Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование влияния отжигов на механические свойства сплава Zr-2,5%Nb, полученного кручением под давлением

Фамилия
Щедрина
Имя
Александра
Отчество
Юрьевна
Номинация
Нанотехнологии
Институт
Новых материалов и нанотехнологий (ИНМиН)
Кафедра
Металловедения и физики прочности
Академическая группа
МТ-13-1
Научный руководитель
к.т.н., доц. Рогачев С. О.
Название тезиса
Исследование влияния отжигов на механические свойства сплава Zr-2,5%Nb, полученного кручением под давлением
Тезис

В настоящее время циркониевые сплавы применяются в основном в атомной энергетике как материал для ответственных элементов активной зоны реактора (оболочек ТВЭЛ, дистанционирующих решеток) благодаря требуемому комплексу свойств. Кроме этого, цирконий обладает высокой биосовместимостью и является перспективным материалом для медицины. Главным препятствием для использования циркониевых сплавов в медицине является их недостаточная прочность. Один из методов упрочнения сплавов циркония – мегапластическая деформация, например, кручение под высоким квазигидростатическим давлением (КВД), вызывающее структурные (измельчение зерна) и фазовые (α→ω переход) изменения. В результате КВД у материала повышается прочность и снижается пластичность. Последующий отжиг приводит к распаду ω-фазы и росту зерна.

В данной работе исследовались механические свойства циркониевого сплава Э125 (Zr–2,5% Nb) после КВД и отжигов. Параметры КВД: Т = 200 °С, Р = 4 ГПа, 5 оборотов. Исходные образцы имели диаметр 20 мм и толщину 1,5 мм, после КВД толщина составила 1,1 мм. Истинная степень деформации на середине радиуса образцов составила 5,27. После КВД образцы подвергали отжигу при Т = 325, 350 и 400 °С в течении 1 и 5 ч.

КВД приводит к формированию ультрамелкозернистой структуры с большой долей равноосных зерен и α→ω превращению. Средний размер зерна после КВД составил 92 нм, преимущественный – 80-110 нм (рис. 1). Отжиг при 350 ºС после КВД привел к росту зерна до ~314 нм и частичному ω→α превращению.

Рисунок 1 – Микроструктура сплава Э125

Микротвердость сплава после КВД (на середине радиуса образца) повысилась в 2,4 раза (до 380 HV) по сравнению с исходным состоянием. Нагрев сплава после КВД до Т = 350 ºС привел к снижению микротвердости до 250-280 HV.

Испытания на растяжение показали, что КВД сплава с отжигом при 350 °С, 1 - 5 ч привело к существенному повышению прочностных свойств: предела прочности в 1,2 раза (до 640 МПа), предела текучести в 1,5 - 1,6 раз (до 590 МПа), при сохранении высокого значения относительного удлинения - 18 % (рис. 2). Разница между отжигами 1 и 5 ч была незначительной. Увеличение температуры отжига до 400 °С привело к снижению прочности. При уменьшении температуры отжига до 325 °С предел прочности составил 900 МПа, однако относительное удлинение не превышало 1 – 2 %.

Рисунок 2 – Диаграммы деформации сплава Э125