Войти  |  Регистрация
Авторизация
» » Общая характеристика механических свойств высокопрочных быстрозакаленных материалов

Общая характеристика механических свойств высокопрочных быстрозакаленных материалов


Механические свойства аморфных сплавов резко отличаются от таковых их кристаллических аналогов из-за особого структурного состояния (отсутствия дальнего порядка, границ зерен и т. д.) и высокого содержания легирующих элементов — неметаллов (В, С, P и др.). Общая характеристика механических свойств аморфных сплавов дана в табл. 28.
Общая характеристика механических свойств высокопрочных быстрозакаленных материалов

Аморфные металлические сплавы характеризуются высокими показателями твердости и прочности. По удельной прочности аморфные материалы превосходят все известные кристаллические сплавы. Особо прочные сплавы при быстрой закалке получаются на основе Fe-B. Влияние металлических атомов на механические свойства зависит от типа металлоида в сплаве. Отношения HV/σв, E/HV и Е/σт приблизительно одинаковы для всех аморфных сплавов. Твердость быстрозакаленных сплавов в зависимости от состава имеет широкие пределы — 0,3—5,5 ГПа. Она может быть дополнительно повышена при использовании одновременно с быстрой закалкой других воздействий (например детонационного напряжения), с 5,5 до 6,4 ГПа у сплавов Fe—P—C. Нагрев аморфных сплавов до температур вблизи Ткрист повышает их твердость до 8—10 ГПа. Высокая прочность и твердость аморфных сплавов на основе Fe (Fe—P—С, Fe—Mo—Cr—В и др.), Al (Al—Fe и др.) сохраняется до высоких температур. Временное сопротивление идеальных аморфных сплавов в отсутствие эффектов действующих концентраторов напряжения должно приближаться к теоретической прочности (σв - 0,1 Е) (13). Упругие константы (модуль нормальной упругости Е, модуль сдвига G и др) быстрозакаленных сплавов при аморфизации уменьшаются на 20—40%. Коэффициент Пуассона остается на уровне значений, характерных для кристаллических сплавов (0,3—0,4). Значения модуля упругости аморфных сплавов на основе Fe составляют 100—200 ГПа; поэтому достигнутый предел прочности аморфных сплавов (2—4 ГПа) может быть увеличен даже на порядок, т. е. до значений прочности нитевидных кристаллов (13,7 ГПа). Сложное изменение упругих констант при нагреве тесно связано с процессами релаксации и кристаллизации аморфных сплавов. В условиях растягивающих напряжений аморфные сплавы практически не подвергаются пластической деформации (εост≤1%). При сжатии остаточная деформация достигает ≤40%. Они мало подвержены наклепу и не требуют отжига после изготовления (например, навивки) изделий. Неорганические стекла по сравнению с аморфными металлическими сплавами заметно хуже деформируются, хуже проводят тепло и быстро разрушаются при термоциклировании. Caмым большим недостатком аморфных металлических сплавов как конструкционных материалов являются относительно низкие температуры стеклования, ограничивающие их термическую устойчивость (≤250-600°С).
Все отмеченные выше свойства присущи свежезакаленным материалам без всякой улучшающей обработки. Использование обработки давлением и термообработки может обеспечить дополнительный эффект улучшения свойств и повысить устойчивость механических свойств к температуре. Большой резерв изменения свойств дает контролируемая кристаллизация аморфных сплавов и рекристаллизация метастабильных структур.
Быстрая закалка, вызывающая метастабильное пересыщение твердых растворов, обеспечивает значительное повышение модуля упругости и прочности за счет легирования. Измельчение структурных составляющих двух- и многофазных сплавов и зерна однофазных материалов также способствует увеличению прочности и твердости путем повышения количества физических дефектов где (σт - d-1/2, где d — диаметр зерна). Появление высокодисперсных частиц второй фазы в аморфной матрице в свежезакаленных сплавах или в процессе кристаллизации при нагреве вызывает дисперсионное упрочнение и твердение, так как дисперсные выделения препятствуют перемещению дислокации и других дефектов структуры. Громадное преимущество дисперсного упрочнения или дисперсионного твердения аморфных сплавов по сравнению с аналогичной обработкой кристаллически^с материалов заключается в гораздо более равномерном распределении выделяющихся частиц и более высокой степени их дисперсности. Быстрозакаленные сплавы на основе Fe по своей прочности (1800—5000 МПа) сравнимы или даже превосходят холоднодеформированные улучшенные стали.
Температурная зависимость механических свойств быстрозакаленных сплавов выражена сильнее, чем у кристаллических материалов, и имеет сложный характер. Аморфные сплавы после кристаллизации, как правило, становятся полностью хрупкими. Характерной особенностью аморфных сплавов в отличие от кристаллических материалов является понижение их прочности при повышении скорости деформации. Микрокристаллические и перекристаллизованные аморфные сплавы проявляют эффект сверхпластичности. Например, максимальное удлинение исходного полностью аморфного сплава Fe—25Cr—20Ni—12% (ат.) В при 1000°С и скорости деформации 0,01 с достигает 450%.
Быстрозакаленные сплавы обладают повышенной устойчивостью к радиации.
Добавлено Serxio 4-04-2017, 15:50 Просмотров: 632
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent