Механизмы твердорастворного упрочнения однофазных сплавов на основе Cu-Al и Cu-Mn с сетчатой дислокационной субструктурой
УДК 534+541.1
Аннотация
Методом просвечивающей дифракционной электронной микроскопии проведено исследование дислокационной структуры и накопления дислокаций при деформации поликристаллических ГЦК твердых растворов систем Cu-Al и Cu-Mn. Содержание Al в сплавах Cu-Al варьировалось от 0,5 до 14 ат.%. Содержание Mn в сплавах Cu-Mn изменялось в пределах 0,4 ÷ 25 ат.%. Изучены сплавы с размером зерен в интервале 20 ÷ 240 мкм. Образцы сплавов деформировались растяжением со скоростью 2×10-2c-1до разрушения при температурах 293 К. Структуру деформированных до различных степеней деформации образцов изучали на фольгах на электронных микроскопах при ускоряющем напряжении 125 кВ. Для каждой степени деформации измерялись скалярная плотность дислокаций и ее компоненты: статистически запасенные дислокации ρS и геометрически необходимые дислокации ρG и некоторые другие параметры дефектной структуры.
На примере субструктурного и твердорастворного упрочнения в поликристаллических сплавах Cu-Al и Cu-Mn определены механизмы и их вклады, обусловленные сетчатыми и ячеисто-сетчатыми дислокационными субструктурами (ДСС).
Определена относительная роль различных механизмов в формировании сопротивления деформированию сплавов при разных размерах зерен. Выявлена роль энергии дефекта упаковки (ЭДУ) на величину твердорастворного упрочнения для разных размеров зерен. Рассмотрена и определена не только средняя скалярная плотность дислокаций, но и ее компоненты: статистически запасенные дислокации ρS и геометрически необходимые дислокации ρG.
Найдены зависимости напряжения течения от корня квадратного из плотностей геометрически необходимых дислокаций и плотности статистически запасенных дислокаций.
Скачивания
Metrics
Литература
Механизмы упрочнения твердых тел / под ред. М.Л. Бернштейна. М., 1965.
Strengthening Methods in Crystals. London, 1971.
Конева Н.А., Козлов Э.В., Теплякова Л. А., Гаврилюк В. Г. Роль размера зерен и твердорастворного упрочнения в формировании дислокационных субструктур сплавов Cu-Mn при деформировании // Изв. вузов. Физика. 1996. № 3.
Козлов Э.В., Конева Н.А. Современная картина стадий пластической деформации // Изв. вузов. Физика. 2004. № 8.
Koneva N.A., Popova N.A., Fedorisheva M.V. Effect of grain size on defects density and internal stresses in submicrocrystals // Mat. Sci. Forum. 2010. Vоl. 633–634. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.633-634.605.
Малыгин Г.А. Процессы самоорганизации дислокаций и пластичность кристаллов // Успехи физических наук. 1999. Т. 169.
Бекофен В. Процессы деформации. М., 1977.
Тришкина Л.И., Черкасова Т.В., Клопотов А.А., Потекаев А.И., Кулагина В.В. Влияние состава на эволюцию дислокационной субструктуры в поликристаллических, находящихся в слабоустойчивом состоянии сплавах Cu-Al при пластической деформации // Известия Алт. гос. ун-та. Физика. 2021. № 1 (117). DOI: 10.14258/izvasu(2021)1-09.
Козлов Э.В., Конева Н.А. Современная картина стадий пластической деформации // Изв. вузов. Физика. 2004. № 8.
Kozlov E.V., Koneva N.A. Stages of plastic deformation in metallic nanocrystals //Materials Science Forum. 2011. Vol. 683. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.683.183.
Набаро Ф.Р.Н., Базинский В.С., Холт Д.Б. Пластичность чистых монокристаллов. М., 1967.
Конева Н.А., Козлов Э.В. Закономерности субструктурного упрочнения // Изв. вузов. Физика. 1991. № 3.
Конева Н.А., С.Ф. Киселева, Н.А. Попова, Э.В. Козлов Э.В. Эволюция пластических и упругих составляющих внутренних напряжений в деформированной поликристаллической аустенитной стали // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2016. Т. 13. № 1.
Конева Н.А., Тришкина Л.И., Потекаев А.И., Козлов Э.В. Структурно-фазовые превращения в слабоустойчивых состояниях металлических систем при термосиловом воздействии / под общ. ред. А.И. Потекаева. Томск, 2015.
Салтыков С.А. Стереометрическая металлография. М., 1970.
Конева Н.А. Черкасова Т.В., Тришкина Л.И., Попова Н.А., Громов В.Е., Аксенова К.В. Дислокационная структура и дислокационные субструктуры. Электронномикроскопические методы измерения их параметров. Новокузнецк, 2019.
Yuki. T., Takuro M., Toshihiro T., Setsuo T. Effect of dislocation on the yield stress in ferritic steel under identical dislocation density conditions // Scripta Materialia. 2020. 117.
Shiqi Zhang, Wei Liu, Jifang Wan, R.D.K. Misra, Qiang Wang, Chao Wang The grain size and orientation dependence of geometrically necessary dislocations in polycrystalline aluminum during monotonic deformation: Relationship to mechanical behavior // Materials Science & Engineering. 2020. A 775 DOI: 10.1016/j.msea.2020.138939.
Wang P., Yin T., Qu S. On the grain size dependent working hardening behaviors of severe plastic deformation processed metals // Scripta Materialia. 2020. Vol. 178. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2019.11.028.
Mishra A., Kad B.K., Gregori F., Meyers M.A. Microstructural evolution in copper subjected to severe plastic deformation: Experiments and analysis //Acta Mater. 2007. 55 (1). DOI: 10.1016/j.actamat.2006.07.008.
Dong J.L., Yoon E.Y., Ahn D.H., Park B.H., Park H.W., Park L.J., Estrin Y., Kim H.S. Dislocation density-based finite element analysis of large strain deformation behavior of copper under high-pressure torsion //Acta Mater. 2014. Vol. 76.DOI: 10.1016/j.actamat.2014.05.027.
Copyright (c) 2021 Людмила Ильинична Тришкина , Татьяна Владимировна Черкасова, Анатолий Анатольевич Клопотов , Александр Иванович Потекаев
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
