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Void growth in tungsten wire

1988; University of Toronto Press; Volume: 36; Issue: 9 Linguagem: Alemão

10.1016/0001-6160(88)90196-4

1878-0768

C. L. Briant, J. L. Walter,

Hydrogen embrittlement and corrosion behaviors in metals

This paper presents a study of void growth in tungsten wire. This wire contains potassium bubbles which are used to control grain growth and morphology at elevated temperatures. Voids grow on the grain boundaries of this wire when it is operated in a lamp or heated in an uncoiled configuration. It was found that void growth was accelerated as the temperature of the wire, the stress on the wire and the amount of oxygen in the environment were increased. It was also found that in the lamps operated without an externally applied stress (i.e. other than gravitational forces), voids did not grow unless there was a population of potassium bubbles with diameters greater than 0.08 μm. Based on these observations, it is proposed that the voids grow by creep. The larger pre-existing potassium bubbles serve as nuclei for these creep voids, since the low stresses and high temperatures preclude mechanically assisted nucleation at the high temperatures of lamp operation. It is also proposed that grain boundary sliding is an important source of stress in causing the voids to grow. Model calculations are used to support these conclusions. Cet article présente une étude de la croissance des cavités dans un fil de tungstène. Ce fil contient des bulles de potassium que l'on utilise pour contrôler la croissance et la morphologie du grain aux températures élevées. Les cavités croissent sur les joints de grains de ce fil quand il fonctionne dans une lampe ou quand il est chauffé dans une configuration déroulée. La croissance des cavités est accélérée quand on augmente la température du fil, la contrainte sur le fil et la quantité d'oxygène dans l'environnement. On trouve en outre que dans les lampes qui fonctionnent sans l'application d'une contrainte extérieure (c'est-à-dire), une contrainte autre que les forces de gravitation), les cavités ne croissent pas à qu'il n'y ait une population de bulles de potassium de diamètre supérieur à 0,08 μm. En nous basant sur ces observations, nous suggérons que les cavités croissent par fluage. Les plus grosses bulles préexistantes de potassium servent de germes pour ces cavités de fluage, car les faibles contraines et les températures éleées excluent une germination mécaniquement assistée pour les hautes température de fonctionnement de la lampe. Nous proposons également que le glissement intergranulaire est une source importante de contrainte qui peut faire croître les cavités. Nous utilisons des calculs de modélisation pour confirmer ces conclusions. In dieser Arbeit wird das Hohlraumwachstum in wolframdraht untersucht. Dieser Draht enthält Kaliumblasen, mit denen Kornwachstum und -form bei erhöhten Temperaturen kontrolliert werden. Hohlräume wachsen an den Korngrenzen dieses Drahtes, wenn er in einer Glühlampe betrieben oder ungewendelt erhitzt wird. Das Hohlraumwachstum wurde stärker, wenn die Drahttempertur, die elastische Spannung auf den Draht oder der Saurstoffanteil in der Umgebung erhöht wurden. Auβerdem ergab sich, daβ in den Glühlampen ohne eine äuβere Spannung auf den Draht (d.h. keiner anderen als der Erdanziehung) die Hohlräume nicht wuchsen, auβer es lag eine Ansammlung von Kaliumblasen mit Durchmesser gröβer also 0.08 μm vor. Ausgehend von diesen Beobachtungen wird dargelegt, daβ die Hohläume durch Kriechen wachsen. Die gröβeren, vorher vorhandenen Kaliumblasen dienen also Orte, an denen die Hohlräume nukleieren; die niedrigen Spannungen und die hohen Temperaturen schlieβen einen mechanisch unterstützte Nukleation bei den hohen Betriebstemperaturen der Glühlampe aus. Auβerdem wird gefolgert, daβ die Korngrenzgleitung eine wichtige Spannungsquelle darstellt und so das Wachstum der Hohlräume verursacht. Diese Folgerungen werden mit Modellrechnungen unterstützt.