Механизмы твердорастворного упрочнения однофазных сплавов на основе Cu-Al и Cu-Mn с сетчатой дислокационной субструктурой
УДК 534+541.1
DOI:
https://doi.org/10.14258/izvasu(2021)4-09Ключевые слова:
сплавы, твердорастворное упрочнение, дислокационная субструктура, энергия дефекта упаковки, дислокацииАннотация
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-1 до 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
Библиографические ссылки
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.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Izvestiya of Altai State University is a golden publisher, as we allow self-archiving, but most importantly we are fully transparent about your rights.
Authors may present and discuss their findings ahead of publication: at biological or scientific conferences, on preprint servers, in public databases, and in blogs, wikis, tweets, and other informal communication channels.
Izvestiya of Altai State University allows authors to deposit manuscripts (currently under review or those for intended submission to Izvestiya of Altai State University) in non-commercial, pre-print servers such as ArXiv.
Authors who publish with this journal agree to the following terms:
- Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0) that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.
- Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.
- Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
