Спосіб обробки зливків берилію

УКРАЇНА ( 1 9 ) К ^* ГЛ ( i t ) 03) С1 (5D5 С 22 F 1/ 16 ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД (54) СПОСІБ ОБРОБКИ ЗЛИВКІВ БЕРИЛІЮ 1 (20)94301163, 14.06 93 (21)4744595/02 (22)30.10 89, SU (46)31.03 95. Бюл. № 1 (56) Патент США N? 3954514, - - -. . кл. С 22 D 1/18, 1976. (71) Харківський фізико-технічний Інститут (72) Волокита Геннадій Іванович, Ковтун Ко стянтин Васильович, Папіров Ігор Ісакович, Тихинський ґеннадій Пилипович (73) Харківський фізико-технічний Інститут (UA) (57) Способ обработки слитков бериллия, преимущественно высокочистого, для про изводства фольги, включающий разнонап Изобретение относится к металлургии, а точнее к обработке бериллия (Be) с целью изменения его физической структуры, и может быть использовано при изготовлении изделий из Be, например, фольг. Известен способ обработки бериллийсодержащих слитков (1), состоящий в том, что слитки помещают в оболочку, герметизируют, подвергают при температуре ниже температуры рекристаллизации ряду ударов, ограничивая течение металла под действием этих ударов только вдоль одной оси слитка и под углом 90° к направлению удара. Каждый нечетный удар деформирует слиток по высоте на 5-60%. а каждый четный удар направлен вдоль оси течения металла предыдущего нечетного удара и практически восстанавливает перв оначальн ую ф орму деформированного слитка. После окончания ковки слиток отжигают при температуре достаточной для рекристаллизации микроструктуры равленное горячее деформирование слитка в оболочке в несколько циклов и последующий отжиг при температуре выше температуры рекристаллизации, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что разнонаправленное деформирование ведут в интервале температур ТреКт £ Т< ON СО Ю 00 О 6828 жки. Наличие таких "незалеченных" трещин, развивающихся при дальнейшей деформации, приводит, как к наличию интерметалли-дов или оксидов и нарушению сплошности фольги, т.е. потере вакуумплотности, а в не- 5 которых случаях и к разрушению заготовки. В основу изобретения поставлена зада ча создать такой способ обработки слитков бериллия, в котором новые режимы прове дения операций деформирования и рекри- 10 сталлизационного отжига и новые условия их проведения позволили бы обеспечить получение микрозернистой структуры слит ка и, за счет этого, повысить вакуумплотность фольги, получаемой из слитка. 15 Усоверше нствованию подвергается известный способ обработки слитков бериллия, в котором осуществляют разнонаправленное горячее деформирование слитка в оболочке в несколько циклов и последую- 20 щий отжиг при температуре выше температуры рекристаллизации. Новым в предлагаемом способе являет ся то, что разнонаправленное деформирова ние вед ут пу т ем э кстру з ии- осад ки с 25 понижением температуры в каждом после дующем виде деформации, причем от цикла к циклу на 80-120°С. При этом деформиро вание осуществляют в интервале темпера тур Трекр,- Тпл., где Трекр ~ температура 30 рекристаллизации, Т Пя температура плавления, а последующий рекристаллизационный отжиг проводят в условиях всесто роннего сжатия при давлении 0.8-6 кбар в течение 1-6 ч. 35 Циклическое деформирование, проводимое путем экструзии-осадки, способствует созданию мелкозернистой структуры с образованием большого количества дефектов. При зтом образование мелких зерен не 40 сопровождается катастрофическим разрушением, а создаваемый большой наклеп при понижающемся характере температуры в интервале Трекр.-Тпл. способствует лучшему залечиванию трещин при дальнейшем отжи- 45 ге в условиях всестороннего сжатия при заявляемых режимах. Рост зерен при этом происходит незначительный, Снижение температуры в каждом последующем виде деформации (зкструзия-осадка-экструзия- 50 осадка и т.д.) проводится для того, чтобы достичь максимальной степени наклепа материала и, тем самым, создать возможно большее количество центров рекристаллизации. Создание такой бестекстурной деформированной структуры обеспечивает при последующем отжиге в условиях всестороннего сжатия формирование равноосных зерен малых размеров. Предлагаемый способ иллюстрируется следующим примером. Слиток из высокочистого Be (99.95 мас. %), обладающий крупнозернистой столбчатой структурой (диаметр зерен более 3 мм), очехловывают в герметичную оболочку из малоуглеродистой стали и подвергают горячей разнонаправленной деформации в несколько циклов (циклом считается процесс деформации, после которого слиток принимает изначальную форму), путем экструзии-осадки по следующей схеме, Начальная температура деформирования экструзией составляет 940°С. После экструзии заготовки (со степенью деформации Е = = 30%) ее осаживали (є = 30%) при температуре 890°С. Следующий цикл начинали при 840°С (экструзия £=70%), азаканчивали при 790°С (£ = 70%). Третий цикл разнонаправленной деформации осуществляли при температуре 740°С (экструзия, Є « 50%) и 670°С (осадка, є ' 50%). (Температура рекристаллизации такого Be равна 650°С). После этого проводили отжиг при 980°С в течение 4 ч и при условии всестороннего сжатия при давлении 1,5 кбар. В результате такой обработки получена заготовка, имеющая бездефектную мелкозернистую структуру с размером зерна 60 мкм, из которой путем дальнейшей прокатки получена фольга толщиной 40 мкм, не имеющая течей. Результаты проведенных авторами экспериментов по выявлению оптимальных режимов обработки слитков представлены в таблице. Как видно из таблицы, обработка слитков по предлагаемому способу и заявляемым режимах позволяет по сравнению с прототипом получить за счет мелкозернистой структуры фольгу с более высокими свойствами. NslSfc Х а р ак те р из м е н е п/п ни я те мпер ат у Т-ра начального цикла °С Давление всестороннего сжатия. Кбар Время отжига, час Размер зерна. мкм Оценка дефектности структуры Пластичность, % Число течений на 1 дм фольги толщиной 40 мкм ТТРек 1,0 1.5 55 10,0 течи отсутствуют Т>Трек 1.0 1,5 3,5 3-10 понижающийся, 100°С понижающийся. 100°С Т=Трек 1,0 1.5 более 100 45 13,2 течи отсутствуют ТТрек 0,7 1.5 60 0,5-s-I.O 7 -" Т>Трек 0,8 2,0 60 8.0 течи отсутствуют 8 9. _«_ -и -"-" 1,5 1.5 2,0 4,0 55 60 12,0 8,0 -" 1 2. 3. 4. 5. 6. ры, снижение температуры от цикла к циклу, °С Способ-прототип неизменяющийся понижающийся, 100 °С непонижающийся трещины, поры в слитке Бездефектная мелкозернистая структура - ' _-_ оэ Продолжение таблицы NsNs Характер измене п/п 10. ния температуры, снижение температуры от цикла к циклу, °С понижающийся. 11., 100°С и —— 12. _»_ 13. _« 14. Т-ра "начального цикла °С Давление всестороннего сжатия, Кбар Время отжига. час Размер зерна, мкм Оценка дефектности структуры Пластичность, % Число течений на 1 дм фольги толщиной 40 мкм Т>Тре(с и 2,0 50 12,8 течи отсутствуют 1,0 1.0 50 Бездефектная мелкозернистая структура _•_ 12,8 -" 1,0 6.0 75 _-_ 5,0 0,5 1,0 8.0 более неоднородная крупно 3,5 2-7 -"— - _»_ -* 1,0 0.5 15. 70 -" 1,0 0.5 16 80 -" 1.0 1.5 17. 120 -" 1.0 1,5 1.0 1,5 18. 140 * - 100 зернистая структура частично трещины в рекристаслитке ллизованная структура более неоднородная крупно90 зернистая структура 75 бездефектная структура 40 бездефектная мелкозернистая структура 50 наличие дефектов, разрушение слитков СП со 0 4,0 5,0 фольгу получить не удалось течи отсутствуют СО 24-7 0,5 13.0 течи отсутствуют 0 со 6828 Упорядник Замовлення 4501 Техред М.Моргентал Коректор М.Петрова Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл.. 8 Виробничо-видавничий комбінат "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 101