ВЛИЯНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ДЕФОРМАЦИИ НА ЭВОЛЮЦИЮ СТРУКТУРЫ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ЦИРКОНИЯ ПРИ СДВИГЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Л.Ю. Егорова1, Ю.В. Хлебникова1, В.П. Пилюгин2
1Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук, 620990, г. Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 18
21. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук, 620990, г. Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 18
Аннотация
Методом просвечивающей электронной микроскопии проведено исследование образования и последующей эволюции ω-фазы в псевдомонокристаллическом α-цирконии при деформации на наковальнях Бриджмена при комнатной температуре с приложенным давлением до 8 ГПа и угловой скоростью ω=1,0 об/мин, углы поворота наковальни варьировали от φ=0° (деформация осадкой) до N=10 полных оборотов. Обнаружено, что фазовое α→ω превращение происходит не во всем объеме материала, а в областях ранее появившихся деформационных двойников. В участках, где не происходит образование барической ω-фазы, α-фаза сохраняет практически монокристаллическое состояние с повышенной плотностью дислокаций и начальной стадией формирования ячеистой дислокационной структуры. Было выявлено, что деформация циркония до мегапластических величин (е≥5) под давлением инициирует развитие процессов динамической рекристаллизации. Это основано на непосредственных ПЭМ наблюдениях зерен в форме правильных полиэдров с разной степенью дефектности внутренней микроструктуры. Проявление эффекта динамической рекристаллизации в цирконии объясняется низким значением тепловой активности. При достижении степени деформации е≥8 наблюдали стабилизацию структурных элементов, как α- так и ω-фазы. На этом этапе деформации скорость накопления дефектов в теле зерна и движения границы растущего зерна лимитируется соотношением развития взаимоконкурирующих процессов - фрагментации и динамической рекристаллизации. Предельно деформированная сформированная микроструктура состоит из разориентированных на большие углы микрокристаллитов среднего размера 40-50 нм с выраженными гранями. Микрокристаллиты ω-фазы имеют более дефектную внутреннюю микроструктуру в отличие от кристаллитов α-фазы, не содержащих дефектов. Обнаружено наличие ориентационной связи ω и α фаз после мегадеформации, что свидетельствует о реализации обратного ω→α превращения.
Получена: 18 июля 2016   Исправлена: 30 августа 2016   Принята: 07 сентября 2016
Просмотры: 82   Загрузки: 43
Ссылки
1.
Jemieson J. C. Science, 1963, v. 140, p. 72
2.
Tonkov E. Yu. Phase diagrams of elements at high pressure. M.: Science, Home edition of Physical and mathematical literature, 1979. 192 p (in Russian) [Тонков Е. Ю. Фазовые диаграммы элементов при высоком давлении. М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1979. 192 с.]
3.
Hongxiang Zong, Dezhen Xue, Xiangdong Ding and Turab Lookman. Journal of Physics: Conference Series. 2014. V.500. P. 112042
4.
Cerreta E. K., Escobedo J. P., Rigg P. A., Trujillo C. P., Brown D. W., Sisneros T. A., Clausen B., Lopez M. F., Lookman T., Bronkhorst C. A., Addessio F. L.. Acta Materialia. 2013. V. 61. P. 7712 – 7719
5.
Alshevsky Y. L., Kulnitsky B. A., Konyaev Y. S., Osipov M. P. FMM 1984, t.58, vol. 4, pp. 795 – 803 (in Russian) [Альшевский Ю. Л., Кульницкий Б. А., Коняев Ю. С., Усиков М. П. ФММ, 1984, т.58, вып. 4, стр. 795 – 803]
6.
Dobromyslov A. V., Taluts N. I., Demchuk K. M., Martem'yanov A. N. FMM 1988 m. 65, no. 3, pp. 588 – 593 (In Russian) [Добромыслов А. В., Талуц Н. И., Демчук К. М., Мартемьянов А. Н. ФММ 1988, т. 65, вып. 3, стр. 588 – 593]
7.
X. Shen, P. F. Yu, Q. Jing, Y. Yao, L. Gu, Y. G. Wang, X. F. Duan, R. C. Yu, and R. P. Liu. Scripta Materialia 67 (2012) 653 – 656
8.
M. V. Degtyarev, T. I. Chashchukhina, L. M. Voronova, L. S. Davydova and V. P. Pilyugin. The Physics of Metals and Metallography. Vol. 90, No. 6, 2000 p. 604 – 612.
9.
Yu. V. Khlebnikova, V. A. Sazonova, D. P. Rodionov, N. F. Vil’danova, L. Yu. Egorova, Yu. V. Kaletina, I. L. Solodova, and V. M. Umova. The Physics of Metals and Metallography. Vol. 108, No. 3, 2009 р. 254 – 263
10.
B. Srinivasarao, A. P. Zhilyaev, M. T. Pérez-Prado. Orientation dependency of the alpha to omega plus beta transformation in commercially pure zirconium by high-pressure torsion. Scripta Mater. Vol. 65, 2011. No. 3, p. 241 – 244.
11.
Rapperport E. J., Hartley C. S. “Trans. AIME”, v. 218, p. 869 – 877, 1960.
12.
Papirov I. I., Tihinsky G. F. Nature zirconium plastic deformation. Kharkiv, KhPTI Ukrainian Academy of Sciences, 1976, 36 p (in Russian) [Папиров И. И., Тихинский Г. Ф. Природа пластической деформации циркония. Харьков, ХФТИ АН УССР, 1976, 36 стр.]
13.
A. V. Dobromyslov, N. I. Taluts. 1990, № 5, 108 – 115 (In Russian) [А. В. Добромыслов, Н. И. Талуц. ФММ, 1990, № 5, с. 108 – 115]
14.
A. M. Glezer and L. S. Metlov. Physics of the Solid State Vol. 52, No. 6, 2010 p. 1162 – 1169.
15.
V. P. Pilyugin, Yu. V. Khlebnikova, L. Yu. Egorova, T. R. Suaridze, N. N. Resnina, and A. M. Patselov. The Physics of Metals and Metallography. Vol. 116, No. 12, 2015 p. 1203 – 1213.
16.
A. V. Lykov The theory of heat conduction. M.: "High School", 1967. 600 p. (In Russian) [Лыков А. В. Теория теплопроводности. М.: “Высшая школа”, 1967. 600 с.]