HomeОбработка стали › Свойства металлов под высоким давлением

Свойства металлов под высоким давлением

Свойства металлов под высоким давлениемИсследованиями установлено, что у металлов, находящихся под высоким давлением, изменяются механические и физические свойства. К первым работам в этой области относятся исследования американского ученого П. Бриджмена.

 

Опыты по растяжению вольфрама, находящегося под высоким гидростатическим давлением — 1,60-2,80 кГ/м2 (16000- 28 000 кГ/см2), показали, что образцы приобретали заметную пластичность и разрывались с образованием шейки, в то время как при атмосферном давлении наблюдалось хрупкое разрушение вольфрама без образования шейки.

 

Образец молибдена при атмосферном давлении разрывался, удлиняясь на 1,65 мм, а образец, разорванный при давлении 290 Мн/м2 (2900 кГ/см2), удлинился на 5,59 мм.

Зависимость истинной деформации вольфрама от давления показана на рис. 90. При атмосферном давлении вольфрам пластическине деформируется (е = Р = 1п- =0), когда же

внешнее давление жидкости достигает 2,8 Гн/м2 (28000 кГ/см2), образец разрывается при деформации е= 1,7.

 

Опыты по растяжению других металлов при одновременном воздействии жидкостью высокого давления показали, что с увеличением давления повышается пластичность всех материалов качественно одинаково, но с некоторым изменением характера кривой.

 

Зависимость истинной деформации от внешнего давления при растяжении латуни показана. При повышении давления доопределенного предела400Мн/м2 (4000 кГ/см2), пластичность латуни возрастает. При дальнейшем увеличении давления интенсивность возрастания пластичности замедляется, что справедливо и для тугоплавких металлов.

 

Советскими учеными показано, что кривая пластичности вольфрама, молибдена и их сплавов в наклонном участке имеет закономерное нарушение линейности. Например, у вольфрама линейная зависимость нарушается при давлении 200-240 Мн/м2 (2000-2400 кГ/см2).

 

Таким образом при испытании металлов на разрыв при одновременном внешнем воздействии жидкостью высокого давления изменение пластичности в зависимости от давления в общем случае так.

 

Однако, как показали исследования советских ученых, хрупкий металл становится пластичным и деформируется с образованием шейки только выше определенного давления, названного «пороговым».

 

Наряду с ростом деформации образцов, подвергнутых одновременному воздействию растяжения и давления, наблюдается также изменение внешнего вида места разрыва.

показаны стальные образцы, подвергнутые растяжению при одновременном внешнем давлении жидкостью. В случае разрыва под высоким давлением сечение шейки сильно уменьшается и фактически остается только одна плоскость сдвига, по которой и происходит разрыв.

 

При отсутствии внешнего давления жидкостью образцы молибдена разрываются аналогично хрупким металлам; трещины разрушения проходят по границам зерен без видимого образования конуса. На основании данных этих исследователей молибден вплоть до порогового давления 250 Мн/м2 (2500 кГ/см2) еще остается хрупким. При увеличении давления выше порогового пластичность сильно возрастает.

 

Опыты также показали, что предел прочности молибдена практически очень мало зависит от давления, а истинные напряжения текучести линейно возрастают с

увеличением деформации. Под воздействием высокого давления наблюдаются заметные изменения физических свойств металлов. по данным Бриджмена показано изменение электросопротивления некоторых металлов под воздействием высокого давления.

 

Как видно, электросопротивление вольфрама и молибдена при давлении до 700 Мн/м2 (7000 кГ/см2) понижается на 8-9%; примерно такое же снижение электросопротивления имеют ниобий, тантал и ванадий. У других металлов, например хрома и железа, наблюдается более интенсивное снижение электросопротивления. Под воздействием высокого давления увеличивается плотность, возникают фазовые превращения, изменяется температура плавления металлов и сплавов.

Эффект гидростатического давления, выражающийся в повышении пластичности, прочности и изменении других свойств, частично сохраняется в металле и после снятия давления. Например, Бриджменом на образцах ниобия показано, что если при атмосферном давлении образец выдерживал нагрузку 250 Мн/м2 (25 кГ/мм2), то при давлении 2,9 Гн/м2 (29 000 кГ/см2) образец при той же деформации выдерживал нагрузку уже в 545 Мн/м2 (54,5 кГ/мм2), а во время вторичного растяжения при атмосферном давлении и при той же деформации максимальная нагрузка составила 305 Мн/м2 (30,5 кГ/мм2).

 

Таким образом, в результате упрочнения, созданного предварительной деформацией при высоком давлении, прочность ниобия повысилась на 55 Мн/м2 5,5 кГ/мм2). Используя возможности повышения пластичности металлов при высоких гидростатических давлениях, предложен процесс выдавливания металла через очко матрицы. В процессе гидроэкструзии металл находится в квазижидкостном состоянии (течет, сохраняя кристаллическое строение), происходит перераспределение дефектов (дислокации) и частичное залечивание микродефектов.

При высоких давлениях уменьшаются растягивающие напряжения, действующие нормально к площадке сдвига в деформируемом теле, и подавляется как процесс зарождения трещин, так и их развитие. Под воздействием всестороннего сжатия высоким давлением, как отмечалось ранее, возрастает пластичность материалов, поэтому даже такие труднодеформируемые металлы, как вольфрам и молибден, не поддающиеся обычно применяемым методам деформации в холодном состоянии, становятся способными претерпевать без разрушения значительные пластические деформации при низких температурах.

 

Более того, многие материалы, деформированные при высоких гидростатических давлениях, остаются пластичными и после снятия давления. Методом гидроэкструзии можно получать круглые и фасонные прутки, трубы, проволоку и другие виды изделий.

Article Global Facebook Twitter Myspace Friendfeed Technorati del.icio.us Digg Google StumbleUpon Eli Pets

Comments are closed.