Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование влияния ступенчатого рку-прессования на структуру и механические свойства сплава Zr-2,5% Nb

ФИО: Хотулев Е.С.

Направление: Нанотехнологии

Научный руководитель: к.т.н. Рогачев Станислав Олегович

Институт: Институт новых материалов и нанотехнологий

Кафедра: Кафедра Металловедения и физики прочности

Академическая группа: НМ-10-3

Сплавы циркония представляют собой огромный интерес, как перспективные материалы для атомной энергетики и медицины. В атомной энергетике эти сплавы используются в качестве оболочек ТВЭЛ. В медицине, благодаря их превосходной биосовместимости, эти сплавы могут применяться для различных имплантов. Известно, что циркониевые сплавы в ультрамелкозернистом состоянии обладают высокими механическими и коррозионными свойствами. Наиболее перспективным методом, позволяющим получать ультрамелкозернистую структуру в массивных металлических образцах, является равноканальное угловое прессование. В данной работе исследованы структура и механические свойства промышленного циркониевого сплава Э125 (Zr–2,5% Nb) после мегапластической деформации методом РКУ-прессования в изотермических условиях, но со ступенчатым понижением температуры, по двум режимам: 2 прохода при Т = 425ºС + 2 прохода при Т = 400ºС + 2 прохода при Т = 350ºС (режим 1); 2 прохода при Т = 450ºС + 2 прохода при Т = 425ºС + 2 прохода при Т = 400ºС (режим 2).

Для РКУ-прессования использовали заготовки длиной 100 мм и диаметром 20 мм, вырезанные из прутка сплава Э125 в состоянии поставки, которые перед РКУ-прессованием подвергали рекристаллизационному отжигу (Т = 580°С, 6 ч).

РКУ-прессование приводит к формированию субмикрокристаллической структуры. Средний размер зерна после РКУ-прессования по режиму 1 составил 185 нм, при этом наблюдается ярко выраженная разнозернистость (рис. 1, а). РКУ-прессование по режиму 2 приводит к формированию преимущественно равноосной структуры со средним размером зерна 225 нм (рис. 1, б).

Рисунок 1 – Фотографии микроструктуры сплава Э125 после РКУП

После РКУ-прессования наблюдается существенное повышение прочностных характеристик сплава: для режима 1 предел прочности сплава составил 820 МПа, а предел текучести 700 МПа (в исходном состоянии 420 и 230 МПа, соответственно), при относительном удлинении 10% (в исходном состоянии 27%). При повышении температуры РКУ-прессования (режим 2) прочностные характеристики сплава снижаются (предел прочности 650 МПа, предел текучести 380 МПа), пластичность повышается (относительное удлинение 14%). Упрочнение материала, достигнутое при РКУ-прессовании, сохраняется при нагреве до температуры 450ºС.