деф...
Saved in:
| Published in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Date: | 2000 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2000
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/78232 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Влияние технологических параметров производства на структурообразование и свойства прутков из гафния / В.С. Вахрушева, Г.М. Воробьев, Н.В. Ярошенко // Вопросы атомной науки и техники. — 2000. — № 5. — С. 59-61. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859471088223780864 |
|---|---|
| author | Вахрушева, В.С. Воробьев, Г.М. Ярошенко, Н.В. |
| author_facet | Вахрушева, В.С. Воробьев, Г.М. Ярошенко, Н.В. |
| citation_txt | Влияние технологических параметров производства на структурообразование и свойства прутков из гафния / В.С. Вахрушева, Г.М. Воробьев, Н.В. Ярошенко // Вопросы атомной науки и техники. — 2000. — № 5. — С. 59-61. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | В Государственном трубном институте разработана технология изготовления и выпущена опытная партия прутков диаметром 8,5 мм из гафния марки ГФЭ-1. Представлены результаты исследования структуры и свойств металла на различных стадиях передела и в готовых прутках. Анализируется влияние температурно-деформационных параметров на протекание процессов деформации и рекристаллизации гафния.
|
| first_indexed | 2025-11-24T09:52:01Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 621.771.251:669.297]:620.18
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОИЗВОДСТВА
НА СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ И СВОЙСТВА ПРУТКОВ
ИЗ ГАФНИЯ
В.С. Вахрушева, Г.М. Воробьев, Н.В. Ярошенко
Государственный трубный институт (ГТИ), г. Днепропетровск, Украина
В Государственном трубном институте разработана технология изготовления и выпущена опытная партия
прутков диаметром 8,5 мм из гафния марки ГФЭ-1. Представлены результаты исследования структуры и
свойств металла на различных стадиях передела и в готовых прутках. Анализируется влияние температурно-де-
формационных параметров на протекание процессов деформации и рекристаллизации гафния.
Для разработки технологии изготовления и использо-
ванию регулирующих стержней из гафния отечественно-
го производства проведен комплекс работ.
Два обстоятельства предопределили начало развития
отечественного производства изделий из гафния:
- принятие Комплексной программы создания ядер-
но-топливного цикла на Украине;
- накопление запасов гафния в результате произ-
водства циркония.
В опытно-промышленных условиях по технологиче-
ской схеме, разработанной в ГТИ, изготовлена первая
опытная партия прутков диаметром 8,5 мм. Технологиче-
ская схема включает в себя серию операций последова-
тельного горячего прессования на прессах различной
мощности без применения промежуточных термических
обработок.
В качестве исходной заготовки использовали слиток
гафния металлического марки ГФЭ-1 (ТУ У 14312708.183-
95).
Исследование макроструктуры заготовки показало,
что структура плотная, крупнозернистая. Наблюдается
неоднородность макроструктуры: от края темплета к цен-
тру зерна в поперечнике увеличиваются от 1 до 5 мм
(рис.1).
Результаты испытаний механических свойств образ-
цов от слитка, горячепрессованных прутков при повы-
шенных температурах свидетельствуют о достаточном
уровне технологической пластичности металла (табл.1).
Наибольшая пластичность металла наблюдается в интер-
вале температур 950…1150°С [1].
Рис. 1. Макроструктура слитка
Исследования микроструктуры образцов гафния,
испытанных по ГОСТ 9651-84 при Тисп= 950°С и 1150°
С, показали, что при Тисп= 950°С в отдельных кристал-
литах наблюдаются полосы скольжения и микро-
двойники ориентированные в двух-трех направлениях
(рис.2).
Таблица 1
Механические свойства прутка гафния на разных ста-
диях передела
Тисп,°С δ,% σ0.2, МПа σВ, МПа
СЛИТОК
950 30 45 48
1150 32 28 35
I ПРЕССОВАНИЕ
20 23 414 622
950 92,8 46,5 64,5
1000 77,6 37 53
1050 61 33 46
1150 77,6 25,6 36
II ПРЕССОВАНИЕ (готовый пруток)
20 18,9 425 666,5
Заданные св-ва н.м. 18 н.м. 350 н.м. 450
С увеличением температуры до Тисп= 1150°С поло-
сы превращаются в пачки скольжения. В процессе го-
рячей деформации идет интенсивная релаксация
напряжений и динамическая полигонизация, при тем-
пературе Тисп=1150°С возникают в отдельных кри-
сталлитах свободные от дефектов зерна.
Гафний обладает ярко выраженной анизотропией
свойств. Чтобы получить некоторые сведения о меха-
нических характеристиках слитка в продольном
направлении, провели испытание образцов гафния на
сжатие по ГОСТ 25.503-80. Из данных табл.2 видно,
что при большом запасе пластичности металл имеет
малую способность к равномерной деформации.
Первое горячее прессование осуществляли на го-
ризонтальном прессе мощностью 16 МН с нагревом
слитка перед прессованием до 1100°С в индукторе.
Поверхность слитка при нагреве была защищена шли-
керным покрытием, которое затем служило и смазкой
при деформации. Степень деформации составила 85%.
После первого прессования наблюдали резкое из-
мельчение зерна до 30…50 мкм. Дислокационная
структура деформированного металла оказывает ре-
шающее влияние на ход рекристаллизации [2]. При
испытании образцов от горячепрессованных прутков
в интервале температур 950…1150°С происходит ди-
намическая рекристаллизация, в результате которой
формируется зеренная структура размером от 3…5 до
15…20 мкм. Отметим, что при этом в недеформиро-
ванном металле (образец-свидетель) зерно за время
испытаний выросло до 150…200 мкм. При деформа-
ции кристаллиты подвергаются такому же формоиз-
менению, как и весь образец в целом. При этом они
стремятся принять определенную кристаллографиче-
скую ориентировку относительно внешних деформи-
рующих усилий [2].
Однако, при Тисп.= 950°С наблюдается разнозерни-
стость с очень мелким зерном (3…5 мкм), что свиде-
тельствует о замедлении процесса рекристаллизации
при этой температуре. Это наблюдение и результа-
ты
× 500
Исходное
× 100
Тисп. = 950°С
× 100
Тисп. = 1150°С
Рис. 2. Микроструктура слитка при различных
температурах испытания
механических испытаний при повышенных темпера-
турах образцов горячепрессованного гафния (см.
табл.1) явились основанием для выбора температуры
нагрева под второе прессование.
Второе прессование осуществляли на горизонталь-
ном прессе мощностью 5 МН, при температуре нагре-
ва под прессование - 1150°С, со шликерным покрыти-
ем заготовки, степень деформации составила 95%.
Такое повышение степени деформации способствова-
ло измельчению зерна. После второго прессования
получена рекристаллизованная структура с размером
зерна 10…20 мкм (рис.3).
Механические свойства прутков соответствуют за-
данным требованиям (см. табл.1).
Поскольку текстура является одним из регламен-
тированных требований, предъявляемым к гафниевым
пруткам, в данной работе изучали преимущественную
ориентировку кристаллитов, формирующуюся при го-
рячем прессовании гафния марки ГФЭ-1.
× 500
I прессование
× 500
II прессование
× 100
II прессование
Рис. 3. Микроструктура прутка на разных стадиях
передела
Таблица 2
Механические свойства слитка при испытании на сжатие,Тисп =20 °С
D0,
мм.
h0,
мм.
сж
τσ МПа сж
вσ , МПа Уширение
∆F/ F0, %
δ,% Примечания
9,47 11,4 54,5 152,0 27,7 28,2 обр. разр.
9,43 11,8 52,7 144,7 21,6 17,8 обр. не разр.
Рис. 4. Дифрактограммы гафния: горячепрессованного (а); напиленного напильником (эталон с беспоря-
дочной ориентировкой кристаллитов) (б)
Для исследования текстуры производили съемку ди-
фрактограмм с торцевой плоскости цилиндрическо го
образца прутка гафния на дифрактометре ДРОН-4 с
фокусировкой по Бреггу-Брентано. Напряжение на
рентгеновской трубке с кобальтовым анодом состав-
ляло 30 кВ, сила анодного тока 10 мА.
Скорость движения счетчика составляла один гра-
дус в минуту. На рис.4(а,б) приведены дифрактограм-
мы, соответственно, горячепрессованного образца
гафния и эталона (напиленного напильником порош-
ка гафния). Как видно из дифрактограммы (рис.4а)
наибольшую интенсивность имеет дифракционный
максимум (110), повышенную интенсивность на этом
рисунке имеют также отражения (100) и (211). В до-
лях интенсивности эталона интенсивность дифракци-
онных максимумов (100), (110), (211) горячепрессо-
ванного гафния равна, соответственно, 6; 44; 21,25.
Таким образом, из дифрактограмм рис.4 следует,
что текстуру горячепрессованного гафния можно
трактовать, как аксиальную с тремя осями, которые
cовпадают с нормалями к плоскостям (100), (110),
(211) гексагональной кристаллографической решетки
гафния. Для определения индексов направления осей
текстуры необходимо представить направление нор-
малей к плоскостям (100), (110), (211) в виде, приня-
том для гексагональной кристаллической решетки
[3]. В то же время возможен вариант, когда повышен-
ное количество кристаллитов гафния, ориентирован-
ных вдоль оси горячепрессованного прутка нормаля-
ми к плоскостям )0110( , )0211( , )1321( является
результатом рассеяния одной преимущественной ори-
ентировки [4]. Весьма вероятно, что в горячепрессо-
ванном гафнии образуется аксиальная текстура с
осью ]0211[ , параллельной оси прессования.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В опытно-промышленных условиях по технологи-
ческой схеме, разработанной в ГТИ, изготовлена пер-
вая опытная партия прутков из гафния. Проанализи-
ровано влияние технологических параметров произ-
водства на формирование структуры, механических
свойств, текстуры. Представляется целесообразным
для получения более высоких эксплуатационных
свойств изделий использовать прессование в сочета-
нии с холодной прокаткой и термической обработкой,
позволяющих более гибко формировать определен-
ные типы текстуры в гафнии.
ЛИТЕРАТУРА
1. В.Д. Рисованный и др. Гафний в ядерной технике.
Димитровград, 1993, с. 140.
2. С.С. Горелик. Рекристаллизация металлов и спла-
вов. Москва "Металлургия",1978, с. 567.
3. С.С. Горелик и др. Рентгенографический и элек-
тронно-оптический анализ. Приложения. М.: "Ме-
таллургия", 1970, с. 170.
4. В.М. Ажажа, Д.Г.Малыжин, К.В. Ковтун,
П.Н. Вьюгов. Изучение текстур выдавливания и ре-
кристаллизации гафния // ВАНТ. Серия: ФРП и РФ.
Вып. 3(69), 4(70), 1998, с. 80-81.
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОИЗВОДСТВА НА СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ И СВОЙСТВА ПРУТКОВ
ИЗ ГАФНИЯ
Государственный трубный институт (ГТИ), г. Днепропетровск, Украина
Рис. 1. Макроструктура слитка
СЛИТОК
I ПРЕССОВАНИЕ
Исходное
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-78232 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-24T09:52:01Z |
| publishDate | 2000 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Вахрушева, В.С. Воробьев, Г.М. Ярошенко, Н.В. 2015-03-13T06:28:42Z 2015-03-13T06:28:42Z 2000 Влияние технологических параметров производства на структурообразование и свойства прутков из гафния / В.С. Вахрушева, Г.М. Воробьев, Н.В. Ярошенко // Вопросы атомной науки и техники. — 2000. — № 5. — С. 59-61. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/78232 621.771.251:669.297]:620.18 В Государственном трубном институте разработана технология изготовления и выпущена опытная партия прутков диаметром 8,5 мм из гафния марки ГФЭ-1. Представлены результаты исследования структуры и свойств металла на различных стадиях передела и в готовых прутках. Анализируется влияние температурно-деформационных параметров на протекание процессов деформации и рекристаллизации гафния. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Физика и технология конструкционных материалов Влияние технологических параметров производства на структурообразование и свойства прутков из гафния Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние технологических параметров производства на структурообразование и свойства прутков из гафния Вахрушева, В.С. Воробьев, Г.М. Ярошенко, Н.В. Физика и технология конструкционных материалов |
| title | Влияние технологических параметров производства на структурообразование и свойства прутков из гафния |
| title_full | Влияние технологических параметров производства на структурообразование и свойства прутков из гафния |
| title_fullStr | Влияние технологических параметров производства на структурообразование и свойства прутков из гафния |
| title_full_unstemmed | Влияние технологических параметров производства на структурообразование и свойства прутков из гафния |
| title_short | Влияние технологических параметров производства на структурообразование и свойства прутков из гафния |
| title_sort | влияние технологических параметров производства на структурообразование и свойства прутков из гафния |
| topic | Физика и технология конструкционных материалов |
| topic_facet | Физика и технология конструкционных материалов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/78232 |
| work_keys_str_mv | AT vahruševavs vliânietehnologičeskihparametrovproizvodstvanastrukturoobrazovanieisvoistvaprutkovizgafniâ AT vorobʹevgm vliânietehnologičeskihparametrovproizvodstvanastrukturoobrazovanieisvoistvaprutkovizgafniâ AT ârošenkonv vliânietehnologičeskihparametrovproizvodstvanastrukturoobrazovanieisvoistvaprutkovizgafniâ |