галуза (коленов) доклад 18.10.2017

1. Влияние квазигидроэкструзии на
механические свойства и
радиационную стойкость
хром-циркониевой бронзы
Беляева А.И.1
, Галуза А.А.1
, Коленов И.В.2
, Савченко А.А.1
,
Хаймович П.А.3
, Шульгин Н.А.3
, Солодовченко С.И.3
, Рыжков И.В.3
,
Штань А.Ф.3
1
Национальный технический университет «Харьковский политехнический
институт», Харьков, Украина; alla.iv.belyaeva@gmail.com
2
Институт электрофизики и радиационных технологий НАН Украины,
Харьков, Украина
3
Национальный научный центр «Харьковский физико-технический
институт» НАН Украины, Харьков, Украина

2. Международный экспериментальный
термоядерный реактор
2

3. Мотивация и цель работы
Улучшение электромеханических свойств
сплава БрХЦр при помощи последовательного
проведения равноканального углового
прессования и квазигидроэкструзии.
Структура и свойства дисперсионно-
упрочненного сплава после РКУП и КГЭ
Cu-Cr-Zr (Cu-1%Cr-0,7Zr)
Предмет исследований
3

4. Этапы обработки сплава
Cu-Cr-Zr
1. Отжиг при 1000 о
С с закалкой в воду.
2. Проведение равноканального
углового прессования при 300К.
3.Старение при 450 о
С в течение 1
часа.
4.Проведение квазигидро-
экструзии (КГЭ).
4

5. Равноканальное угловое
прессование (РКУП)
Образец между
этапами
деформирования
поворачивается на 90º
в одном направлении.
Проходов: 3.
Скорость: 0,4 мм/с.
Степень деформации: 3.45
5

6. 1. Пуансон.
2. Передающая давление среда.
3. Заготовка.
4. Матрица.
Схема КГЭ
Пример материала до и после
экструзии
Схема установки для КГЭ
6

7. Методы исследования микроструктуры и
свойств
Проявление микроструктуры:
1. Распыление ионами дейтерия.
Исследование структуры поверхности:
2. Сканирующая электронная микроскопия (JSM-
6390LV) с энергодисперсионной рентгеновской
микроскопией (EDXS).
Для исследования механических свойств:
3. Микротвердомер ПМТ-3.
Электрические свойства:
4. Измерение электросопротивления (Ф4104-М1 ).
7

8. Образцы БрХЦр после стандартной
обработки, РКУП и режимы распыления
Исследуемые объекты:
1. Крупнозернистый (КЗ) Cu-Cr-Zr (размер
зерна 35-50 мкм).
2. Ультрамелкозернистый (УМЗ) Cu-Cr-Zr
(РКУП, зерно 200-300 нм).
Режимы распыления: <U>=-600V,
j=2.8 mA/см , 5 экспозиций по 10 мин.
2
8

9. SEM изображения после 5-го распыления
КЗ
Потеря массы Δm после каждой экспозиции для образца А составляла
450—615 мкг, для образца В при двух последних экспозициях — 1050—
1410 мкг. Каждые 100 мкг потерянной массы соответствуют ~56 нм
распылённого слоя.
УМЗ
9

10. Схема подготовки Cu-Cr-Zr к КГЭ
10
Эскиз исходного образца CuCrZr с обозначенным стрелкой направлением РКУП (а),
схема его порезки (б) с обозначенными стрелками направлениями
квазигидроэкструдирования.
а) б)

11. SEM-фотографии
Поперечное
сечение
Продольное
сечение
Продольное
сечение
Продольное
сечение
11

12. Примеры вторичных фаз и анализ локального
состава Cu-Cr-Zr
Включения – Сr, Zr.
Матрица - сплав
CuCrZr.
12

13. Продольное
сечение
Поперечное
сечение
Примеры вторичных фаз малого размера
13

14. Вид
обработки
Сечение образца
Продольное Поперечное
HV
, МПа ρ, Ωmm2
/m σ, % HV
, МПа ρ, Ωmm2
/m σ, %
Без РКУП 1600 ±30 0.019 ±0.001 87.5 1600 ±30 0.019 ±0.001 87.5
С РКУП 1820 ±30 0.025 ±0.001 69.0 1680 ±30 0.024 ±0.001 72.0
С КГЭ300 2100 ±30 0.049 ±0.003 35.2 2160 ±30 0.031 ±0.003 55.8
С КГЭ77 2310 ±30 0.054 ±0.003 32.0 2270 ±30 0.035 ±0.003 49.4
Электрические и механические
свойства сплава Cu-Cr-Zr
14
Образец Δm, мкг d, мкм
Поп. КГЭ300 100 1,25 ± 0,25
Поп. КГЭ77 100 1,02 ± 0,2
Пр. КГЭ300K 50 0,56 ± 0,2
Пр. КГЭ77K 30 0,34 ± 0,2

15. 15
Выводы:
1. Проведение РКУП и КГЭ приводит к уменьшению размера
зерна до 100нм, гомогенизации микроструктуры, создает
условия для выпадения волокноподобных вторичных фаз.
2. Выявлены различные типы включений (волоконные и
сферические), что может свидетельствовать о выпадении
вторичной фазы на различных этапах обработки.
3. Изотропия микротвердости после КГЭ может
свидетельствовать о более равномерном распределении
включений вторичных фаз в матрице.
4. Анизотропия электропроводности свидетельствует об
анизотропии матрицы.