Вы здесь

Розробка технології дифузійного зварювання у вакуумі хрому з міддю

Автор: 
Новомлинець Олег Олександрович
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2003
Артикул:
0403U002035
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РАЗДЕЛ 2

ХАРАКТЕРИСТИКА СВАРИВАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ, ЛАБОРАТОРНАЯ АППАРАТУРА, МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Характеристика свариваемых материалов

Хром относится к тугоплавким металлам, не имеет полиморфных превращений и кристаллизуется в кубической объемно-центрированной решетке, сохраняющейся вплоть до температуры плавления. Параметр кристаллической решетки а=0,288 нм [67]. Высокая окалиностойкость при повышенных температурах, меньшая плотность, чем у других тугоплавких металлов (Nb, Ta, Mo, W) и высокий модуль упругости способствует применению хрома для получения жаропрочных конструкционных сплавов. Однако, низкое сопротивление механическим и тепловым ударам и высокая склонность к хладноломкости (в зависимости от содержания примесей температура перехода металла из вязкого состояния в хрупкое колеблется от 50 до 250 ?С) затрудняют его обработку. Высокая коррозионная стойкость (сопротивление окислению при температурах до 1000 ?С значительно больше, чем других тугоплавких металлов), хорошая адгезионная способность определили применение хрома в качестве материала для нанесения покрытий.
Наиболее вредное влияние на хром оказывают углерод и азот, образующие с ним твердые растворы внедрения. Размеры атомов этих элементов больше, чем размер междоузлий у хрома, поэтому, располагаясь в междоузлиях, они искажают кристаллическую решетку, что и вызывает склонность хрома к хладноломкости. Поэтому при получении хрома стараются нейтрализовать вредное влияние примесей путем легирования, пластической деформации и термической обработки. Водород не образует с хромом устойчивых твердых растворов и не оказывает заметного влияния на его свойства, поэтому его широко используют для защиты хрома от окисления и охрупчивания азотом при нагреве под деформацию и термическую обработку.
Кроме газовых примесей, важным фактором, оказывающим влияние на пластичность хрома, как при комнатной, так и при высоких температурах является состояние поверхности. Все методы обработки и очистки поверхности, способствующие удалению механических и химических дефектов, благоприятно влияют на пластичность хрома. Наиболее высокая пластичность при комнатной температуре достигается после электрополирования и химического травления. Очистка поверхности на шлифовальной бумаге также увеличивает пластичность хрома, но ее влияние значительно меньше по сравнению с электрополированием или химическим травлением. Высокая чувствительность хрома к состоянию поверхности проявляется и при высоких температурах деформации. Полагают, что травление или полирование способствует удалению с поверхности дефектов и примесей, оказывающих вредное влияние на пластичность хрома [60].
Медь также не имеет полиморфных превращений и имеет кубическую гранецентрированную решетку (а=0,3615 нм). Механические свойства меди зависят от ее чистоты и степени пластической деформации. Чистая медь обладает небольшой прочностью и высокой пластичностью. С повышением температуры прочность меди уменьшается. Относительное удлинение и поперечное сужение практически не изменяются до температуры 200оС. В интервале температур 200-600оС пластические характеристики меди резко падают. При нагреве выше 600оС пластичность металла восстанавливается. Такой провал пластичности обусловлен особенностями взаимодействия примесных атомов с движущимися дислокациями [37].
Пластическая деформация меди приводит к ее нагартовке. При степени деформации более 45-50 % предел прочности меди достигает 390-440 МПа, а относительное удлинение падает до 2-4 %. Пластическая деформация на 3-5 % повышает электросопротивление меди. Рекристаллизационные процессы в деформированной меди начинаются при нагреве до 200-230оС. Разупрочнение меди начинается при температуре выше 150оС. Отжиг меди проводят при 500-600оС. При более высокой температуре отжига пластические свойства заметно снижаются в результате роста зерен и образования текстуры рекристаллизации.
В химических соединениях медь проявляет различную степень окисления: от +1 до +3. Наиболее характерна степень +2. При повышенных температурах она интенсивно взаимодействует с кислородом, серой, фосфором и галогенами. К углероду медь пассивна, также как и к азоту.
К числу наиболее вредных примесей меди и ее сплавов относятся висмут, свинец, сурьма, мышьяк. Тысячные доли процента висмута, и сотые доли процента свинца делают медь красноломкой. Сурьма образует с медью хрупкое соединение Си2Sb и эвтектику, которая, располагаясь на границах кристаллитов, резко ухудшает пластичность металла. Такое же влияние на медь оказывает и мышьяк. Сера образует с медью химическое соединение, включения которого существенно снижают пластичность металла при холодной и горячей обработке давлением.
Высокая электрическая проводимость, теплопроводность определили выбор меди в качестве водоохлаждаемого хвостовика биметаллического катода.
В табл. 2.1 и 2.2 даны физические и механические свойства меди и хрома.

Таблица 2.1
Физические свойства хрома и меди [37]

МеталлыАтомная
масса?,
г/см3Тпл,
?СТкип,
?Сс,
Дж/кг?К?,
Вт/м?К??106,
град-1??10-8,
Ом?ммедь63,548,941083257038439116,81,68хром51,997,191875267046267,16,212,8

Таблица 2.2
Механические свойства хрома и меди [37]

МеталлыЕ, МПа?в, МПа?, %?, %медь128700216-2356075хром245000294-68612-403-30
Из представленных таблиц видно, что хром и медь значительно отличаются между собой по механическим и физическим характеристикам.
Все исследования проводились на меди марки М1 и малолегированном сплаве хрома ВХ-2К. Эти материалы применяются для изготовления биметаллических катодов. Химический состав свариваемых материалов представлен в табл. 2.3 и 2.4.
Таблица 2.3
Химический состав меди марки М1 [37]

Массовое
содержание
Сu, %Массовое содержание допустимых примесей, % не болееPbBiSnSbAsSO299,900,0050,0060,0020,0020,0020,0040,05
Таблица 2.4
Химический состав малолегиров