Способ обработки палладия и гидридообразующих сплавов на его основе

 

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПАЛЛАДИЯ И ГИДРИПООБРАЗУЮШИХ СПЛАВОВ НА ЕГО ОСНОВЕ, включающий наводораживание , о тличающийся тем, что, с целью повышения прочности и пластич V . --.,-.-, ности, .иаводоражнвантге пед;/г в раство1эе электролита до концентрации водорода, обеспечивающего получение гидрвдной фазы в области существования двухфазной структуры с последующим деформированием , причем цикл наводораживания - деформирование повторяют многократно. 2.Способ по д. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем,очто наводораживание ведут до концентрации водорода в сплаве 0,02-0,5 вес.% в зависимости от системы сплава. 3.Способ по пп. 1и 2, отличающийся тем, что наводораживание производят при катодной поляризации с плотностью тока 6-12 А/дм в течение 5-40 мин.

„.80, 214

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я) С 22 F 1/14

ОПИСАНИК ИЗОЬГКт НИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3331424/22-02 (22) 18.08. 8 1 (46) 30.03.83. Бюл. № 12 (72) Н. И. Тимофеев, Ф. Н. Берсенева и В. И. Громов (53) 669. 157.97(088.8) (56) l.. Авторское свидетельство СССР

;№ 564052, кл. В 21 О 35/00, 1978, 2. Авторское свидетельство СССР № 510529, кл. С 22 F 1/00, 1976. (54) (57) СПОСОБ OEPAEOTKH ПАЛЛАДИН И ГИЛРИДООБРАЗУЮШИХ СПЛАВОВ

HA ЕГО ОСНОВЕ, включающий наводораживание, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности и пластичности,,наводораживани» r åä, т в растворе электролита до концентрации водорода, обеспечивающего получение гидридной фазы в области существования двухфазной структуры с последующим деформированием, причем цикл наводораживания— деформ ирование повторяют многократно.

2. Способпоп. 1, отличаю— шийся тем,очто наводораживание ведут до концентрации водорода в сплаве

0,02-0,5 вес.% в зависимости от системы сплава.

3. Способ.по пп. 1 и 2, о т л иI ч а ю шийся тем, что наводораживание производят при катодной поляризации с плотностью тока 6-12 А/дм в течение

5-40 мин.

Проведение операции.наводораживания и деформации в указанном порядке — осуществление их многократных последоваTeJIbHbIx циклов, а также проведение цаво- о дораживания в особом режиме — позволяет обеспечить повышение комплекса меха- . .нических свойств сплава следующими фак.торами.

Водород, вводимый при насыщении спла->> ва, образует фазы внедрения, создающие искажения кристаллической решетки и приводящие к упрочнению сплава. Дополни1 1

Изобретение относится к обработке металлов и может быть использовано при изготовлении полуфабрикатов из гидридообразуюших сплавов на основе палладия.

Известен способ обработки металлов, включаюш1ий химическое воздействие на поверхность заготовки путем наводоражива ния с обработкой давлением и последующим обезводораживанием (1)

Однако известный способ не дает воз- 10 можности обеспечить высокой прочности .и пластичности обработанных металлов вследствие того, что при его осуществлении воздействие водорода, введенного в сплав по известным режимам, как поверх-15 ностно-активного вещества, облегчает процесс разрушения металла, т.е. снижает его прочность. Окончательная операция способа-обезводораживание лишь приводит к восстановлению механических свойств 2о металла до уровня его исходного состояния.

Известен способ обработки гидридообразующих сплавов путем многократного нагрева и охлаждения в атмосфере водо- 25 рода с последующей дегазацией (2j

Однако известный способ не позволяет получить высоких пластических свойств из за многократного нагрева и охлаждения в атмосфере водорода, вызывающего водо-ЗО родофазовый наклеп гидридообразуюших металлов и сплавов.

Цель изобретения — повышение прочности и пластичности сплавов.

Поставленная цель достигается тем, чтО наводораживание ведут в растворе электролита до концентрации водорода, обеспечивающего получение гидридной фазы в области существования двухфазной структуры.

Наводораживание ведут до концентрации водорода в сплаве 0,02-0,5 вес.% в зависимости от системы сплава.

Наводорож .зание производят при катодной поляризации с плотностью тока 612 А/дм в течение 5-40 мин. тельному его упрочнению способствует возникновение значительных напряжений из-за большого различия удельных обьемов фаз, участвующих в превращении.

Введение водорода в определенном интервале режимов наводораживания — насыщение сплава до 0,02-0,5 вес.% водорода, приводит к формированию c(4 Р структурьи твердого раствора водорода в лалладии (, -фаза) и находящейся в равновесии с ней богатой водородом гидридной (3 -фазы.

Проведение последующей деформации материала, имеющего двухфазное строение, осуществляется в условиях протекания фазового превращения P - OC. Возможность развития .этого превращения обеспечивается исключительно высокой диффузионной подвижностью атомов водорода в палладиевых сплавах при комнатной температуре. Пеформированию способствует действие внутренних напряжений, возникающих в результате разностей удельных обьемов OC — и Р -фаз при предварительном насыщении водородом и усиленных при обратном фазовом переходе. Фазовое превращение (6 — <, происходящее в процессе деформирования, способствует снятию локальных перенапряжений, что позволяет более полно реализовать запас пластичности материала. Причиной повышения пластичности наводораженного гидри-! .дообразующего сплава палладия может служить снятие дефектов при перемещении межфазной границы в ходе превращения

P - о . Именно этот фактор играет решающее значение в возникновении аномальной пластичности при деформировании сплава палладия, подвергнутого наводораживанию. Осуществление операции насыщения водородом до 0,02-0,5 вес.% приводит к получению гидридной фазы именно в области существования двухфазной структуры. Это необходимо из-за наличия следующих факторов. На начальных стадиях насыщения, т.е. менее

0,02 вес.% водорода, количество возникающей в образцах -фазы мало, степень возрастания пластичности низка, так как для наличия этого эффекта необходима определенная степень метастабильности структурного состояния. При значительном насыщении водородом (более

0,5 вес.%) существует чистая О -фаза, при этом происходит снижение прочности и пластичности, связаннсн с необратимыми изменениями структурного состояния, когда под действием поглощенного вопорс3 10082 ,Да, возникает охрупчивание сплава. Следует отметить, что все гидридообразуюшие сплавы на основе палладия должны иметь различные интервалы насыщения водородом в указанных пределах в зависимости от системы сплавов, определяемые границами двухфазной области на диаграмме состояния данного сплава. Зная диаграмму состояния системы гидридообразуюший сплав палладия — водород, а из нее имея 10 данные об отношении Н (Р4, соответствующем Ф 4 Р структуре сплава, производят насыщение сплава водородом. Предварительно определив для разных образцов . сплава отношения Н/Рс рентгеновским 15 методом и построив, стандартную кривую в зависимости Н/Pd от времени насьпцения, выбирают время насыщения образца, соответствующее Н/Р двухфазной области диаграммы состояния конкретного щ сплава. В соответствии .с этим конкретизиt руются режимы наводоражинания по плотности тока 6-12 М А/дм и времени

5-40 мин.

74 4 температуре до сечения 0 7 мм. Потом вновь производят насыщение водороцом до 0,02 вес.% при том же режиме наводораживания и затем осуществляют повторную деформацию со степенью .50% от пре.1 дыдущего размера до сечения образца;

0,5 мм. Механические свойства определяютпо результатам испытаний на разрывной .машине Инстрон с автоматической регистрацией диаграммы растяжения. Скорость деформации при испытании составляет

3 10 с . Фазовый состав образцов изучают методом рентгеноструктурного анализа.

Результаты испытаний механических свойств металла после осуществления предлагаемого способа составляют: условный предел тек 1ести 6Q) 60 Н/м;

2 предел прочности я = 80 Hlì относительное. удлинение 8 28%.

В табл. 1 приведены режимы наводороживания, необходимые для получения требуемой степени насыщения. .Предлагаемый способ осуществлен также на гидридообразуюших сплавах на

- основе палладия Pd Э и б i Р Д A > Р с1 P t и чистом палладии- (99,99%).

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Технико-экономический эффект предлагаемого способа обработки гидридообразуюших сплавов на основе палладия заключается в повышении всего комплекса механических свойств в 2-3 раза; экономии дорогостоящих сплавов палладия улучшением качества обработанных сплавов и. повышением долговечности иЖ-отовляемых из них устройств и упрощении технологии осуществления способа исключением окончательной операции процесса — удалением водорода.

Таблица 1

Время наводораживания, мин

Плотность тока, А /дм 2

8,5

40.0,02

0,.1

0,5

Способ осуществляется следующим образом.

Образец сплава Pg fig )насыщают водородом, выделяющимся при электролизе щ

4%-ного раствора g g V . В качестве анода используют платиновую сетку. Наводораживание производят в растворе электролита при катодной поляризации с плотностью тока 6 А/дм в течение 5.мин.

Это обеспечивает насьццение образца водородом до 0,02 вес.%, т.е. концентрацию, необходимую для получения гидридной фазы в двухфазной области. Затем наводораженную заготовку подвергают деформированию на 50% при комнатной

Степень насыщения водородом, вес. %

1008274

Та блица 2

Известный способ

Предлагаемый способ

8, %

6В о, Н/м % бог 6а

Н/м Н/м о,2

Н/м2

Сплав

25

112

125

89

PI) W 5

Pd РФ 15

22

Pd Аф5 d3n 5

16 21,7

52 80

Составитель С. Николаева

Ъ

Редактор E. Кинив Техред M. Костик Корректор С, Шекмар

Заказ 2275/36 Тираж 625 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

" по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35,. Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4