title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Механические свойства циркониевых сплавов

Механические свойства циркониевых сплавов

Цирконий-алюминий. Определения механических свойств образцов кованых циркониевых сплавов в испытаниях на растяжение при комнатной температуре и при 650° проведены Андерсоном и др. Результаты испытаний представлены в табл. 24. Свойства сплавов цирконий—алюминий, выплавленных различными методами, определенные Литтоном, характеризуются данными табл. 25.
Швопе и Чабб определяли механические свойства циркониевых сплавов с алюминием при 500° (табл. 26). Результаты трехкратного определения механических свойств нелегированного циркония, выплавленного индукционным методом, показывают более широкий разброс значений, чем обычный при таких условиях.
Изменения твердости сплава циркония с 2% Al в зависимости от температуры показаны на фиг. 41 (по определению Швопе и Чабба).
Содержание 2—3% Al в сплаве является пределом, допускающим ковку при температуре 850°.

Цирконий—бериллий. Были изготовлены сплавы циркония, содержащие по расчету 1—5% Be. Сплав с 5% Be оказался слишком твердым, и поэтому не исследовался.

Сплав, содержащий 0,77% Be и 0,09% С, имел значительную ликвацию.
Цирконий—бор. Сплавы, содержащие 0,5—296 В, оказались пористыми и непригодными для обработки. Применяемый для легирования бор был всего лишь 95%-ной чистоты, и это могло быть причиной неудачи опыта.
Цирконий—углерод. Данные о механических свойствах циркония, содержащего 0,35% С (максимальное содержание углерода,, обусловленное плавкой в графитовом тигле), приведены в табл. 27.
Андерсон и др. указывают, что прочность циркониевого листа, содержащего 0,10—0,15% С, не отличается существенно от прочности листа, содержащего 0,35% С. Это позволило сделать вывод, что присутствие углерода до 0,35% не оказывает какого-либо вредного влияния на механические свойства горячекатаного листа.
Цирконий—церий. Единственный изготовленный сплав, содержащий 4% Ce, имел сильную ликвацию и очень трудно поддавался резанию.

Цирконий—хром. Данные о механических свойствах горячекованых сплавов цирконий—хром при комнатной температуре, а также при 650° приведены в табл. 28.
Все изготовленные сплавы с содержанием хрома до 10% можно было ковать при 850°.


Цирконий—кобальт. Механические свойства кованых сплавов цирконий—кобальт, полученные в испытаниях на растяжение при комнатной температуре и при 650°, даны в табл. 29.

Цирконий—кобальт—хром. Механические свойства ковких тройных сплавов цирконий—кобальт—хром при растяжении при комнатной температуре и 650° показаны в табл. 30. Все эти сплавы можно было ковать при температуре 850°.

Цирконий—медь. Данные о механических свойствах кованых сплавов цирконий—медь при комнатной температуре и при 650°, (полученные Андерсоном и др.) приведены в табл. 31. Табл. 32 содержит результаты, полученные Литтоном.

Тройные сплавы цирконий—медь. Андерсон и др. изготовляли тройные сплавы, содержащие 90% Zr, 5% Cu и 5% Fe, Cr, Co или Ni. Механические свойства этих сплавов не определялись, но все исследованные сплавы, содержащие хром, кобальт и никель, легко ковались при 850°.
Цирконий—гафний. Определенные Литтоном данные о механических свойствах сплавов цирконий—гафний приведены в табл. 33.

Цирконий—железо. Механические свойства сплавов цирконий-железо при комнатной температуре и 650°, определенные Андерсоном и др., иллюстрируются данными табл. 34. Сплавы, содержащие до 9% Fe, удовлетворительно ковались при 850°.

Цирконий—свинец. Швопе и Чабб приготовили сплав цирконий—свинец, содержащий 4,7% Pb, и определили его механические свойства при растяжении при 500°; результаты испытаний приведены в табл. 35. Кривая твердости при высоких температурах для этого сплава изображена на фиг. 41.
Цирконий—марганец. Данные о механических свойствах кованых прутков сплавов цирконий—марганец при комнатной температуре и 650° приведены в табл. 36. Сплавы, содержащие до 12,5% Mn, удовлетворительно ковались при 850°.

Цирконий—молибден. Механические свойства кованых сплавов цирконий—молибден при комнатной температуре и 650°, определенные Андерсоном и др., иллюстрируются данными табл. 37. Свойства прокатанных и отожженных сплавов по испытаниям Литтона показаны в табл. 38.
Швопе и Чабб определяли свойства сплавов при 500° (табл. 39). В этой таблице также показаны свойства тройных сплавов цирконий—молибден—титан и цирконий—молибден—ниобий. Изменение твердости сплава, содержащего 1,2% Mo при высоких температурах, показано на фиг. 41, а тройных сплавов — на фиг. 42.


Все исследованные сплавы, содержащие до 10% Mo, удовлетворительно ковались при 850°.
Цирконий—никель. Механические свойства кованых прутков сплавов цирконий—никель при комнатной температуре и 650°, определенные Андерсоном и др., показаны в табл. 40.


Швопе и Чабб определяли механические свойства сплава, содержащего 1,8% Ni при 500° (табл. 41). Кроме того, этот сплав содержал примерно 0,3% С. Твердость его при повышенных температурах показана на фиг, 43. Сплавы, содержащие до 7,8% Ni, удовлетворительно ковались при 850°.


Цирконий—ниобий. Андерсон и др. определили механические свойства сплавов цирконий—ниобий при комнатной температуре и 650°; полученные ими данные приведены в табл. 42.
Литтон исследовал большое количество сплавов циркония с ниобием и получил результаты, показанные в табл. 43.

Швопе и Чабб определили механические свойства сплавов циркония с ниобием при температуре 500°; полученные ими результаты приведены в табл. 44.

Изменение твердости сплава, содержащего 2,2% Nb в зависимости от температуры, показано на фиг. 43.
Несмотря на высокую твердость при повышенных температурах, все исследуемые сплавы, содержащие до 12,9% Nb, удовлетворительно ковались при 850°.
Цирконий—кремний. Данные о механических свойствах сплавов цирконий—кремний при комнатной температуре и 650°, определенные Андерсоном и др., приведены в табл. 45.

Сплавы, содержащие до 2,85% Si, удовлетворительно ковались при 850°.
Цирконий—серебро. Механические свойства сплавов цирконий— серебро при комнатной температуре и 650° были определены Андерсоном и др. Результаты определений приводятся в табл. 46.

Все исследованные сплавы, содержащие до 7,74% Ag, удовлетворительно ковались при 850°.
Цирконий—тантал. Андерсон и др. определили механические свойства кованых сплавов цирконий—тантал при комнатной температуре и 650°. Результаты этих определений приведены в табл. 47.
Литтон определял механические свойства сплавов циркония с танталом в различных состояниях (см. табл. 48).
Швопе и Чабб определили механические свойства сплавов циркония с танталом при 500°. Данные этих определений приведены в табл. 49.
Изменение твердости в зависимости от температуры сплава, содержащего 5,9% Ta, показано на фиг. 43.
Сплавы, содержащие до 20% Ta, удовлетворительно ковались при 850°.
Цирконий—торий. Андерсон и др. получили сплавы, содержащие 0,4 и 5,496 Th. Данные о механических свойствах этихсплавов при комнатной температуре и 650° приведены в табл. 50.


Сплавы с 0,4 и 5,4% Th удовлетворительно ковались при 850°.
Цирконий—олово. Андерсон и др. определили механические свойства нескольких сплавов цирконий—олово при комнатной температуре и 650°. Результаты определений приведены в табл. 51.
Сплавы с содержанием олова до 12,15% удовлетворительно ковались при 850°.
Цирконий—титан. Андерсон и др. определили механические свойства штампованых сплавов цирконий—титан при комнатной температуре и 650°. Результаты их определений приведены в табл. 52. Свойства сплавов цирконий—титан, прокатанных при 850° и подвергнутых различной термообработке, определены Хейесом и др. и показаны в табл. 53.


Литтон также определял механические свойства сплавов цирконий—титан в различных состояниях; полученные им результаты приведены в табл. 54.

Швопе и Чабб определили механические свойства двойных и тройных сплавов циркония при 500°. Результаты этих определений приведены в табл. 55.

Изменение твердости в зависимости от температуры сплава, содержащего 8% Ti, показано на фиг. 44. Все сплавы цирконий — титан удовлетворительно ковались при 850°.
Тройные сплавы на основе цирконий—титан. Швопе и Чабб также производили определение при температуре 500° механических свойств некоторых тройных сплавов на основе цирконий—титан, содержащих алюминий или азот. Результаты приведены в табл. 55. Кривые твердости этих сплавов при высоких температурах приведены на фиг. 42.

Цирконий—вольфрам. Данные о механических свойствах некоторых сплавов цирконий—вольфрам при комнатной температуре и 650°, определенные Андерсоном и др., приведены в табл. 56.
Механические свойства циркония с небольшими добавками вольфрама в различных состояниях определял Литтон. В табл. 57 приведены результаты его определений. Швопе и Чабб определили свойства некоторых сплавов цирконий—вольфрам при 500°; результаты их определений показаны в табл. 58. Изменение твердости сплавов с 2,6% W в зависимости от температуры показано на фиг. 44.



Все сплавы, содержавшие до 9,9% W, удовлетворительно ковались при 850°.
Цирконий—ванадий. Механические свойства сплавов цирконий—ванадий при комнатной температуре и 650° были определены Андерсоном и др. Результаты определений приведены в табл. 59.

Ванадий, примененный для изготовления этих сплавов, имел чистоту 94—95% и, несомненно, содержал кислород. Швопе и Чабб определяли механические свойства сплавов цирконий—ванадий при температуре 500°; результаты их определений приведены в табл. 60.

Изменение твердости сплава, содержащего 3,1 % V в зависимости от температуры, показано на фиг. 44.
Сплавы, содержавшие до 4,796 V, удовлетворительно ковались при 850°.
Цирконий—цинк. Швопе и Чабб исследовали сплав цирконий—цинк, содержащий 0,40% Zn, и определяли его механические свойства. Результаты этих исследований приведены в табл. 61.

Сплавы циркония с кислородом и азотом. Механические свойства циркониевых сплавов, содержащих кислород и азот, определял Литтон. Образцы с этими «упрочняющими» добавками были получены из иодидного циркония дуговой Плавкой. Сплавы содержали до 0,3% кислорода и 0,15% азота, что было определено с помощью соляной кислоты и методом Кьельдаля.
Испытания на растяжение приведены на образцах, отожженных при 700°. На фиг. 45 показана зависимость предела прочности и предела текучести от суммарного содержания в сплаве кислорода и азота. Результаты несколько разбросаны, но они показывают, что сплавы, содержащие ограниченное количество кислорода и азота, имеют высокую прочность и хорошие пластические свойства в отожженном состоянии.

Наиболее высокой прочностью обладает сплав, содержащий 0,102% кислорода и 0,145% азота. Его предел текучести — 52,3 кг/мм2, предел прочности — 71,5 кг/мм2, а удлинение составило 13,1%.
На фиг. 46 показана зависимость между пределами прочности, твердостью и удлинением для тех же сплавов, что и на фиг. 45.

Треко изучал физические и механические свойства сплавов иодидного циркония с малыми количествами кислорода (до 2,359 атомн.%). Сплавы приготовлялись в высоковакуумной установке путем введения в металл контролируемых добавок кислорода. Обнаруживаемый упрочняющий эффект являлся результатом добавок кислорода. Было отмечено также, что прочность при повышенных температурах (до 400°) с добавкой кислорода увеличивалась. На фиг. 47 показано влияние кислорода на твердость иодидного циркония. Влияние кислорода на предел прочности и удлинение показано на фиг. 48. Механические свойства при повышенных температурах показаны на фиг. 49. Микроструктура сплавов была аналогична структуре чистого металла.

Ввиду высокой растворимости кислорода в цирконии не следует ожидать каких-либо структурных изменений за счет добавок этого элемента. Микроструктура сплава, содержащего 0,13% кислорода, показывает смешанную структуру, типичную для металла, который прошел через а—>в-превращение.


title-icon Подобные новости