Способ обработки палладия и гидридообразующих сплавов на его основе Советский патент 1983 года по МПК C22F1/14 

1100 Изобретение относится к обработке металлов и может быть использовано при изготовлении полуфабрикатов из гидридообразующих сплавов на основе палладия. Известен способ обработки металлов, включающ1ий химическое воздействие на поверхность заготовки путем наводоражчва ния собработкой давлением и последующим обезводораживанием Однако известный способ не дает возможности обеспечить высокой прочности и пластичности обработанных металлов вследствие того, что при его осуществлении воздействие водорода, введенного в сплав по известным режимам, как поверхностно-активного вещества, облегчает процесс разрущения металла, т.е. снижает его прочность. Окончательная операция способа-обезводораживание лищь приводит к восстановлению механических свойств металла до уровня его исходного состояния. Известен способ обработки гидридообразующих сплавов путем многократного нагрева и охлаждения в атмосфере водорода с последующей дегазацией 2j . Однако известный способ не позволяет получить высоких пластических свойств из-за многократного нагрева и охлаждени в атмосфере водорода, вызывающего водородофазовый наклеп гидридообразующих металчов и сплавов. Цель изобретения - повьаиение 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,,5 вес.% в зависимости от системы сплава, Наводорож зание производят при катод ной поляризации с плотностью тока 6- 12 А/дм в течение 5-40 мин. Проведение операции .наводораживания и деформации в указанном порядке - осуществление их многократных последова- тешэных циклов, а также П1Х)ведение наво дорзживания в особом режиме - позволяет обеспечить повьщ1ение комплекса меха .нических. свойств сплава следующими фак .торами.. Водород, вводимый при насыщении спл ва, образует ({«зы внедрения, создающие искажения кристаллической решетки и при водящие к упрочиеипю сплава. Дополни4тельному его упрочнению способствует возникновение значительных напряжений из-за большого различия удельных объемов фаз, участвующих в превращении, Введение водорода в ойределенном интервале режимов наводораживания - насыщение сплава до О, вес.% водорода, приводит к формированию (Х -1- JS структуры: твердого раствора водорода в палладик (о(, -фаза) и находящейся в равновесии с ней богатой водородом гидридной {3 -фазы. Проведение последующей деформации материала, имеющего двухфазное строе осуществляется в условиях протекания фазового превращения - Об , Возможность развития -этого превращения обеспечивается исключительно высокой диффузионной подвижностью атомов водорода в палладиевых сплавах при комнатной температуре. Деформированию способствует действие внутренних напряжений, возникающих в результате разностей удель- 1ых объемов ( -Ир -фаз при предварительном насыщении водородом и усиленных при обратном фазовом переходе. Фазовое превращение ft - об , происходящее в процессе деформирования, способствует снятию локальных перенапряжений, что позволяет более полно реализовать запас пластичности материала. Причиной повыше- НИЯ пластичности навоДораженного гидри.дообразующего сплава палладия может служить снятие дефектов при перемещении межфазной границы в ходе превращения р1 - об , Именно этот фактор играет ре- щающее 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 i 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 |3 -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 0 -фаза. при этом происходит снижение н.ючности и; пластичности, связанное с необратимыми изменениями с.трукт рпого состояния, когда под действием потлощеин(5го волорс ,Да, возникает охрупчивание сплава. Следует отметить , гидрвдообразующи сплавы на основе палладия должны иметь различные интервалы насыщения водородом в указанных пределах в зависимости от системы сплавов, определяемые грани цами двухфазной области на диаграмме состояния данного сплава. Зная диаграмму состояния системы гидридообразуюший сплав палладия - водород, а из нее имея данные об отношении Н / Pd, соответствую щем ( структуре сплава, производят насьпцение сплава водородом. Предварительно определив для разньос образцов сплава отношения H/Pci рентгеновским методом и построив ртандартную кривую в зависимости Н/Р от времени насьпц ния, выбирают время насыщения образца, соответствующее H/PJ дфухфазной облас ти диаграммы состояния конкретного сплава. В соответствии .с этим конкретиз руются режимы наводораживания по плотности тока р-12 М А/дм и времени 5-40 мин. Способ осуществляется следующим образом. Образец сплава ) насыщают водородом, вьщеляющимся при электролизе 4%-ного раствора Ма Р . 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 насьпцение образца водородом до О,О2 вес.%, т.е. концентрацию, необходимую для получения гидридной азы в двухфазной области. Затем наводораженную заготовку подвергают деформированию на 5О% при комнатной температуре до сечения 0,7 мм. Потом вновь производят насьщ1ение водородом до 0,02 вес.% при том же режиме навоДораживания и затем осуществляют повторную деформацию со степенью .50% от преЧ дыдущего размера до сечения образца . 0,5 мм. Механические свойства определяютпо результатам испытаний на разрьганой , машине Инстрон с автоматической регистрацией диаграммы растяжения. Скорость деформации при испытании составляет 3 АЮ с. Фазовый состав образцов изу- чают методом рентгеноструктурного анализа.. Результаты испытаний механических свойств металла после осуществления предлагаемого способа составляют: ус-ловный предел « 6О П/м ; предел прочности оц 8О относительное, удлинение S 28%. В табл. 1 приведены режимы наводороживания, необходимые для получения требуемой степени насьпиения. Предлагаемый способ осуществлен также на гидридообразующих сплавах на основе палладия Pd dnS РЗ VV5,PdPl . и чистом палладии (). Результаты испытаний приведены в табл. 2. Технико-экономический эффект предлааемого способа обработки гвдрндообраующих сплавов на основе палладия залючается в повышении всего комплекса еханических свойств в 2-3 раза; эконоии доротхютоящих сплавов палладия улучением качества обработанных сплавов повышением долговечности иЛ-отовляемых з них устройств и упрощении технологии существления способа исключением оконательной операции процесса - удалением одорода.

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.

Плотность тока,

Время наводораживания, А/дм

6 5 0,02

Таблица 1

Степень насьш.1ения водоминродом, вес. %

8,5

25

0,1

Таблица 2