Аномальный рост зерен в сверхпроводящей керамике YBa2Cu3O7-x при высокотемпературной деформации

Д.Б. Кабирова1, В.В. Павлова2, М.Ф. Имаев3
1Институт проблем сверхпластичности металлов РАН, ул. С. Халтурина, 39, 4500001, Уфа, Россия
2Уфимский государственный авиационный технический университет, ул. К. Маркса 12, 450008, Уфа, Россия
3Башкирский государственный университет, ул. З. Валиди, 32, 450076, Уфа, Россия
Аннотация
Рассматривается формирование бимодальной микроструктуры в высокотемпературной сверхпроводящей керамике YBa2Cu3O7−x, подвергнутой высокотемпературной деформации кручением под давлением. Показаны аномально  крупные  зерна  в  керамике  Y123  после  КГД   (a)  прямолинейной формы;     (b) криволинейной   формы.В высокотемпературной сверхпроводящей керамике YBa2Cu3O7-х, подвергнутой высокотемпературной деформации кручением под давлением при температуре Тд=1008oС, формируется бимодальная микроструктура. Возникновение второго максимума связано с образованием аномально крупных зерен, длина которых достигает 300-500 мкм. Толщина таких зерен незначительно отличается от толщины зерен мелкозернистой матрицы. Увеличение скорости охлаждения после деформации слабо влияет на длину и плотность n аномально крупных зерен, что свидетельствует о том, что такие зерна формируются именно при деформации. Размер зерен крупной фракции монотонно увеличивается с ростом угла кручения α, в то время как их плотность n растет лишь до определенного угла кручения α=25о, после чего резко падает. Величина α, выше которого значение n резко уменьшается, соответствует моменту формирования острой текстуры со степенью ориентации базисных плоскостей F ≥ 0,95. Причины образования и особенности роста аномальных зерен объяснены на основе представлений о росте зерен, стимулированном зернограничным проскальзыванием. Межзеренное проскальзывание при деформации керамики приводит к возникновению в зернах наклепанных участков, залечивание которых происходит благодаря локальной миграции границ зерен. По-видимому, аномальные зерна появляются в местах локализации наиболее интенсивного межзеренного проскальзывания. По мере увеличения α текстура растет, степень свободы движения зерен уменьшается, поэтому уменьшается возможность аккомодации проскальзывания соседних зерен. Уменьшение степени свободы движения зерен приводит к росту количества наклепанных участков и степени деформации в них, что сопровождается ростом n и размеров аномальных зерен. При достижении некоторого критического уровня текстуры (F≈0,95 при α≥25о) возможность релаксации напряжений за счет локальной миграции исходных зерен исчерпываются, и начинается динамическая рекристаллизация аномальных зерен. Поэтому при α≥ 25о плотность аномальных зерен резко уменьшается.
Получена: 30 октября 2016   Исправлена: 02 ноября 2016   Принята: 14 ноября 2016
Просмотры: 73   Загрузки: 17
Ссылки
1.
J. Ciulik, E. M. Taleff. Dynamic abnormal grain growth: A new method to produce single crystals // Scripta Materialia. 2009. Vol. 61. P. 895 – 898.
2.
N. A. Pedrazas, T. E. Buchheit, E. A. Holm E. M. Taleff. Dynamic abnormal grain growth in tantalum // Materials Science & Engineering A 610 (2014) 76 – 84.
3.
D. C. Larbalestier, S. E. Babcock, X. Y. Cai, M. B. Field, Y. Gao, N. F. Heing, D. L. Kaiser, K. Merkle, L. K. Williams, N. Zhang. Electrical transport across grain boundaries in bicrystals of YBa2Cu3O7‑δ // Physica C. 1991. Vol. 185 – 189. P.315 – 320.
4.
Juh-Lih Wang, X. Y. Cai, R. J. Kelley, M. D. Vaudin, S. E. Babcock, D. C. Larbalestier Electromagnetic coupling character of [001] twist boundaries in sintered Bi2Sr2CaCu2O8+x bicrystals // Physica C. 1994. Vol. 230. P.189 – 198.
5.
V. Y. Gertsman. Coincidence site lattice misorientations of crystals in orthorhombic systems, with application to YBa2Cu3O7 // Scripta Metallurgica et Materialia. 1992. Vol. 27. P.291 – 296.
6.
Имаев М. Ф., Кабирова Д. Б., Павлова В. В. Аномальный рост зерен в керамике Y123 при деформации // Открытая школа-конференция стран СНГ «УМЗНМ– 2014.», г. Уфа, с. 131.
7.
Имаев М. Ф., Кабирова Д. Б. Формирование базисной текстуры при горячей деформации ВТСП керамики YBa2Cu3O7‑x // Перспективные материалы. 2009. Вып.7. С. 124 – 129.
8.
Imayev M. F., Kazakova D. B., Gavro A. N., Trukhan A. P. Grain growth in a YBa2Cu3Oх superconductive ceramics // Physica C. 2000. Vol. 329. P. 75 – 87.
9.
Wilkinson D. S., Caceres C. H. On the mechanism of strain-enhanced grain growth during superplastic deformation //Acta Metallurgica. 1984. Vol. 32. No 9. P. 1335 – 1345.
10.
V. V. Astanin, O. A. Kaibyshev, S. N. Faizova Cooperative grain boundary sliding under superplastic flow // Scripta Metallurgica et Materialia. 1991. Vol. 25. P. 2663 – 2668.
11.
H. Muto, Y. Takahashi, T. Futami, M. Sakai Cooperative grain-boundary sliding in polycrystalline ceramics // Journal of the European Ceramic Society. 2002. Vol. 22. P. 2437 – 2442.