ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Термическая стабильность поликристаллического молибдена и его сплавов из "Молибден в ядерной энергетике " Молибден и сплавы на его основе применяются в установках ядерной энергетики в большинстве случаев для изготовления деталей, работающих при высокой температуре, относительно небольших нагрузках, длительное время и, как правило, в условиях радиации. [c.47] Поэтому при конструировании установок ядерной энергетики механические свойства полуфабрикатов в исходном состоянии важны, глав1Гым образом, с точки зрения их технологичности при изготовлении деталей и сборке установок. [c.47] С позиции же пригодности данного конструкционного материала по эксплуатационным свойствам главным является стабильность механических свойств материала при длительном воздействии высокой температуры и больших доз облучения. [c.47] Обычно падение прочности и пластичности при рекристаллизации молибдена связывают с увеличением размера зерна. Действительно, уменьшение предела текучести в данном случае, исходя из формулы (3.1), можно, по-видимому, связать с увеличением размера зерна. Но уменьшение предела текучести, согласно представлениям, вы-Та блица 3.3 сказанным в предыдущем разделе, должно было бы облегчать протекание пластической деформации и способствовать повышению пластичности металла. В действительности, дело обстоит наоборот. [c.48] Падение пластичности молибдена после рекристал-лизационного отжига некоторые авторы [28, 206] связывают с сегрегацией примесей внедрения на границах зерен. Чем больше зерно, тем меньше межзерен-ная поверхность и больше удельная концентрация примесей внедрения на этой поверхности. Вследствие этого ослабляется связь между зернами, и металл начинает хрупко разрушаться межкристаллитным образом. [c.48] В то же время исследование взаимосвязи механических свойств нелегированного молибдена и характера распределения примесей внедрения (на примере типичной примеси внедрения—углерода), проведенное авторами данной книги с применением радионуклида С, показало следующее. [c.48] В исходном литом молибдене углерод обогащает границы аерна, а в объеме зерна он распределен относительно равномерно (рис. 3.2). Литой металл действительно хрупко разрушается межкристаллитным образом. [c.48] Однако в прутке, отпрессованном при 800—900° С из слитка нелегированного молибдена, характер распределения углерода остается таким же, как и в литом металле весь металл разбит на отдельные объемы, представляющие собой наследственные литые зерна, в объеме которых сохранился пересыщенный твердый раствор примесей внедрения и на границах между которыми содержание углерода остается столь же высоким, как и в литом металле (см. рис. 3.2). В то же время металл после деформации становится более пластичным, в прямой зависимости от степени этой деформации (табл. 3.4). [c.48] Наблюдаемую закономерность можно объяснить тем, что на границах зерна в литом молибдене выделились частицы фаз внедрения, преимущественно карбидов (рис. 3.3) и что около наиболее дисперсных из них существует локальный фазовый наклеп, облегчающий межкристаллитное разрушение металла. [c.49] По мере увеличения вытяжки при однократном прессовании прутка давление в контейнере пресса существенно растет (рис. 3.4), а следовательно, растут Твн и Ат в выражении (3.11). [c.50] Как следствие релаксации локального фазового наклепа пластичность теплодеформированных прутков растет с увеличением степени деформации. [c.51] Однако при отжиге теплопрессованного молибдена при температуре выше 1000° С в объеме зерна происходит интенсивный распад твердого раствора примесей внедрения, который должен сопровождаться возникновением локального фазового наклепа (рис. 3.5). Действительно, металл даже после кратковременного отжига при температуре выше 1000° С хрупок при комнатной температуре (см. табл. 3.4). [c.51] Нелегированный молибден не термостабилен при температуре выше 1000° С. Прочность его падает вследствие роста зерна, а пластичность — из-за протекания в объеме зерен распада твердого раствора примесей внедрения, сопровождающегося возникновением локального фазового наклепа. [c.51] Легирование молибдена металлами, химически активными по отношению к примесям внедрения, особенно металлами IVA группы, резко повышает температуру его рекристаллизации и позволяет сохранить прочность и пластичность металла на достаточно высоком уровне после кратковременных отжигов при температуре 1200—1300° С. В работе [127] отмечается рост значений твердости и предела прочности молибдена ирн его легировании как в деформированном, так и в рекрпсталлизован-ном состояниях, а также после отпуска (табл. 3.5) не только при комнатной, но и при повышенной температуре. [c.52] После отжига для снятия напряжений прочность сплавов как при комнатной, так и при повышенной температуре испытания существенно выше, чем у нелегированного молибдена. Это согласуется с тем, что температура хрупковязкого перехода, определенная по результатам испытания ударной вязкости образцов Шарпи с надрезом, у сплавов немного ниже. [c.52] Рекристаллизационный отжиг сплавов, так же как и нелеги-роваиного молибдена, сопровождается резким снижением прочности, хотя она остается у сплавов на значительно более высоком уровне. [c.52] Как было показано, увеличение количества частиц фаз внедрения и их коагуляция должны сопровождаться генерацией дислокаций, частично снимающих напряжения около крупных частиц. Исследования субструктуры литого молибдена, модифицированного карбидом циркония [96], показало, что в металле по мере увеличения количества карбида уменьшаются размеры зерен, субзерен первого и второго порядка (субзерна второго порядка в нелегированном литом молибдене вообще отсутствуют), увеличиваются угол разориентации между субзернами первого порядка, удельная разориентац ия субзерен первого и второго порядков и избыточная плотность дислокаций внутри и на границах субзерен первого порядка. Авторадиографическое исследование (с применением радионуклида показывает (рис. 3.6), что распад твердого раствора при введении карбидов происходит не только на границах литого зерна, но и на субструктурных границах, а также, по-видимому, на отдельных нагромождениях дислокаций внутри субзерен. [c.54] Выделение частиц фаз внедрения в объеме и по границам зерен оказывает на литом металле охрупчивающее действие — повышается температура хрупко-вязкого перехода (рис. 3.7), снижаются прочность и пластичность при комнатной температуре, особенно на образцах, вырезанных в поперечном направлении к оси слитка. Наряду с этим интенсификация распада твердого раствора вследствие модифицирования и сопровождающий ее рост внутренних напряжений существенно повышают сопротивление металла пластической деформации. При этом удельное давление прессования слитков увеличивается в 1,5—2 раза в зависимости от степени деформации. [c.54] При деформации литого металла происходит релаксация фазовых напряжений, что обеспечивает достаточно высокий уровень пластичности деформированного металла (табл. 3.7). [c.54] Исследования распределения углерода в прутках из молибдена, модифицированного карбидом циркония, методом электронно-микроскопической авторадиографии показали [94], что по мере увеличения выдержки частицы карбидов собираются в группировки (рис. 3.9). [c.56] Вернуться к основной статье