Молибдена полученного

Максимальное значение работы выхода электронов в вакууме монокристаллов молибдена получается с плоскости {110} — 4,9—5,1 эВ. Монокристаллы молибдена с кристаллографическими плоскостями {НО} и {100} на рабочей поверхности эмиттера обладают наибольшей работой выхода электронов в вакууме по сравнению с другими гранями монокристалла. Существенно, что монокристаллы молибдена ориентации {110} обладают более высокой работой выхода электронов (почти на 17% по сравнению с поликристаллическим молибденом такого же химического состава). По этой причине применение монокристаллов молибдена с кристаллографической ориентацией {110} на поверхности катода весьма перспективно с точки зрения повышения эффективности работы ТЭП и повышения КПД преобразователя.

Механические свойства монокристаллов молибдена ориентации <Ш> при различном числе проходов зоны п [9]

В настоящее время ведутся работы по изучению возможности создания катодов и анодов ЭГК ядерных ТЭП из монокристаллического молибдена с кристаллографической плоскостью {110} на поверхности эмиттера. Возможность проведения этих работ обусловлена успешным получением крупных монокристаллов молибдена. Поскольку в разрабатываемых проектах ядерных ТЭП [44, 69, 110, 115, 116, 130, 150/ 151, 159] рассматривается трубчатая конструкция электрогене-рирующих каналов, то одним из возможных путей ее создания из монокристаллов является гибка монокристаллических пластин молибдена ориентации {110} с последующей сваркой в трубы. Второй путь создания монокристаллических трубчатых каналов — это вырезка их непосредственно из крупных монокристаллов ориентации <111>, так как они имеют наибольший набор кристаллографических граней {110} в рабочей плоскости трубьь И, наконец, третий путь состоит в получении монокристаллических труб заданных размеров непосредственно-при выращивании монокристаллов с выводом на поверхность трубы плоскости грани {ПО}.

Пластическая обработка. Монокристаллы молибдена ориентации {110} <110> промышленной чистоты, деформированные в. кристаллографической плоскости {110} в кристаллографическом направлении <110>, легко разрушаются при прокатке [135, 136J. Ни один из монокристаллов не удалось прокатать с обжатием больше 20%. При такой деформации уширение образцов составляло около 10%. По данным других исследователей [39, 121, 126, 209], монокристаллы; молибдена {110} <110> прокатывали без разрушения до большей степени деформации. Монокристаллы молибдена ориентации {ПО} <110>, полученные осаждением из газовой фазы [126], выдерживали большую степень деформации, однако по краям деформированного образца наблюдали глубокие трещины. На кривых деформационного упрочнения видно непрерывное возрастание упрочнения при прокатке, причем более значительное по сравнению с деформированными кристаллами других ориентации: {001} <110>, {001} <100> и {110} <100> (рис. 4.8) [121, 126, 135, 136, 209].

Монокристаллы молибдена ориентации. {110} <001> легко поддавались прокатке при комнатной температуре без разрушения с обжатием до 70% [24, 135, 136]. С ростом степени пластической деформации постепенно увеличивается предельная разориентация субзерен монокристаллов молибдена [24, 39, 40].

Монокристаллы молибдена ориентации {001} <100>, по одним данным, были хрупкими и ни один из них не удалось прокатать с обжатием более 45% (135]. По другим данным {39], их прокатывали без разрушения до большей степени деформации (см. рис. 4.8). Исходная монокристалльная ориентация {001} <100> сохранялась при прокатке до 40% деформации.

Изменение направления пластической деформации монокристалла с <100> на <110> в той же кристаллографической плоскости <001> привело к тому, что монокристаллы молибдена ориентации {001} <110> оказались пластичными при прокатке, выдерживали пластическую деформацию с обжатием до 90% без растрескивания и при значительном обжатии при прокатке (80%) сохраняли первоначальную монокристалльную структуру {001} <110> [24, 39, 93, 121, 126, 135, 136, 148, 209]. Твердость, полуширина рентгеновских линий увеличиваются только на первых 10—15% деформации, хотя при дальнейшей деформации наблюдается непрекращающаяся фрагментация субструктуры [135, 136]. .Дифракционное электронно-микроскопическое исследование показало, относительно равномерное распределение IB объеме деформированного на 80% материала сплетений и клубков дислокаций [39, 148].

Условия деформации сильно влияют на характер деформирующейся структуры, текстуры и сохранения монокристалльно-го строения, при этом степень влияния зависит от ориентации монокристалла. При холодной прокатке тонких монокристаллов молибдена 20 различных ориентации с очень малыми обжатиями за проход (около 0,001 мм) сохранилась их исходная ориентация (степень конечной деформации составляла 85%), что не характерно для обычной прокатки с обжатиями около 0,1 мм за проход [87]. Прокатка монокристаллов ориентации {001} <110> с разовой деформацией от 3 до 50% не влияет на монокристалльное строение деформированного материала [136], однако реверсивность направления деформации при прокатке кристаллов этой же ориентации вызывает образование сложной текстуры деформации {001} <110> + {112} <110> [126], которая свойственна лишь для поликристаллического молибдена [6, 126, 139]. Если у монокристаллов молибдена ориентации {110} <001> после прокатки по одному режиму с конечным обжатием 70% сохраняется структура {110} <001>, ко-

В деформированных монокристаллах молибдена ориентации {001} <110> при отжиге разупрочнение происходит путем возврата и по механизму полигонизации [24], т. е. выстраивания

Рис. 4.9. Изменение микротвердости Я(д, и полуширины линии (004), прокатанного на 50% монокристалла молибдена ориентации {001} <110> при изохронном отжиге [24]

Рис. 4.10. Микроструктура прокатанного на 70% монокристалла молибдена ориентации {001} <110> после отжига (Х120) [24]:

Рис. 7. Влияние величины зерна на хладноломкость молибдена, полученного методом порошковой металлургии: 1 — зерно № 3—4; 2 — зерно N5 7—8.

Рис. 2. Влияние теми-ры испытания на механич. свойства деформированного молибдена, полученного дуговым методом.

ПРУТКИ МОЛИБДЕНОВЫЕ — полуфабрикаты, изготовляемые из спеченного молибдена, полученного порошковой металлургией, и из литого молибдена и его сплавов, выплавляемого в электродуговых вакуумных печах.

По данным работы [86], при испытании в атмосфере водорода при температуре 870° С и напряжении 10,5 кгс/мм2 скорость ползучести молибдена, полученного методами порошковой

Сплавы па основе молибдена, полученного электродуговой плавкой,

Рис. 8. Кованое кольцо из молибдена, полученного элсктро-дуговой плавкой («Клаймакс молибденум компани оф Мичиган»).

Рис. 12. Предохранительный кожух и бугель для клапана, работающего в серной кислоте при высоких температурах, кованые из молибдена, полученного электродуговой плавкой («Нью Инг ланд взяв корпорейшн»).

Р и с. 13. Кованый корпус клапана из молибдена, полученного электродуговой плавкой, для работы в серной кислоте при высоких температурах (кНью Ингланд вэлв корпорейшн»).

Сплавы па основе молибдена, полученного электродуговой плавкой, подвергались тщательному испытанию в ракетных двигателях с целью установления возможности их применения для направляющих рабочих лопаток и турбин, так же как и в деталях форсажных камер. В этих случаях необходимы защитные покрытия, предотвращающие окисление. С успехом выдержали испытание лопатки турбин, изготовленные из плакированного молибденового листа, и лопасти винтов, откованные из профильной болванки и затем покрытые защитным слоем.

Однако тугоплавкие металлы имеют и недостатки. Прежде всего они склонны к хрупкому разрушению, так как им присуща высокая температура хладноломкости. Примеси внедрения, такие, как С, N, Н, О, еще более повышают ее, В табл. 8.12 приведены данные по влиянию примесей внедрения на температуру перехода к хрупкому состоянию для тугоплавких металлов. Как видно, содержание примесей определяется способом получения металла. Наиболее чистые металлы, получаемые зонной очисткой, имеют порог хрупкости в области минусовых температур и хорошую пластичность при комнатной температуре. Так, если для металлокерамического молибдена температура перехода в хрупкое состояние состояние +200 °С, то для молибдена, полученного зонной плавкой в вакууме, порог хрупкости -196 °С. Еще более значительная разница, как видно из табл. 8.12, наблюдается для вольфрама: +500 °С — порог хрупкости для металлокерамического вольфрама и -196 °С — для вольфрама зонной плавки с содержанием углерода менее 0,001%.

Механические свойства. Механические свойства молибдена зависят от его чистоты, технологии изготовления и условий испытания. Типичные значения характеристик механических свойств при разных температурах молибдена, полученного дуговой плавкой и методом порошковой металлургии, приведены в табл. 145.

ПРУТКИ МОЛИБДЕНОВЫЕ — полуфабрикаты, изготовляемые из спеченного молибдена, полученного порошковой металлургией, и из литого молибдена и его сплавов, выплавляемого в электродуговых вакуумных печах.