铱金属的制脆性原理
铱是铂族金属的一员,其熔点高达2443℃,是熔点最高的一种贵金属,化学性质稳定、硬度高、高温性能好,是高温下热强度和热稳定性能最优良的金属,也是唯一拥有极高熔点同时具有很强抗氧化性,并且能在1600℃以上空气中仍有很好力学性能的金属。含铱热电偶在火箭、航天、高温实验中得到广泛应用,fcc结构显示了其很好的力学性能和高温抗腐蚀性,但它也是面心立方金属中的一个特例,表现出脆性断裂模式,在拉应力作用下,经过周期弹性变形后"铱单晶在室温条件下表现出解理现象,铱多晶在室温条件下,甚至在1000℃高温条件下其断裂模式表现出穿晶脆性解理和沿晶脆性断裂的混合模式,对应变速率十分敏感,塑脆转变温度高,加工非常困。
很早以前大家就认为多晶铱中晶间脆性断裂是源于本征特性,尽管存在脆性穿晶断裂,单晶铱在室温下伸长变形可达到70%-80%,而其在室温下的穿晶断裂则是其本征断裂模式。铱及其难溶Ll2金属间化合物源于其电子结构的独特属性-“伪共价”对于金属会产生负的柯西压力,非常高的剪切模量,因此,这些合金有着高的强度和脆性趋向。首先从微观入手,分析铱金属的晶体学参数及结构,分析其能带结构,电子结构,弹性常数,晶格常数等。得出相关结论,铱无论是在宏观塑性方面还是微观性能方面都更接近于脆性非金属硅,与塑性金属金和铜存在较大差异,这是铱室温脆性大的原因之一。