Ductile-brittle transition in refractory metal alloys containing a dispersed second phase

Abstract

Mechanical properties and peculiarities of fracture surfaces of four dispersion strengthened alloys (Mo1, Nb1, Mo2, and Vl) are investigated in tension in the temperature range from −196 to 1600 °C with a strain rate of 10−3 s−1. At the choice of alloys for investigation two main parameters are taken into account: matrix plasticity and the strength of the matrix-phase interface. It is shown that unlike the scheme of brittle-ductile transition in single-phase alloys, the dispersed second phase causes the appearance of the two additional transition temperature ranges with their characteristic fracture mechanisms. The first of them, where ductile fracture by a “void coalescence” mechanism is observed after small plastic strain, is the most significant peculiarity of ductile-brittle transition in two-phase alloys. The existence of such a range is explained by the fracture (before elastic limit or after some plastic strain) of separate particles or the matrix-phase interface. A generalscheme of ductile-brittle transition in dispersion strengthened refractory alloys is suggested. Die mechanischen Eigenschaften und Besonderheiten der Bruchflachen von vier dispersionsverstarkten Legierungen (Mo1, Nb1, Mo2 und Vl) werden bei Dehnung im Temperaturbereich von −196 bis 1600 °C mit einer Deformationsrate von 10−3 s−1 untersucht. Bei der Wahl der Legierungen fur die Untersuchungen werden zwei Hauptparameter berucksichtigt: Matrixplastizitat und Starke der Grenzflache Matrix-Grenzflache. Es wird gezeigt, das im Gegensatz zum Schema des Ubergangs sprode-duktil in Einphasenlegierungen, die disperse zweite Phase das Auftreten der beiden zusatzlichen Bereiche der Ubergangstemperatur mit ihren charakteristischen Bruchmechanismen hervorruft. Der erste, in dem duktiler Bruch durch einen „Hohlraumverschmelzungs”-Mechanismus nach geringer plastischer Dehnung beobachtet wird, ist die bedeutendste Besonder-heit des Ubergangs duktil-sprode in Zweiphasen-Legierungen. Die Existenz eines solchen Bereichs wird erklart durch den Bruch (vor der elastischen Grenze oder nach geringer plastischer Dehnung) von separaten Teilchen oder der Grenzflache Matrix-Phase. Ein allgemeines Schema des Uberganges duktil-sprode in dispersionsverstarkten, schwerschmelzenden Legierungen wird vorgeschlagen.