Влияние условий получения и добавок рения в слоях фторидных сплавов вольфрам-рений на их механические свойства

Исследовано влияние температур осаждения и добавок рения во фторидных сплавах вольфрам-рений, осажденных при пониженном давлении ~2∙10³ Па из фторидов, на их прочность, хрупкопластичный переход, адгезионную прочность, трещиностойкость. Показано, что добавки рения, введенные в вольфрам при совместном...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2008
Автори:	Осипов, А.Д., Широков, Б.М.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2008
Назва видання:	Вопросы атомной науки и техники
Теми:	Физика и технология конструкционных материалов
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/110849
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Влияние условий получения и добавок рения в слоях фторидных сплавов вольфрам-рений на их механические свойства / А.Д. Осипов, Б.М. Широков // Вопросы атомной науки и техники. — 2008. — № 1. — С. 175-177. — Бібліогр.: 3 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-110849
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1108492017-01-07T03:04:27Z Влияние условий получения и добавок рения в слоях фторидных сплавов вольфрам-рений на их механические свойства Осипов, А.Д. Широков, Б.М. Физика и технология конструкционных материалов Исследовано влияние температур осаждения и добавок рения во фторидных сплавах вольфрам-рений, осажденных при пониженном давлении ~2∙10³ Па из фторидов, на их прочность, хрупкопластичный переход, адгезионную прочность, трещиностойкость. Показано, что добавки рения, введенные в вольфрам при совместном осаждении из газовой фазы их фторидов, приводят к повышению прочности при изгибе от ~340 МПа у вольфрама до ~800 МПа у слоев вольфрам-рений с содержанием рения ~11%. Температура хрупкопластичного перехода Тх при этом снижается от ~600 до ~200°С. Влияние температуры совместного осаждения Тос слоев в интервале ~450…650 °С выражено в меньшей мере. Вивчено вплив температур осадження і домішків ренію у фторидних сплавів вольфрам-реній, осаджених при низькому тиску ~2∙10³ Па із фторидів на їх міцність, крихкопластичний перехід, адгезійну міцність, тріщиностійкість. Показано, що домішки ренію, додані до вольфраму при спільному осадженні із газової фази їх фторидів, приводять до підвищення міцності при згинанні від ~340 МПа у вольфраму до ~800 МПа у прошарках вольфрам-реній з вмістом ренію Температура крихкопластичного переходу Тх при цьому знижується від ~600 до ~200 °С.Вплив температури спільного осадження Тос прошарків в інтервалі ~450…650 ° С виражено в меньшій мірі. Studies were made into the influence of deposition temperature and rhenium additions on the strength, brittle-to-ductile transition, adhesive strength of fluoride tungsten-rhenium alloys, which were produced by deposition of respective fluorides at a reduced pressure of ~ 2∙10³ Pa. It is shown that rhenium additions introduced into tungsten at vapor-phase codeposition of Re/W fluorides lead to the increase in the bending strength from ~340 MPa of tungsten up to ~800 MPa of tungsten-rhenium layers that include about 11% of rhenium. The brittle-to-ductile transition temperature Tx decreases in this case from ~ 600 °C down to ~200 °C. The influence of the codeposition temperature Tdep in the 450…650 °C range is less pronounced. 2008 Article Влияние условий получения и добавок рения в слоях фторидных сплавов вольфрам-рений на их механические свойства / А.Д. Осипов, Б.М. Широков // Вопросы атомной науки и техники. — 2008. — № 1. — С. 175-177. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 1562-6016 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/110849 669.27' 849 ru Вопросы атомной науки и техники Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Физика и технология конструкционных материалов Физика и технология конструкционных материалов
spellingShingle	Физика и технология конструкционных материалов Физика и технология конструкционных материалов Осипов, А.Д. Широков, Б.М. Влияние условий получения и добавок рения в слоях фторидных сплавов вольфрам-рений на их механические свойства Вопросы атомной науки и техники
description	Исследовано влияние температур осаждения и добавок рения во фторидных сплавах вольфрам-рений, осажденных при пониженном давлении ~2∙10³ Па из фторидов, на их прочность, хрупкопластичный переход, адгезионную прочность, трещиностойкость. Показано, что добавки рения, введенные в вольфрам при совместном осаждении из газовой фазы их фторидов, приводят к повышению прочности при изгибе от ~340 МПа у вольфрама до ~800 МПа у слоев вольфрам-рений с содержанием рения ~11%. Температура хрупкопластичного перехода Тх при этом снижается от ~600 до ~200°С. Влияние температуры совместного осаждения Тос слоев в интервале ~450…650 °С выражено в меньшей мере.
format	Article
author	Осипов, А.Д. Широков, Б.М.
author_facet	Осипов, А.Д. Широков, Б.М.
author_sort	Осипов, А.Д.
title	Влияние условий получения и добавок рения в слоях фторидных сплавов вольфрам-рений на их механические свойства
title_short	Влияние условий получения и добавок рения в слоях фторидных сплавов вольфрам-рений на их механические свойства
title_full	Влияние условий получения и добавок рения в слоях фторидных сплавов вольфрам-рений на их механические свойства
title_fullStr	Влияние условий получения и добавок рения в слоях фторидных сплавов вольфрам-рений на их механические свойства
title_full_unstemmed	Влияние условий получения и добавок рения в слоях фторидных сплавов вольфрам-рений на их механические свойства
title_sort	влияние условий получения и добавок рения в слоях фторидных сплавов вольфрам-рений на их механические свойства
publisher	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
publishDate	2008
topic_facet	Физика и технология конструкционных материалов
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/110849
citation_txt	Влияние условий получения и добавок рения в слоях фторидных сплавов вольфрам-рений на их механические свойства / А.Д. Осипов, Б.М. Широков // Вопросы атомной науки и техники. — 2008. — № 1. — С. 175-177. — Бібліогр.: 3 назв. — рос.
series	Вопросы атомной науки и техники
work_keys_str_mv	AT osipovad vliânieuslovijpolučeniâidobavokreniâvsloâhftoridnyhsplavovvolʹframrenijnaihmehaničeskiesvojstva AT širokovbm vliânieuslovijpolučeniâidobavokreniâvsloâhftoridnyhsplavovvolʹframrenijnaihmehaničeskiesvojstva
first_indexed	2025-07-08T01:14:36Z
last_indexed	2025-07-08T01:14:36Z
_version_	1837039382880583680
fulltext	УДК 669.27' 849 ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ПОЛУЧЕНИЯ И ДОБАВОК РЕНИЯ В СЛОЯХ ФТОРИДНЫХ СПЛАВОВ ВОЛЬФРАМ-РЕНИЙ НА ИХ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА А.Д. Осипов, Б.М. Широков Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт», г.Харьков, Украина, тел.+38 (057) 335-62-93 Исследовано влияние температур осаждения и добавок рения во фторидных сплавах вольфрам-рений, осажденных при пониженном давлении ~2∙103 Па из фторидов, на их прочность, хрупкопластичный переход, адгезионную прочность, трещиностойкость. Показано, что добавки рения, введенные в вольфрам при совместном осаждении из газовой фазы их фторидов, приводят к повышению прочности при изгибе от ~340 МПа у вольфрама до ~800 МПа у слоев вольфрам-рений с содержанием рения ~11%. Температура хрупкопластичного перехода Тх при этом снижается от ~600 до ~200°С. Влияние температуры совместного осаждения Тос слоев в интервале ~450…650 °С выражено в меньшей мере. Для получения многих материалов, используемых в ядерной энергетике, применяются методы осаждения из газовой фазы при пониженных давлениях с различным активированием процесса, которые позволяют удовлетворять высоким требованиям по чистоте, физико-механическим свойствам [1, 2]. Значительным достоинством методов осаждения из газовой фазы является возможность получать изделия сложной формы и покрытия из многих материалов, сплавов, соединений при относительно низких температурах с большой скоростью и плотностью, близкой к теоретической. При этом можно получать сплавы и соединения однородные в нанообъемах. На характеристики материалов, осаждаемых из газовой фазы, могут влиять много факторов, таких как температура получения, давление, концентрации компонент, параметры потока, аппаратное оформление и другие [1- 3]. Газодинамика потока компонент влияет на одно- родность свойств осадков и зависит от формы, размеров подложки, конфигурации реакционной камеры. При получении многих соединений из газовой фазы возникают значительные трудности, связанные с различной зависимостью скорости осаждения компонент от давления, температуры, концентрации компонент, водорода. Одними из важных и перспективных материалов для многих областей науки и техники являются сплавы вольфрама с рением, которые получают путем водородного восстановления их фторидов при пониженных температурах и давлениях [1, 2]. Известно много работ по изучению влияния условий получения разных добавок на свойства таких сплавов [1- 3]. В то же время многие свойства покрытий, сплавов вольфрам-рений с различной концентра- цией рения, полученные при совместном осаждении компонент из газовой фазы фторидов, влияние на них условий осаждения недостаточно исследованы. Целями данной работы является изучение влияния условий совместного осаждения из газовой фазы фторидов вольфрама и рения при пониженном давлении, добавок рения на прочностные свойства, хрупкопластичный переход конденсатов, их адге- зионную прочность. ПОЛУЧЕНИЕ ОБРАЗЦОВ ФТОРИДНЫХ СПЛАВОВ ВОЛЬФРАМ-РЕНИЙ Эксперименты по осаждению вольфрамовых и вольфрам-рениевых конденсатов проводились при давлении в реакционной камере ~2∙103 Па, не- изменном расходе водорода ~45 л/ч и соотношении H2׃ MeF6 = 10 1 ׃ . Чисто вольфрамовые осадки получали при подаче в качестве металлосодержащего газа WF6. Конденсаты с содержанием рения ~3% осажда- лись из газовой фазы 97% WF6+ 3% ReF6. Вольфрам-рениевые сплавы с содержанием Re более 10% получали из газовой фазы, содержащей 88% WF6 и 12% ReF6. Анализ полученных данных показывает, что ско- рость осаждения чистого вольфрама и вольфрама с небольшой добавкой рения практически совпадает, а скорость осаждения вольфрам-рениевого сплава с содержанием рения более 10% выше во всем иссле- дуемом диапазоне температур. Изменение температуры влияет только на ско- рость осаждения вольфрама и прктически не влияет на скорость осаждения рения. Это связано с тем, что коэффициент конденсации молекул ReF6 очень высок и восстановление его происходит очень быстро. Поэтому скорость роста слоя рения существенно зависит от доставки ReF6 к поверхности осаждения. Максимальная скорость роста при совместном осаждении вольфрама и рения значительно выше, чем скорость осаждения чистого вольфрама в этих условиях. Микроструктура осадков чистого и малолеги- рованного вольфрама типичная для газофазных материалов – столбчатая, размеры зерен практи- чески одинаковы по всему осадку. У осадков, полученных из газовой фазы состава H2+(88% WF6 и 12% ReF6) при температуре осаж- дения Тос=550 °С, наблюдается нарушение столб- ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2008. № 1. Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (17), с.175 – 177. 175 чатости, границы изрезаны, но микроструктура остается одинаковой на всех участках подложки. Для конденсатов, полученных при других тем- пературах, сохраняется однородность. Микротвердость, размер зерен практически оди- наковы для сплавов, полученных на разных под- ложках. Плотность конденсатов ~19,16…19,38 г/см3. При получении сплавов вольфрам-рений с высо- ким содержанием рения более ~9% возникает фаза, близкая по составу к W3Re. Эта фаза возникает в сплавах богатых вольфрамом, но она отличается от твердого раствора рения в вольфраме в области, богатой вольфрамом (β-фаза, А-15). Микротвердость такой фазы значительно выше, чем β-фаза. Анализ работ по получению вольфрам-рениевых сплавов с высоким сожержанием рения показывает, что фаза А-15 является метастабильной, и при температуре выше ~1300 °С эта фаза превращается в β+σ [1, 2]. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ И ТЕМПЕРАТУРЫ ХРУПКОПЛАСТИЧНОГО ПЕРЕХОДА У конденсатов, осажденных из газовой фазы разного состава, определялись прочность при изгибе (σизг) и температура хрупкопластичного перехода Tx. Эти величины измеряли на образцах, осажденных на цилиндрических и плоских подложках при темпе- ратурах 450, 550, 650 ºC. Испытание механических свойств образцов проводили на вакуумной разрывной машине конструкции ХФТИ. Измерение прочности σизг про- водили при изгибе по схеме трехточечного нагружения. Образцы подвергались шлифовке и электро- полировке. При испытании цилиндрических образ- цов прочность при изгибе σизг определяется форму- лой: 3 8 d PL èç π σ = , (1) где Р – нагрузка, L – расстояние между опорами, d – диаметр образца. Точность определения прочности ~5%. Темпе- ратуру хрупковязкого периода Tx определяли при изгибе образцов по схеме трехточечного нагру- жения, скорость движения нагружающего захвата ~ 2 мм/мин. Образцы нагревались печью сопро- тивления в вакууме ~10-3 Па. Температуру измеряли термопарой В-ВР 5/20. Использовали образцы прямоугольной формы с размерами (2…4)×3×30 мм и цилиндрической – диаметром 3 мм, длиной 30 мм. За величину Tx принимались температура, при ко- торой угол изгиба α образца до разрушения сос- тавлял ~ 45º. Проведенные исследования показали следующее. Температура осаждения и форма подложки мало влияет на прочность конденсатов. Так σизг при 20 ºС для чистого вольфрама находится в пределах ~ 330…410 МПа для всех температур осаждения на подложки цилиндрической и плоской форм. Проч- ность и пластические характеристики фторидного вольфрама значительно улучшаются при внесении добавок рения. Для вольфрама с добавками 3% Re σизг~750… 810 МПа, для вольфрама с добавками 11% Re σизг~710…920 МПа. При добавке 3% Re прочность при изгибе воз- растает в среднем примерно в 2 раза. Температура хрупкопластичного перехода Tx снижается от ~550…680 ºС у вольфрама до ~180… 220ºС при добавлении ~3% Re. Увеличение добавок рения приводит к даль- нейшему улучшению прочности и пластических свойств, но в меньшей мере. ИССЛЕДОВАНИЕ АДГЕЗИОННОЙ ПРОЧНОСТИ ПОКРЫТИЙ ВОЛЬФРАМ-РЕНИЙ При нанесении покрытий на различные под- ложки, в частности вольфрам-ренеевые, на хими- чески активные материалы, одним из основных фак- торов, определяющих возможности использования изделий, их надежность, является адгезионная прочность покрытий. Добавки рения могу приводить как к изменению прочностных и пластических свойств покрытий, так и к их адгезии. При этом возможно также влияние добавок в реакционной камере, примесей на границах раздела основа-покрытие и между слоями в покрытиях, напряжений в них и др. При осаждении покрытий из газовой фазы, изме- нении параметров процесса возможно образование ряда слоев, разделенных прослойками, в которых отличаются структура, содержание компонентов примесей. В связи с этим необходимо изучение адге- зионной прочности покрытий, учет возможного влияния различных неоднородностей, состояния границ раздела. Покрытия, получаемые осаждением из газовой фазы могут значительно отличаться по физико- механическим свойствам, структуре, толщине, что затрудняет применение известных методов опре- деления адгезионной прочности. С целью повы- шения надежности, расширения возможностей испытаний использована методика определения адгезионной прочности покрытий, которые зна- чительно отличаются по физико-механическим свойствам, структуре, толщине. Суть методики в следующем. В покрытии выполняют вырезы до границы раздела основа-покрытие так, что выделяется учас- ток, имеющий размеры параллельные основе и близ- кие к толщине покрытия. К выделенному участку покрытия прикладывают нагрузку сдвига Рс с по- мощью резца, который вводится в вырезы. Опре- деляют критическую нагрузку Рск , которая приводит к разрушению выделенного участка покрытия. По критической величине нагрузки Рск, отнесенной к площади Sк выделенного участка, определяют прочность сцепления σсц покрытия с основой при сдвиге. ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2008. № 1. Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (17), с.175 – 177. 176 Проведенные исследования показали следующее. У покрытий вольфрам-рений с содержанием рения ~3…11%, осажденных при 450, 550, 650 ºС на подложки из вольфрама, прочность сцепления σсц находится в пределах ~10…30 МПа. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ КОНДЕНСАТОВ Возможности использования изделий и покрытий при получении их методом осаждения из газовой фазы во многих случаях в большей мере определяются их вязкостью разрушения. Для определения характеристики вязкости разру- шения, трещиностойкости – критического коэффи- циента интенсивности напряжений K1c тонких слоев, покрытий используются методики, основанные на вдавливание в поверхность индентора для измерения твердости и регистрации длин трещин, образующихся вблизи отпечатка индентора при при- ложенной нагрузке Pk. Проведенные исследования показали, что мето- дики, основанные на вдавливании индентора в по- верхность, не позволяют определить трещино- стойкость фторидных покрытий вольфрам-рений, которые имеют повышенную вязкость разрушения. В связи с этим для оценки значений K1c ис- пользовали методику испытаний образцов с надре- зом в средней части при трехточечном нагружении. Значение K1c определяется известным выражением: )( 2 3 2 5,0 1 αF hb lPK k c ⋅⋅= , (2) где L – расстояние между опорами; h, b – ширина и толщина образца; l – длина выреза в образце; Pk – критическая нагрузка; α=l/b, 432 8,251,2553,1407,393,1)( ααααα +−+−=F . Величину K1c определяли на образцах, имеющих размеры ~3×4×30 мм. Вырез в средней части образца выполняли на электроискровом станке, глубина выреза ~1 мм, ширина 0,2 мм, радиус закругления в вершине выреза ~ 0,06 мм. У образцов W-3%Re величина K1c имеет значение ~ 8…12 МПа∙м1/2. ВЫВОДЫ Совместным осаждением из газовой фазы при пониженном давлении и при водородном восстановлении фторидов вольфрама и рения получены слои сплавов вольфрам-рений больших размеров, имеющие плотность, близкую к теоретической, высокую прочность, низкую Тх. По- казано, что введение добавок рения ~3…11% приво- дит к значительно большему повышению прочности и снижению Тх, чем изменение температуры совместного осаждения сплавов. Адгезионная прочность слоев вольфрам-рений, осажденных на вольфрам, имеет значение ~10… 30 МПа. Критический коэффициент интенсивности напряжений K1c у образцов W-3%Re ~8… 12 МПа∙м1/2. ЛИТЕРАТУРА 1. В.Ф. Красовский и др. Фторидный процесс полу- чения вольфрама. М.: «Наука», 1981, 260 с. 2. В.Е.Иванов, Е.П.Нечипоренко, В.М.Криворучко, В.В.Сагалович. Кристаллизация тугоплавких ме- таллов из газовой фазы. М.: «Атомиздат», 1974, 264 с. 3. Ю.В.Лакоткин, А.И.Красовский. Закономерности осаждения сплавов W-Re из смеси их гексафто- ридов с водородом // Металлы, 1982, №3, с.27- 31. ВПЛИВ УМОВ ОДЕРЖАННЯ І ДОМІШКІВ РЕНІЮ У ПРОШАРКАХ ФТОРІДНИХ СПЛАВІВ ВОЛЬФРАМ-РЕНІЙ НА ЇХ МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ О.Д. Осіпов, Б.М. Широков Вивчено вплив температур осадження і домішків ренію у фторидних сплавів вольфрам-реній, осаджених при низькому тиску ~2∙103 Па із фторидів на їх міцність, крихкопластичний перехід, адгезійну міцність, тріщиностійкість.Показано, що домішки ренію, додані до вольфраму при спільному осадженні із газової фази їх фторидів, приводять до підвищення міцності при згинанні від ~340 МПа у вольфраму до ~800 МПа у прошарках вольфрам-реній з вмістом ренію Температура крихкопластичного переходу Тх при цьому знижується від ~600 до ~200 °С.Вплив температури спільного осадження Тос прошарків в інтервалі ~450…650 ° С виражено в меньшій мірі. THE INFLUENCE OF PRODUCTION CONDITIONS AND RHENIUM ADDITIONS ON THE MECHANICAL PROPERTIES OF FLUORIDE TUNGSTEN-RHENIUM ALLOYS A.A. Osipov, B.M. Shirokov Studies were made into the influence of deposition temperature and rhenium additions on the strength, brittle-to-ductile transition, adhesive strength of fluoride tungsten-rhenium alloys, which were produced by deposition of respective fluorides at a reduced pressure of ~ 2-103 Pa. It is shown that rhenium additions introduced into tungsten at vapor-phase codeposition of Re/W fluorides lead to the increase in the bending strength from ~340 MPa of tungsten up to ~800 MPa of tungsten-rhenium layers that include about 11% of rhenium. The brittle-to-ductile transition temperature Tx decreases in this case from ~ 600 °C down to ~200 °C. The influence of the codeposition temperature Tdep in the 450…650 °C range is less pronounced. ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2008. № 1. Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (17), с.175 – 177. 177

Влияние условий получения и добавок рения в слоях фторидных сплавов вольфрам-рений на их механические свойства

Репозитарії

Схожі ресурси