Вивчення механізмів трІщиноутворення на композитах вольфраму за трьохточковою методикою

Анотація

Метою даного дослідження є оцінка температури крихко-в’язкого переходу та вивчення мікроструктури зломів
мініатюризованих композитів вольфраму методом трьохточкового згину. Вольфрам та композити вольфраму – найкращі
технічні кандидати для виготовлення дівертору в майбутньому термоядерному реакторі ITER (International Thermonuclear
Experimental Reactor). Ці матеріали мають найвищу точку плавлення в порівнянні з іншими матеріалами, тому це кандидати
матеріалів для зовнішнього шару дівертору повернутого до плазми. Оскільки температура плазми в ITER становить від
150×106 ℃ до 300×106 ℃, тому важливим є саме вивчення впливу температури на матеріали.
Вплив температури на композити вольфраму досліджувався методом трьохточкового згину в температурному інтервалі
100-600 °C. Були досліджені три типи матеріалів: перший тип – чистий вольфрам (W > 99,97%), виготовлений на замовленню
Євросоюзу та Китаю для побудови Міжнародного Експериментального Термоядерного Реактору: IGP та два лабораторних
типи: W - 0.5%ZnC, W - 2%Y2O3. Діапазони температур крихко-в’язкого переходу залежать від типу матеріалу, орієнтації
зерен та прокатки. IGP і W - 0,5% ZnC були прокатані та випробувані у двох різних орієнтаціях зерен (L і T): WZC_L,
WZC_T, IGP_L, IGP_T. Показано, що температурний перехід від крихкого до пластичного руйнування відбувається різко
для композитів WZC_L (120-180 °C) і IGP_L (160-180 °C), повільніше для WZC_T (260-380 °C) і (350-500 °C). Встановлено,
що межа текучості зменшується лінійно з температурою. Досліджувані матеріали з L-орієнтацією зерен мають більш високу
еластичність і вищу межу міцності. В роботі досліджено три типи руйнування: транскристалічний тип (WZC_L, WZC_T,
IGP_L, IGP_T) спостерігається, коли тріщина в металі проростає через зерна; інтеркристалічний тип (W-YO) руйнування по
міжзеренним границям; або комбінація цих типів – змішане руйнування (WZC_L, WZC_T, IGP_T).