ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Микротвердость из "Карбиды и нитриды переходных металлов" Монокристаллы карбидов (Ti ) разрушаются путем отрыва по плоскостям 100 [8] однако о деталях механизма этого разрушения и об энергии, требуемой для отрыва, мало что известно. Сам факт скалывания кристаллов карбидов по плоскостям 100 представляет особый интерес. Обычно отрыв может происходить по плоскостям 111 , 110 и 100 . У плоскостей 100 на единицу площади приходится наименьшее отношение числа разорванных связей Ме—Ме. Таким образом, разрушение по плоскостям 100 , вероятно, указывает на большую долю разорванных связей Ме—С и на то, что связи Ме—Ме в карбидах сильнее, чем Ме—С-связи . Эта гипотеза согласуется с некоторыми современными теориями химической связи в карбидах, но противоречит тем теориям, в которых предполагается более сильное взаимодействие металл—неметалл (см. гл. 8). Холлокс в частной беседе сообщил, что он наблюдал в Ti o,9 отрыв также и по плоскости ПО . [c.164] Устранив поверхностные дефекты, можно существенно увеличить напряжение разрушения или отрыва о/. Вильямс [17, 25] определил предел прочности на разрыв на моно- и поликристаллическом Ti при комнатной температуре. Одни образцы были испытаны в необработанном состоянии, другие после электрополировки. [c.164] Предел прочности на разрыв поликристаллического Ti в результате электрополировки заметным образом не увеличивался и имел низкую величину 7,7—12,6 кг/мм . У необработанных монокристаллов предел прочности на разрыв заметно выше 29— 68 кг/мм после электрополировки он возрастал до 70—ббОкг/мм , т. е. почти в 8 раз. Величина 560 кг/мм полученная на злектропо-лированном монокристалле Ti , только в три раза ниже, чем теоретический предел В/20. Последнее обстоятельство указывает на наличие в карбидах большого числа объемных дефектов. [c.164] ДОЛЖНЫ разрываться при разрушении или раскалывании. Поэтому возможно, что предпочтительная плоскость отрыва будет изменяться с концентрацией углерода в карбиде, но экспериментального подтверждения этой точки зрения пока никем не приведено. Однако можно ожидать, что по мере приближения состава карбида к стехиометрическому и по мере уменьшения концентрации вакансий О/ должно увеличиваться. [c.165] Возрастание ст/ при удалении поверхностных дефектов или уменьшении концентрации вакансий, согласно данным рис. 77, должно понижать температуру перехода пластичный—хрупкий. Если же изменяется относительное содержание неметалла и металла в образце, то картина усложняется. Поскольку одновременно с увеличением Of при приближении к стехиометрическому составу изменяется и КСН (см. рис. 73 и 74), то Тов может не изменяться заметным образом или даже несколько возрастать. Однако экспериментально это не проверено. [c.165] Наличие зазубрин, которые можно обнаружить в поликристаллических спеченных образцах карбидов, порождает объемнонапряженное состояние и влияет на КСН так же, как и увеличение скорости деформации. Кривая зависимости напряжения пластического течения от температуры сдвигается вправо (рис. 77), и Тг в увеличивается. [c.166] Карбиды обладают высокой прочностью и имеют примерно такие же параметры деформации, как гцк-металлы, и поэтому представляют интерес как потенциальные высокотемпературные конструкционные материалы. Однако КСН неплавленых карбидов быстро уменьшается с ростом температуры. Например, предел прочности монокристаллического Ti при 1600°С составляет только /мо его величины при комнатной температуре. Следует, однако, иметь в виду, что эту высокотемпературную прочность можно повысить различными способами. [c.167] Поскольку бориды выделяются в узлах дислокационной сетки, высокотемпературные механические свойства зависят от первоначального расположения узлов. Контролируя морфологию последних, можно управлять выпадением боридов, а следовательно, и высокотемпературными механическими свойствами материала [48]. [c.168] Выпадение боридов в образцах V—С—В также приводило к увеличению их прочности по сравнению с чистым УС 49]. В этих образцах бориды выпадали и на плоскостях 111 , и на 100 состав и структура упрочняющего борида не были определены. Холлокс в частном сообщении указал, что он наблюдал боридные выделения в виде связанных между собой шарообразных частиц. [c.168] Карбиды других металлов, образующих бориды, также могут испытывать дисперсионное упрочнение. Исследования тройных фазовых диаграмм тугоплавких переходных металлов с углеродом и бором показали, что дисперсионное упрочнение может иметь место и в системах 2г—С—В, Н/—С—В, N5—С—В и Та—С—В [50, 51]. [c.168] Лай и сотр. [20] предложили другой способ упрочнения при высоких температурах. В результате упорядочения атомов в углеродной подрешетке в УСо,84 образуется доменная структура (рис. 83), и стенки доменов могут выступать в роли барьеров при движении дислокаций [52]. [c.168] Доменная структура в УСо,в4. образующаяся при упорядочении атомов углерода (поляризованный свет, скрещенные николи) [52]. [c.169] В результате перехода в неупорядоченное состояние как раз в этом интервале температур, или с изменением механизма диффузии углерода в упорядоченной фазе. Обсуждаемые переходы порядок-беспорядок особенно характерны для субкарбидов (см. гл. 2). [c.170] Сплавы Ti с V обнаруживают при 1800 °С гораздо большую прочность, чем каждый из этих карбидов в отдельности (см. [c.170] ОН обладает исключительно высокой твердостью при комнатной и повышенных температурах, а также является одним из наиболее дешевых карбидов. [c.171] Санторо [55] предположил, что наблюдаемый максимум твердости связан с особенностями электронной структуры Ta i-x. Он нашел, что вблизи состава ТаС,о,8з, где наблюдается максимум твердости, изменяется и цвет карбида, а магнитная восприимчивость достигает минимума. Однако Санторо не смог более широко развить эту гипотезу из-за недостатка данных об электронной структуре карбидов. [c.173] В течение последних пяти лет достигнут значительный прогресс в понимании механических свойств карбидов. Эти очень прочные материалы деформируются по таким же системам скольжения, что и гцк-металлы, но температурная зависимость напряжения пластического течения у них такая же, как у оцк-металлов. При низких температурах карбиды имеют ограниченное применение из-за хрупкости, но при высоких температурах они становятся весьма пластичными. Значительно увеличить высокотемпературную прочность карбидов можно с помощью контролируемых присадок боридов или при образовании сплавов карбидов. Так, особенно перспективным в технике является сплав V — 25% Ti он сохраняет свою прочность при высоких температурах и обладает малым удельным весом. [c.174] Тот факт, что эти материалы деформируются так же, как гцк-металлы, имеет важное практическое значение. Для обеспечения пластичности поликристалла требуется как минимум пять независимых систем скольжения. Для кубических карбидов это условие выполняется, так как у них имеется система скольжения 111 (110) поэтому поликристаллические образцы карбидов могут стать пластичными при температурах, ненамного превышающих температуру перехода монокристаллов из хрупкого состояния в пластичное. Большинство же керамических материалов этому требованию не удовлетворяет до того момента, пока не активизируются и другие системы скольжения, помимо главной. [c.174] Вернуться к основной статье