Особенности механического поведения упорядочивающихся высококремнистых сплавов Fe-Si

• Автор: Алешин, Дмитрий Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 93 с. : ил.

(* Содержание

Глава 1. Структура упорядоченных сплавов Ге

Глава 2. Механические свойства сплавов Ге

2.1. Разрушение и вязко-хрупкий переход в ОЦК металлах

2.2. Основные закономерности формирования дислокационной структуры в твердых растворах, упорядоченных по типу Б03

2.3. Упругость и прочность упорядочивающихся сплавов

Глава 3. Постановка задачи

Глава 4. Материал и методики исследований

Глава 5. Влияние химического состава, режимов выплавки и

горячей прокатки на пластичность сплавов Ге

5.1 .Влияние примесей внедрения и режимов горячей прокатки

5.2. Влияние скорости затвердевания в изложнице и модифициро-
^ вания
Выводы по главе
Глава 6. Влияние закалки из жидкого состояния на механические свойства сплавов Ге~81
Выводы по главе
Глава 7. Изучение природы низкой пластичности сплавов Же-в!
Выводы по главе
Общие выводы
Л А
Литература
Приложение

Актуальность проблемы. Бинарные Бе-Б1 сплавы с содержанием от 6 до 15 ат.% Б1 обладают очень высокими магнитно-мягкими свойствами. Сочетание в них высоких значений магнитной проницаемости (нулевой и максимальной), намагниченности насыщения и удельного электрического сопротивления наряду с низкими значениями константы магнитострикции и потерь на перемагничивание в широком интервале частот перемагничи-вания позволяет рассчитывать на большую перспективу использования этих сплавов в электротехнике и приборостроении [1]. При определенных режимах обработки может достигаться высокая прямоугольность петли гистерезиса и очень низкое значение коэрцитивной силы [2,3]. Эти характеристики сплавов делают их очень перспективными электротехническими материалами для применения в изделиях с пониженным уровнем шума и при работе в области повышенных и высоких частот. Однако хрупкость высококремнистых сплавов существенно усложняет технологию производства и ограничивает их промышленное применение.
Несмотря на определенный прогресс, достигнутый в последние годы в понимании низкой технологичности высококремнистых сплавов железа
[4], многие вопросы структурного металловедения, связанные с этим явлением, остаются все еще дискуссионными [5]. Кроме того, разработанные к настоящему времени способы повышения пластичности (например, легирование железокремнистых сплавов третьим компонентом [6, 7], а также другие способы [8,9] ведут, как правило, к ухудшению магнитных характеристик и существенному удорожанию сложнолегированных материалов.
Пластичность сплавов Бе-Б1 при холодной пластической деформации определяется не только химическим составом, но и рядом структурных параметров, зависящих от их предварительной обработки. Особое внимание эти факторы приобретают в критической области концентраций (около 4,0 % Б1), где происходит резкое охрупчивание железокремнистых сплавов, связанное с протеканием процессов атомного упорядочения [10].
Цель данного исследования состояла в систематическом исследовании влияния предварительных технологических воздействий на структуру и механические свойства высококремнистых сплавов железа при комнатной температуре. Кроме того, в данной работе предпринята попытка выяснить причину резкого охрупчивания железокремнистых сплавов при содержании кремния выше 8-10 ат.% 81.
Для достижения этой цели было необходимо решить следующие задачи:
1. Методом математического планирования эксперимента изучить влияние примесей внедрения и режимов предварительной высокотемпературной прокатки на прочность и пластичность сплавов железо-кремний с повышенным (до 15 ат. %) содержанием кремния.
2. Установить влияние модифицирующих добавок и скорости кристаллизации при обычной разливке в изложницу на размер зерна и пластичность исследуемых сплавов.
3. Определить основные закономерности формирования структуры и механических свойств высококремнистого железа после закалки из жидкого состояния и последующего отжига.
4. Рассмотреть природу высокой хрупкости изученных сплавов и определить вклад возможных структурных факторов в это явление.
5. Методом просвечивающей электронной микроскопии и фотоэлектронной спектроскопии рассмотреть структурные причины охрупчивания сплавов Ре-81, связанные с твердорастворным эффектом и с атомным упорядочением.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Установлено, что снижение содержания примесей (С и 8) и температуры конца горячей прокатки приводит к повышению пластичности высококремнистых сплавов при комнатной температуре.
2. Показано, что повышение скорости кристаллизации после вакуумной выплавки, модифицирование сплавов церием, устранение операций ковки
она имеет близкое угловое расположение к линии (200) и ее интенсивность соизмерима с интенсивностью последней. Структурные факторы рассеяния рентгеновских лучей определяли по таблицам [103]. Многократные измерения отношения Ьоо^гго на одном и том же образце показали, что ошибка определения ^1 составляла 8-10%.
Исследование полученных в условиях высокого разрешения рентгеновских фотоэлектронных спектров (РФС) валентных электронов дает возможность получить информацию об особенностях плотности состояния, а измерение энергии связи остовных электронов - оценить зарядовое состояние атомов в кристаллах и тип химической связи. Рентгеновские эмиссионные спектры (РЭС) дают возможность установить энергетическое распределение состояний разного типа симметрии в валентной зоне кристалла.
В этой связи для выяснения особенностей энергетических спектров в твердых растворах Те-81 были исследованы РФС и РЭС валентных и остовных электронов 81 и Ре. В работе использовались электронный спектрометр НР5950А и рентгеновский эмиссионный спектрометр РСЛ-1500. Исследование проводилось на специально приготовленных особочистых железокремнистых сплавах, содержащих 2; 5.9; 13; 25 и 50 ат.% 81. РФС были получены с разрешением 0,6 эВ в вакууме 10'9 Тор. РЭС были получены с разрешением 0,2 эВ для Ре М2,з - полосы и с разрешением 0,4 эВ для 81 Ь2,з - полосы.
Механические испытания на растяжение с целью определения температурного интервала вязко-хрупкого перехода проводились в интервале температур -160 - +315 °С на испытательной машине «ЗшП'оп» при различных скоростях деформации: 0,05 - 5 мин'1. Длина образцов для испытания на растяжение составляла 100 мм.
Оценку критического значения температуры вязко-хрупкого перехода (Ткр) проводили с помощью температурной зависимости энергии вязкого разрушения.