Page 35 - Zmist-n4-2015

Критерієм можливості практичного застосування сплавів, створених за опи-
саною технологією з використанням гідридних порошків, є їх достатній комплекс
механічних характеристик (табл. 3). Незважаючи на залишкові пори і дещо під-
вищений вміст кисню, синтезовані сплави продемонстрували механічні характе-
ристики на розтяг на рівні відповідних сплавів, одержаних традиційним методом
литва і гарячого деформування виливків [1]. Це свідчить про перспективність
цього гідридного підходу не тільки для створення сплавів на основі цирконію,
але і для переробки відходів цирконієвого виробництва шляхом їх гідрування,
переведення в порошок, і подальшого спікання таких порошків для отримання як
напівфабрикатів сплавів, так і виробів певної геометричної форми.
Оскільки отримані спіканням сплави Zr–Ti–Nb ще зберігають значну порис-
тість, то додатково підвищити комплекс їх механічних характеристик можна,
знижуючи об’ємну частку пор методами гарячої деформації. Для перевірки по-
тенціалу підвищення цих характеристик сплав 59,5Zr–19Ti–21,5Nb після спікан-
ня піддавали гарячій деформації шляхом вальцювання. Після оптимізації режи-
мів вальцювання досягли практично безпористого стану, внаслідок чого суттєво
поліпшилися характеристики і міцності, і пластичності матеріалу (табл. 3). Отже,
додаткова гаряча деформація спечених сплавів доцільна, коли треба гарантовано
підвищити характеристики міцності і пластичності виробів, що працюють в умо-
вах критичних навантажень.
ВИСНОВКИ
Порошкові гідриди цирконію і титану успішно використано для синтезу
сплавів різних систем легування. Фазові перетворення і процеси, що відбувають-
ся під час вакуумного нагрівання обох гідридів, подібні. Водень як тимчасовий
легувальний елемент до металів підвищує дефектність кристалічної структури за
перетворення гідрид–метал і активує дифузію в порошкових системах, а також
знижує вміст домішок у кінцевих сплавах.
Однорідні сплави 60Zr–40Ti, Zr–1Nb, Zr–1,5Sn з невеликою часткою залиш-
кових пор сформовано безпосередньо під час спікання порошкових сумішей на
основі гідридів цирконію і титану. Так отримано однорідні сплави системи
Zr–Ti–Nb із однофазною ОЦК структурою, проте в спечених при 1250…1350°С
матеріалах залишається 5…9% пор через ефект Френкеля. Повністю безпористу
структуру одержано додатковою гарячою деформацією. Структурним станам
усіх синтезованих сплавів притаманні високі комплекси механічних характерис-
тик, порівнянні з властивостями відповідних сплавів, створених традиційними
методами литва і кування.
РЕЗЮМЕ. Исследованы синтез сплавов на основе циркония и системы Zr–Ti с ис-
пользованием порошковых гидридов циркония и титана. Здесь водород является времен-
ной легирующей добавкой к этим металлам, удаляясь из них при вакуумном нагреве и
вызывая при этом ряд фазовых превращений, что активирует процессы спекания и хими-
ческой гомогенизации порошковых систем. Далее его концентрация в синтезированных
таким образом сплавах снижается до безопасного уровня. Разработаны режимы получе-
ния микроструктурно однородных сплавов с небольшим количеством остаточных пор.
Механические свойства созданных сплавов соответствуют полученным по традиционным
технологиям.
SUMMARY. The processes of synthesis of zirconium- and Zr–Ti-based alloys using zirco-
nium hydride and titanium hydride powders were studied. In the present approach, hydrogen is a
temporary alloying addition to those metals. Hydrogen is evacuated from materials under
vacuum heating causing certain phase transformations and activation of sintering and chemical
homogenization of powder systems. After positive influence on the material, hydrogen concen-
tration in synthesized alloys decreases to the safe levels. The processing regimes are developed
that provide the formation of uniform nearly dense alloys which mechanical properties corres-
pond to those produced by the conventional approaches.
34