РЕФЕРАТ 3
Введение 3
1 Обзор литературы 4
1.1 Релаксационные процессы в металлах и сплавах 4
1.1.1 Возврат 4
1.1.2 Рекристаллизация 6
1.2 Термическая стабильность тугоплавких металлов и сплавов на их основе 10
2 Постановка задачи. Материал и методики исследования 17
2.1 Постановка задач 17
2.2 Материал и методики исследования 18
2.2.1 Механические испытания методом растяжения 19
2.2.2 Методы растровой электронной микроскопии 22
3 Результаты исследований 27
3.1 Термическая стабильность зеренной структуры и микротвердости тантала 27
3.2 Влияние отжига и температуры испытания на особенности разрушения и
механические свойства тантала 35
3.2.1 Механические свойства 35
3.2.2 Особенности разрушения 36
3.2.3 Особенности пластической деформации 39
Заключение 41
Список использованной литературы 42
На сегодняшний день, одним из актуальных вопросов физики прочности и пластичности является изучение поведения структурного состояния материалов в процессе различных условий термо-силового воздействия. Такие исследования позволят не только анализировать механизмы трансформации структуры и контролировать комплекс «структура - свойства», что необходимо при разработке режимов обработки, так и исследовать поведение сплава в экстремальных условиях, которые могут возникать в процессе его эксплуатации. В частности, деформация прокаткой является одним из основных способов деформационной обработки давлением, используемой в производстве как для получения листовых заготовок, так и для контролируемой трансформации структурно-фазового состояния, являясь одним из этапов термомеханической и химико-термической обработок [1].
Характерной особенностью тантала и сплавов на его основе является высокая температура плавления (~ 3000 °С), высокая химическая стойкость и инертность, хорошая пластичность при комнатной температуре. В связи с этим данный металл используется при создании материалов, работающих в экстремальных условиях эксплуатации. В частности, он используется в электронике (конденсаторы, трубки электронных контуров и тд.), в химической промышленности (конструкционный материал, нагревательные элементы), в атомной энергетике (конструкционный материал) и т.д. [2, 3].
Для тугоплавких сплавов характерно проявление различных механизмов
упрочнения (деформационное, твердорастворное, дисперсное, дисперсионное), совместная реализация которых обеспечивает высокий уровень прочностных
свойств [4, 5]. Исследование тантала высокой чистоты позволяет изучить в отдельности особенности реализации механизмов деформационного упрочнения и трансформации структурного состояния тугоплавкого металла, в котором минимальные эффекты твердорастворного и дисперсного упрочнения.
В связи с этим целью данной работы является изучение влияния температуры растяжения на особенности пластической деформации, разрушения и механические свойства тантала после деформации прокаткой и последующих отжигов.
Определены основные процессы релаксации дефектной структуры тантала после деформации прокаткой при степени г = 50 % и последующих отжигов в интервале температур 800 - 1200 °С. Трансформация микроструктуры сопровождаются изменением микротвердости. Установлено, что при температуре 800 °С наблюдается стадия возврата, что сопровождается снижением доли малоугловых границ и значений микротвердости (на 7 %, AHv = 0.17 ГПа) по сравнению с состоянием после деформации прокаткой. Процессы первичной рекристаллизации активизируются при 1000 °С, что приводит к образованию новых зерен и более значительному уменьшению микротвердости (на 25 %, AHv = 0.65 ГПа). При температуре отжига 1200 °С завершается стадия первичной рекристаллизации - весь объем материала представлен рекристаллизованными зернами. Это сопровождается снижением микротвердости на 46 % (AHv = 1.18 ГПа) относительно состояния после деформации прокаткой.
Получены прочностные характеристики тантала в зависимости от структурного состояния и температуры испытания на растяжение. Установлено, что предел текучести при 20 °С и 800 °С образцов тантала после прокатки достигает соответственно 521 и 317 МПа, в то время как отжиг деформированного состояния при 1050 °С приводит к уменьшению данных значений на 20 % и 40 %, соответственно. При этом пластичность тантала увеличивается при проведении термической обработки при 1050 °С после деформации прокаткой: при 20 °С с 9 до 16 %, а при 800 °С - с 4 до 16 %.
Изучены особенности разрушения тантала в зависимости от режима обработки и температуры растяжения. Установлено, что как после деформации прокаткой, так и после последующего отжига при температуре 1050 °С тантал имеет вязкий характер разрушения при температурах растяжения 20 °С и 800 °С. При этом для обоих режимов обработки характерно увеличение размеров ячеек вязкого разрушения от 0.4 ^ 4 мкм до 0.6 ^ 4 мкм при повышении температуры растяжения от 20 °С до 800 °С.
Исследованы особенности трансформации зеренной структуры тантала, подвергнутого прокатке и отжигу при 1050 °С, в области локализации пластической деформации растяжением при 20 °С и 800 °С. Установлено, что при 20 °С обнаружена интенсивная фрагментация микроструктуры. Повышение температуры приводит к активизации релаксационных процессов - на фоне фрагментированной структуры образуются зерна и субзерна без малоугловых разориентировок.
