Вплив структури та температури на в'язкість та механізми руйнування молібдену

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національна академія наук України

інститут проблем матеріалознавства

ім. І.М.Францевича

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата фізико-математичних наук

Спеціальність 01.04.07 - фізика твердого тіла

ВПЛИВ СТРУКТУРИ ТА ТЕМПЕРАТУРИ НА В'ЯЗКІСТЬ ТА МЕХАНІЗМИ РУЙНУВАННЯ МОЛІБДЕНУ

КОВАЛЬ Олександр Юрійович

Київ - 2009

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Широке використання металів з ОЦК граткою та сплавів на їх основі значною мірою обмежено їх схильністю до крихкого руйнування. У багатьох попередніх дослідженнях було встановлено, що така властивість ОЦК-металів та сплавів на їх основі зумовлена існуванням різкої температурної залежності критичного напруження зсуву та впливом шкідливих окрихчуючих домішок. Водночас було показано, що особливості електронної будови цих сплавів зумовлюють як низьку розчинність елементів втілення у твердому розчині (особливо для елементів VIА групи), так і, навпаки, високу здатність до міжзеренної сегрегації, що додатково зумовлює окрихчення, пов'язане у багатьох випадках із переходом до міжзеренного руйнування. Основні шляхи боротьби з холодноламкістю було сформульовано у роботах школи В.І. Трефілова. Особливу увагу було приділено термомеханічній обробці, що дозволяє створювати наддрібнозернисті стани деформаційного походження. Така обробка цікава тим, що дозволяє як знизити температуру в'язко-крихкого переходу (Т_х), так і суттєво зміцнити матеріал. Були встановлені кількісні закономірності впливу різного типу структурних станів на положення Т_х та границі плинності.

У багатьох роботах були спроби зв'язати в'язкість руйнування матеріалів зі структурними параметрами (розмір зерна, об'ємна частка й розмір часток другої фази та ін.) і звичайними механічними властивостями (границя плинності, показник деформаційного зміцнення й ін.). Відзначимо серед них роботи О.М. Романіва, В.С. Іванової, Л.Р. Ботвиної, А.Я. Красовського, Дж. Герланда, Г. Хана, Т. Екоборі та ін. Проте робіт, спрямованих на з'ясування впливу структури на тріщиностійкість такого класу матеріалів, було виконано відносно небагато. Разом з тим стало зрозуміло, що єдина теорія структурної чутливості в'язкості руйнування в широкому діапазоні температур не може бути побудована у зв'язку зі зміною мікромеханізмів руйнування. Саме ця обставина не враховувалася в більшості попередніх робіт, які, по суті, обмежувалися дослідженням впливу параметрів структури на механічні властивості матеріалів в межах температур, де проявлявся один з можливих мікромеханізмів руйнування. В той же час у попередніх роботах В.І. Трефілова, Ю.В. Мільмана, С.О. Фірстова та ін. були встановлені деякі закономірності впливу структури (у тому числі й дислокаційної субструктури) на положення температури в'язко-крихкого переходу. Було встановлено, що метали з ОЦК граткою й сплави на їх основі виявляють, напевно, самий повний набір можливих мікромеханізмів руйнування залежно від структури, складу й умов випробувань. Крім того, вони відрізняються самим широким температурним інтервалом в'язко-крихкого переходу. Так, у молібдені цей інтервал може скласти 400-500 ^оС. Із цієї причини вони являють собою привабливий об'єкт для дослідження впливу структури на особливості руйнування, оскільки в кожному температурному інтервалі нижче , вище й усередині інтервалу переходу можливо встановлення чітких закономірностей для кожного з можливих мікромеханізмів руйнування та їх зміни. Важливою є робота В.І. Трефілова, С.О. Фірстова й О.Д. Васильєва, в якій була запропонована узагальнена схема зміни механізмів руйнування на основі так званої енергетичної концепції.

Відзначимо, що і в данний час провідними науковими школами Великобританії (П.Б.Хірш, С.Дж.Робертс), Японії (М. Танака) та США (С. Наронха) активно виконуються роботи по моделюванню в'язко-крихкого переходу, находженню термоактіавційних параметрів руйнування у матеріалах різної природи, схильних до крихкого руйнування.

Разом з тим підкреслимо, що практично були відсутні роботи по систематичному дослідженню впливу структурних факторів на мікромеханізми та в'язкість руйнування у широкому діапазоні температур. Тому встановлення закономірності впливу структурних факторів на параметри й мікромеханізми руйнування являє собою важливе й актуальне завдання.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація відповідає основним науковим напрямкам робіт Інституту проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України та виконана в рамках тем: 0198U004880 “Структуроутворення та процеси самоорганізації при деформації та руйнуванні матеріалів із різною вихідною структурою на макро- та мезо рівнях” (1998-2001 рр.); 0102U005412 “Термоактиваційні процеси та механізми пластичної деформації та руйнування в мікро- та нанокристалічних матеріалах” (2002-2005 рр.); 0105U003545 “Перехід від мікро- до нанокристалічного стану у металевих матеріалах та структурна залежність механічних властивостей” (2005-2008 рр.).

Мета і задачі дослідження. Метою даної роботи є встановлення закономірностей впливу параметрів структури на в'язкість руйнування в широкому інтервалі температур з урахуванням мікромеханізмів руйнування. Відповідно до поставленої мети були визначені наступні завдання роботи:

1. Встановити закономірності впливу структури на температурну залежність К_1c і інших механічних властивостей малолегованого молібдену.

2. Проаналізувати еволюцію зміни механізмів руйнування сплавів молібдену в широкому діапазоні температур і їх зв'язок з структурою та в'язкістю руйнування.

3. Визначити вплив розміру зерна на тріщиностійкість полікристалічного молібдену при різних механізмах руйнування.

Об'єкт дослідження - фізична природа та закономірності зміни в'язкості руйнування малолегованих сплавів молібдену в широкому діапазоні температур залежно від структури та мікромеханізмів руйнування.

Предмет дослідження - особливості мікромехнізмів руйнування молібдену та його сплавів в широкому діапазоні температур, температурна залежність межі плинності та в'язкості руйнування, термоактиваційний аналіз процесів, контролюючих температурні залежності механічних властивостей.

Методи дослідження - мікроструктурний аналіз (оптична та електронна мікроскопія), механічні випробування на розтяг гладких та надрізаних зразків.

Наукова новизна отриманих результатів. Вперше в широкому інтервалі температур (77 -773 К) досліджено вплив структури на механічні властивості малолегованих сплавів молібдену із урахуванням мікромеханізмів руйнування. Для сплаву молібдену ЦМ-10, який в інтервалі в'язко-крихкого переходу руйнується переважно по транскристалітному механізму, встановлено, що зміна в'язкості руйнування в залежності від температури і структури має немонотонний характер, пов'язаний, як з особливостями механізму зародження відколу, так і впливом макро- і мікроструктурних елементів (форма електроіскрового надрізу, розмір пластичної зони). На відміну від ЦМ-10 сплав МТ, який схильний до інтеркристалітного руйнування, виявляє повністю монотонну поведінку залежності механічних властивостей, як від температури, так і від структури.

Вперше на сплаві молібдену високої чистоти (МЧВП) досліджено повний спектр механізмів руйнування ОЦК-металів та визначено вплив розміру зерен на зміну механізмів руйнування та в'язкість руйнування. Досліджено в широкому інтервалі температури вплив мікромеханизмів руйнування на добуток .

Виконано термоактиваційний аналіз процесів, що обумовлюють температурну залежність в'язкості руйнування, та встановлено, що вона контролюється термічно активованими дислокаційними процесами.

Теоретично розраховано та експериментально підтверджено вплив співвідношення радіусу надрізу та довжини мікротріщини у вершині надрізу на температурну залежність в'язкості руйнування та встановлено причини немонотонної температурної залежності в'язкості руйнування.

Практична цінність отриманих результатів. Отримані закономірності впливу структурного стану на температурну залежність параметрів, що характеризують мікромеханічну поведінку матеріалів, схильних до крихкого руйнування, можуть бути використані для широкого класу матеріалів, що відрізняються різкою температурною залежністю критичного напруження зсуву (сплави на основі заліза, тугоплавкі метали з ОЦК-граткою та сплави на їх основі, керамічні матеріали у відповідних інтервалах температур).

На основі одержаних результатів запропоновані підходи по вибору режимів релаксаційної обробки матеріалів, схильних до в'язко-крихкого переходу, з метою підвищення рівня механічних властивостей та надійності.

Особистий внесок здобувача. Всі основні результати, викладені в роботі, отримані особисто автором або при його безпосередній участі. Автор приймав участь у постановці задачі. Дисертантом особисто проведено комплекс електронно-мікроскопічних досліджень. Механічні випробування та обробка кривих виконані разом з О.І. Баньковським, Е.П. Печковським та В.Ф. Моісєєвим. Автором проведено систематизацію та узагальнення отриманих експериментальних даних та встановлення закономірностей впливу структури та механізмів руйнування на в'язкість руйнування.

Апробація результатів дисертації. Основні положення та результати дисертаційної роботи доповідались на таких наукових конференціях, семінарах та симпозіумах: VI Всес. конференція “Физика разрушения“, Київ, 1989; XIV Міжнар. конф. “Физика прочности и пластичности металлов и сплавов”, Самара, 1995; ХХХVІІ Міжнародний семінар “Актуальные проблемы прочности”, Київ, 2001; Міжнар. конф. «Новейшие технологии в порошковой металлургии и керамике», Київ, 2003; Міжнар. конф. «Современные проблемы физики металлов», Київ, 2008.

Об'єм і структура дисертації. Дисертація складається з вступу, п'яти розділів, загальних висновків та списку використаних літературних джерел з 163 найменувань. Робота викладена на 139 сторінках, містить 49 рисунків, 4 таблиці.

Основний зміст роботи

сплав молібден в'язкість руйнування

У вступі обґрунтовано актуальність та важливість вибраної теми, сформульовано мету та основні задачі дослідження, показано наукову новизну та практичне значення роботи.

В першому розділі зроблено огляд літературних даних. В першу чергу приділено увагу питанню в'язко-крихкого переходу в ОЦК-металах. Визначення меж в'язко-крихкого руйнування має винятково важливе значення для практичних цілей, оскільки обмежує використання при низьких температурах багатьох конструкційних матеріалів на основі металів з ОЦК-граткою.

Докладно описані підходи до визначення нижньої () та верхньої () температур в'язко-крихкого переходу.

Проаналізовано фізичні причини, що зумовлюють наявність різкої температурної залежності границі плинності металів і сплавів з ОЦК-граткою. Розглянуто аналітичні вирази, які описують температурну залежність границі плинності. Відзначено, що в роботі буде застосована формула Трефілова-Мільмана, що включає в себе енергію активації руху дислокацій, яка добре, як буде показано нижче, узгоджується з визначеною нами енергією активації процесу руйнування.

Розглянуто сучасні уявлення про характеристики тріщиностійкості матеріалів - _ефф, G_1C=2_ефф, K_1C. Проаналізовано роботи, присвячені вивченню впливу температури та структури на тріщиностійкость. Особливу увагу приділено роботам, у яких встановлено зв'язок тріщиностійкості з іншими механічними властивостями (зокрема, з границею плинності та напругою руйнування) та деякими параметрами структури. Відзначено особливий внесок в цю проблему українських вчених, зокрема, О.М. Романіва, А.Я. Красовського та Ю.Я. Мешкова.

Аналіз літературних даних дозволив зробити висновок, що існує велика різноманітність напівемпіричних формул, які певною мірою суперечать одна одній. Узагальнюючи отримані вирази, можна записати, що К_1с, де може бути як позитивною, так і негативною величиною. А саме, наприклад, згідно критерію критичної деформації:

, (1)

а згідно критерію критичної напруги:

(2)

Це протиріччя було з'ясовано в роботі В.І. Трефілова з співавторами, які звернули увагу на те, що у виборі між залежностями типу (1) та (2) треба враховувати мікромеханізм руйнування. Авторами роботи була запропонована енергетична концепція зміни механізмів руйнування в залежності від температури. На прикладі ОЦК-металів із урахуванням робіт В.В. Рибіна показано, що в залежності від температури випробувань може бути реалізовано практично повний спектр існуючих мікромеханізмів руйнування. Відзначено, водночас, що робіт, присвячених вивченню впливу структурних параметрів та температури на в'язкість руйнування ОЦК-металів, існує обмежена кількість, та не завжди в них враховується конкретний мікромеханізм руйнування.

Відзначені останні дослідження, пов'язані зі спробами моделювання в'язко-крихкого переходу та поведінки в'язкості руйнування в інтервалі в'язко-крихкого переходу (С. Дж. Робертс, П.Б.Хірш, М. Танака, С. Наронха).

На підставі літературного огляду зроблено висновок про необхідність систематичного дослідження впливу структурних факторів і, зокрема, розміру зерна на мікромеханізми та в'язкість руйнування у широкому діапазоні температур.

В другому розділі викладено основні методики досліджень. Для дослідження були обрані відомі промислові сплави. Хімічний склад досліджених сплавів наведено у таблиці. Механічні випробування гладких зразків та зразків з надрізом проводились на одноосьовий розтяг. В роботі використовувались структурні дослідження з застосуванням скануючої та трансмісійної електронної мікроскопії. Широкий спектр методик досліджень, що застосовувались, дозволив одержати високу достовірність та точність результатів. Основні експериментальні результати, отримані автором, наведено у розділах 3, 4, 5.

Таблиця. Хімічний склад досліджених сплавів

У третьому розділі розглянуті питання впливу на в'язкість руйнування структури та температури при транскристалітному руйнуванні сплаву ЦМ-10. На рис. 1 наведено температурні залежності границі плинності та тріщиностійкості сплаву. В той час, коли поведінка границі плинності в залежності від температури має звичайний вигляд та може бути апроксимована експоненціальним виразом Трефілова-Мільмана, зміна тріщиностійкості має немонотонний характер. Фактографічні дослідження виявили особливості руйнування сплаву в різних інтервалах температур. У нижньому інтервалі (I) від 77 до 293 К тріщина відколу починається від вершини електроіскрового надрізу, яка поступово затуплюється. В інтервалі температур 293 - 573 К (II) перед переходом у стадію катастрофічного відколу спостерігається підростання критичної тріщини по механізму відколу з релаксацією.

Подальше зростання температури приводить до змішаного механізму руйнування, що включає в себе як елементи відколу, так і глибокі тріщини розшарування; на окремих ділянках зламів спостерігаються елементи в'язкого ямкового руйнування. На нашу думку, зниження в'язкості руйнування вище 293 К пов'язане саме з докритичним підростанням тріщини, і в такому випадку на залежності в'язкості руйнування від температури можна виділити дві ділянки: перша - без субкритичного підростання (стадія I) і друга - із субкритичним підростанням тріщини перед переходом у катастрофічний долом (стадія II).

Для з'ясування причин немонотонної температурної залежності в'язкості руйнування розглянуто природу процесів в вершині надрізу. За допомогою підходу, запропонованого в роботах Б. Маслера та В. Свайна, було розраховано нормований коефіцієнт інтенсивності напружень (3), залежність якого від співвідношення c/с (c- довжина тріщини у вершині надрізу, с - радіус скруглення вершини) наведено на рис. 3. Подібний підхід був також запропоновано в роботах О.П. Осташа.

(3)

На рис. 3 а видно, що при величині співвідношенням c/с рівному 0,8-0,9, нормований коефіцієнт стає 1, таким чином при цих значеннях буде досягатись справжнє значення коефіцієнту інтенсивності напружень.

Для аналізу температурної залежності тріщиностійкості також була розглянута модель Дагдейла-Баренблатта. Виходячи з цієї моделі, було отримано, що тріщиностійкість в залежності від температури може бути записана таким чином:

 (4)

Такий вираз тріщиностійкості дозволяє апроксимувати отримані експериментальні дані (К_с експ) двома окремими залежностями:

для стадії I:

K_c(1)= 4,6 + 175 exp(-0,18/3kT) (5)

та для стадії II:

K_c(2)= 2,3 + 76 exp(-0,18/3kT). (6)

До обох виразів увійшла енергія активацій руху дислокацій 0,18 еВ, яка співпадає з величиною цієї енергії, отриманої для молібдену в роботах В.І. Трефілова та Ю.В. Мільмана. Зауважимо, що останнім часом у роботах С. Дж. Робертса та ін. визначено енергії активації руйнування для Мо - 0,185 еВ, Si - 2,1 еВ, Ge - 1,54 еВ, Al₂О₃ - 3,2 еВ, Fe - 0,21 еВ, що також узгоджуються із отриманими даними В.І. Трефілова та Ю.В. Мільмана.

Таким чином, залежно від співвідношення c/с змінюється ефективна гострота кінчика підростаючої тріщини, що і є причиною немонотонної залежності тріщиностійкості від температури. Вихід вершини підростаючої тріщини з «тіні» надрізу супроводжується спочатку зниженням тріщиностійкості, а потім відзначається її зростання у зв'язку із зниженням границі плинності.

Розглянуто вплив розміру зерна на механічні властивості при різних температурах випробувань. Границя плинності при всіх температурах випробувань описується рівнянням Холла-Петча (рис. 4, а). В той же час залежність тріщиностійкості від розміру зерна при низьких температурах має вигляд, подібний до ходу залежності Холла-Петча, але з підвищенням температури хід залежності змінюється (рис. 4, б). Це обумовлено впливом температури на величину співвідношення розміру пластичної зони у вершині тріщини r_y і розміру зерна d. При низьких температурах r_y/d<1 і тріщиностійкість слабо залежить від розміру зерна, тому що всі процеси проходять в одному зерні. Різке посилення залежності тріщиностійкості від розміру зерна спостерігається при r_y/d?1, коли пластична зона торкається або виходить за межі зерна.

В четвертому розділі розглянуті питання впливу на в'язкість руйнування структури та температури при реалізації транскристалітного руйнування. Дослідження проводили на сплавах молібдену МТ та МЧВП. Електронні фрактограми зразків сплаву МТ представлено на рис. 5. Залежність тріщиностійкості від температури та розміру зерна сплаву МТ наведено на рис. 6. В порівнянні зі сплавом ЦМ-10 для цього сплаву зміна в'язкості руйнування від температури має повністю монотонний характер. Це пов'язано з тим, що у вершині електроіскрового надрізу відразу існує гостра міжзеренна тріщина, розмір якої як мінімум дорівнює розміру зерна і c/с ? 1 для всіх температур випробування. Що стосується впливу розміру зерна на в'язкість руйнування, то в даному випадку залежність повністю подібна рівнянню Холла-Петча. Відносно слабка залежність тріщиностійкості від розміру зерна при низьких температурах як для транс-, так і для інтеркристалітного руйнування, пов'язана з тим, що пластична зона набагато менша, ніж розмір зерна, і руйнування повністю крихке.

Отримані дані показують, що в інтервалі розмірів зерна від 14 до 550 мкм спостерігається повна зміна механізму руйнування (від крихкого інтеркристалитного до ямкового). Руйнування крупнозернистих (550-400 мкм) зразків здійснюється інтеркристалітно. Зменшення розміру зерна майже на порядок (65 мкм) призводить до руйнування відколом, якому передує інтенсивне між- та внутрішньозеренне розшарування з формуванням в'язкої тріщини зі стадією підростання. У дрібнозернистих (14-17 мкм) зразках збільшується кількість тріщин розшарування з переходом при руйнуванні від стадії розшарування з відколом до розшарування з ямками (рис. 8, в). Цікава та обставина, що, незважаючи на високу чистоту молібдену МЧВП, при розмірах зерен 560 і 400 мкм злам його зразків повністю інтеркристалітний. При зменшенні розміру зерна (d_з = 145 мкм) міжзеренне руйнування не здійснюється, а в поверхні зламу з'являються тріщини розшарування; при подальшому зменшенні розміру зерна злам стає практично повністю ямковим, що обумовлено в'язким руйнуванням. Відзначимо, що в нашій роботі вперше встановлено, що зменшення розміру зерна приводить до появи в'язкого (ямкового) руйнування при кімнатній температурі. Таким чином, зменшення розміру зерна призводить до зниження не тільки , що добре відомо, але і .

В п'ятому розділі розглядається вплив релаксаційної обробки на в'язкість руйнування сплавів молібдену. Вивчали малолеговані сплави молібдену та сплав Mo-4%Re, деформовані та рекристалізовані при різних температурах. Механічні випробування сплаву проводили на гладких зразках, а малолегованого молібдену - як на гладких зразках, так і на зразках з надрізом. Випробування проводилися за схемою, яка включає в себе таку послідовність процесів: первинне навантаження при температурі Т₁ до деформації е₁ зупинка навантаження повне розвантаження нагрівання (або охолодження) зразка до температури Т₂ повторне навантаження до руйнування. Потім визначали поперечне звуження ₂ і напругу S_k2, порівнювали їх зі значеннями і S_k, отриманими при безперервному навантаженні до руйнування при Т₂. Залежність механічних властивостей від температури наведено на рис. 9. Аналіз цих даних дозволяє зробити висновок, що проведення релаксаційної обробки на гладких зразках приводить до збільшення межі плинності та напруги руйнування у два рази, а на надрізаних зразках тріщиностійкість збільшується у 1,5 рази. На нашу думку, цей ефект пов'язаний з затупленням тріщини та закріпленням дислокацій.

Спираючись на отримані дані, в роботі було проведено дослідження впливу температури на добуток К_1сТ для сплавів ЦМ-10 та МТ у відпаленому та деформованому стані при дії різних механізмів руйнування. Отримані результаті наведено на рис. 10. Як видно з рис. 10, для всіх механізмів руйнування сталість добутку дотримується у всьому інтервалі температур. При цьому найнижче значення відповідає інтеркристалітному руйнуванню, середнє - відколу, найвище - відколу з релаксацією. Таку поведінку легко пояснити, виходячи з того, що рівень кривих визначається значенням тріщиностійкості, оскільки величина границі плинності для всіх механізмів руйнування майже однакова, найвище значення тріщиностійкості відповідає руйнуванню відколом з релаксацією, а найнижче - крихкому міжзеренному. Отримані дані для деформованого сплаву ЦМ-10 представлені

Температурна залежність К_1сТ на низькотемпературній ділянці відсутня, а після 250 ^оС спостерігається різке підвищення К_1сТ для всіх температур і ступенів деформації. Фрактографічні дослідження показали, що при низьких температурах випробування до 250 ^оС зразки руйнуються відколом, а при більш високих температурах на поверхні руйнування з'являються тріщини розшарування, тобто при 250 ^оС відбувається зміна механізму руйнування від відколу до поєднання відколу з розшаруванням. Поява тріщин розшарування різко підвищує тріщиностійкість по механізму Гордона-Кука. Ця зміна механізму руйнування призводить до того, що сталість виразу К_1сТ=const не дотримується.

ВИСНОВКИ

1. Встановлено (на прикладі сплаву молібдену ЦМ-10 з розміром зерна 300-400 мкм), що при транскристалітному руйнуванні температурна залежність тріщиностійкості при переході з крихкого стану до пластичного має немонотонний характер і складається з двох ділянок: 1 - без субкритичного підростання; 2 - із субкритичним підростанням тріщини перед переходом у катастрофічний долом.

2. Проведеними розрахунками показано, що залежно від співвідношення c/с (c- довжина тріщини у вершині надрізу, с - радіус скругления вершини) змінюється ефективна гострота кінчика підростаючої тріщини, що і є причиною немонотонної залежності тріщиностійкості від температури.

Встановлена різка (S- подібна) зміна концентрації напруг в вершині тріщини при c/с?1. Вихід вершини підростаючої тріщини з «тіні» надрізу супроводжується спочатку зниженням тріщиностійкості, а потім відмічається її ріст, обумовлений триваючим зниженням границі плинності.

3. Визначено, що величина енергії активації процесу, що контролює температурну залежність тріщиностійкості, відповідає величині енергії активації руху дислокацій, оцінка якої проведена по температурній залежності границі плинності відповідно до підходу В.І.Трефілова та Ю.В.Мільмана.

4. Виявлено посилення залежності тріщиностійкості від розміру зерна при підвищенні температури. Це зумовлено залежністю величини співвідношення розмірів пластичної зони в вершині тріщини r_y і зерна d від температури. При низьких температурах (r_y/d<1) тріщиностійкість слабко залежить від розміру зерна. Різке посилення залежності тріщиностійкості від розміру зерна спостерігається при r_y/ d?1.

5. Показано, що при інтеркристалітному характері руйнування, на відміну від транскристалітного, у вивченому діапазоні розмірів зерен і температур залежність тріщиностійкості сплаву МТ від розміру зерна відповідає вигляду рівняння Холла-Петча. Це обумовлено тим, що розмір пластичної зони істотно менше розміру зерна та ефект «торкання» пластичної зони границі зерна не має місця.

6. Зменшення розміру пластичної зони зумовлено зниженням дійсної поверхневої енергії руйнування при переході від транскристалітного руйнування до інтеркристалітного та, відповідно, рівня максимально можливих напруг у вершині тріщини.

7. Вперше встановлено, що в полікристалічному молібдені високої чистоти при кімнатній температурі зі зменшенням розміру зерна відбувається зміна механізмів руйнування послідовно від крихкого міжзеренного до руйнування транскристалітним відколом і далі до в'язкого ямкового. Таким чином встановлено, що зменшення розміру зерна приводить не тільки до зменшення нижньої температурної границі інтервалу крихко-в'язкого переходу, але й знижує верхню межу інтервалу холодноламкості.

8. Для підвищення механічних властивостей молібдену з концентраторами напруг (наведеними гострими тріщинами, внутрішніми дефектами матеріалу та ін.) запропонована релаксаційна обробка зразків (контрольоване навантаження при температурах вище 100 ^oС до початку пластичної течії).

9. Встановлено, що в широкому діапазоні температур добуток К_1сT є константою як для транскристалітного, так і для інтеркристалітного руйнування, причому (К_1сT)_транс (К_1сT)_інтер. К_1сT є константою тільки в області низьких температур, а при підвищенні температури випробування та появі тріщин розшарування має місце різке підвищення тріщиностійкості по механізму Гордона-Кука і добуток у вивченому діапазоні температур К_1сT також зростає.

ЛІТЕРАТУРА

1. Баньковский О.И. Трещиностойкость молибденового листа при переходе из хрупкого состояния в пластичное / О.И. Баньковский, А.Д.Васильев, А.Ю. Коваль [и др.] // Электронная микроскопия и прочность материалов. - Киев, 1989. - С. 52-58.

2. Коваль А.Ю. Вязко-хрупкий переход в крупнозернистых сплавах Mo+4%Re и МЧВП / А.Ю Коваль., А.Н. Щербань., В.Ф., Моисеев [и др.] // Электронная микроскопия и прочность материалов. - Киев, 1989. - С. 58-68.

3. Коваль А.Ю. Температурная зависимость разрушающего напряжения в области хрупкого разрушения / А.Ю. Коваль, А.Н. Щербань., В.Ф. Моисеев [и др.] // Пробл. прочности. - 1991. - № 11. - С. 57-62.

4. Горная И.Д. Повышение пластичности молибдена за счет релаксации при разгрузке и повторной деформации / И.Д. Горная, А.Ю. Коваль, В.Ф. Моисеев // Электронная микроскопия и прочность материалов. - Киев, 1994. - С. 70-78.

5. Коваль А.Ю. Влияние релаксационной обработки на разрушение молибдена / А.Ю. Коваль, Э.П. Печковский, Е.П. Полищук // Пробл. прочности. - 1995. - №7. - С. 73-80.

6. Коваль А.Ю. Трещиностойкость предварительно деформированного молибдена / А.Ю. Коваль, Э.П. Печковский, Е.П. Полищук [и др.] // Металлофизика и новейшие технологии. - 1995. - Т.17, № 7. - С. 72-80.

7. Koval A.Yu. Fracture toughness of molybdenum sheet under brittle-ductile transition / A.Yu. Koval, A D. Vasilev, S.A Firstov // Int. j. of refractory metals & hard materials. - 1997. - Vol. 15. - P. 223-226.

8. Koval A.Yu. Cleavage: mechanism, nucleation and fracture toughness / A.Yu. Koval, A D. Vasilev, S.A Firstov // Recent advances in fracture. The minerals, metals & materials. - 1997. - P. 312-326.

9. Коваль А.Ю. Влияние наружных концентраторов напряжения на трещиностойкость молибдена / А.Ю. Коваль, Э.П. Печковский, Е.П. Полищук и др.] // Металлофизика и нов. технологии. - 1998. - Т. 20, № 6. - С. 74-80.

10. Коваль А.Ю. Структурная чувствительность вязко-хрупкого перехода в ОЦК-металлах / Коваль А.Ю., Вербило Д.Г., Подрезов Ю.Н.- К. ИПМ, 1998. - 36 с. - (Препринт / НАН Украины, Ин-т пробл. матеріал.; 98-7)

11. Коваль А.Ю. Влияние длины и остроты концентраторов напряжения на трещиностойкость молибдена / А.Ю. Коваль, С.А.Фирстов // Электроннаямикроскопия и прочность материалов. - 2006. - Вып. 13.- С. 177-182.

Размещено на Allbest.ru