Кириллов, Владимир Анатольевич. Закономерности формирования прочностных и пластических свойств ОЦК монокристаллов Fe-Cr-Co-Mo

Короткий опис

Кириллов, Владимир Анатольевич. Закономерности формирования прочностных и пластических свойств ОЦК монокристаллов Fe-Cr-Co-Mo : диссертация ... кандидата физико-математических наук : 01.04.07 / Кириллов Владимир Анатольевич; [Место защиты: Том. гос. ун-т].- Томск, 2010.- 144 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-1/121

ОАО «Научно-производственный центр «Полюс»
ОСП «Сибирский физико-технический институт имени академика В.Д. Кузнецова
Томского государственного университета»
На правах рукописи
04201100398
Кириллов Владимир Анатольевич
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ
ПРОЧНОСТНЫХ И ПЛАСТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
ОЦК МОНОКРИСТАЛЛОВ Ее-Сг-Со-Мо
01.04.07 — физика конденсированного состояния
Диссертация на соискание ученой степени
кандидата физико-математических наук
Научный руководитель:
доктор физ.-мат. наук, профессор
Чум л я ков Ю.И.
Научный консультант:
доктор физ.-мат. наук, профессор
Коротаев А. Д.
Томск — 2010
СО ДЕРЖАНИЕ
Введение 4
Глава 1. Закономерности пластической деформации и разрушения
ОЦК-материалов 10
1.1 Влияние легирования на структуру ядра и механизмы деформации в ОЦК-кристаллах 10
1.2 Двойникование в ОЦК-кристаллах 29
1.3 Влияние двойникования на разрушение 36
1.4 Прочностные и пластические свойства спинодальных сплавов на основе системы Ге-Сг 43
Глава 2. Постановка задач исследования, материал исследования и методика эксперимента 54
2.1 Постановка задач исследования 54
2.2 Материал исследования и методика эксперимента 58
2.3 Определение действующих скалывающих напряжений при одноосной деформации с учетом геометрического упрочнения или разупрочнения 59
Глава 3. Ориентационная и температурная зависимость критических скалывающих напряжений и механизмы пластического течения в спинодальных ОЦК-монокристаллах Ге-Сг-Со-Мо 61
3.1 Экспериментальное исследование критических скалывающих напряжений и механизмов пластического течения в спинодальных ОЦК-монокристаллах Ге-Сг-Со-Мо 61
3.2 Физическая природа деформационного двойникования и высокотемпературной ориентационной зависимости критических скалывающих напряжений в спинодальных монокристаллах Ре-Сг-Со-Мо 67
Глава 4. Деформационное упрочнение спинодальных ОЦК-монокристаллов Ре-Сг-Со-Мо 80
4.1 Экспериментальное исследование упрочнения при пластическом течении монокристаллов Ре-Сг-Со-Мо 80
4.2 Деформационное упрочнение при скольжении в спинодальных монокристаллах Ре-Сг-Со-Мо 86
4.3 Упрочнение монокристаллов Ре-Сг-Со-Мо при деформационном двойниковании 91
4.4 Упрочнение монокристаллов Ре-Сг-Со-Мо при совместном действии двойникования и скольжения 108
Глава 5. Разрушение спинодальных ОЦК-монокристаллов Ре-Сг-Со-Мо 115
5.1 Экспериментальное исследование разрушения монокристаллов Ре-Сг-Со-Мо 115
5.2 Анализ факторов, определяющих ориентационную зависимость температуры хрупковязкого перехода монокристаллов Ре-Сг-Со-Мо 120
5.3 Высокотемпературное разрушение сколом спинодальных монокристаллов Ре-Сг-Со-Мо 125
Выводы 128
Список литературы

Список літератури

Выводы
1. Температурный интервал механического двойникования в монокристаллах Ре-Сг-Со-Мо, расширяющийся при спинодальном расслоении, распространяется на все температуры Т < 833 К. Пластическое течение кристаллов с достаточно высоким фактором Шмида двойникующего сдвига начинается с двойникования, сменяющегося после некоторого деформационного упрочнения скольжением. Степень деформации двойникованием, зависящая от амплитуды расслоения и ориентации кристалла, может достигать 10-15 %, что значительно выше ранее наблюдавшихся в железе и сплавах на его основе значений. Ориентационная область доминирования двойникования расширяется при росте амплитуды расслоения, заполняя большую часть стандартного стереографического треугольника как при растяжении, так и при сжатии. Наблюдается зависимость механизма деформации от знака нагружения (растяжение или сжатие): пластическое течение, происходящее скольжением, при смене знака нагружения начинается с двойникования. _
2. В результате спинодального расслоения монокристаллов Бе-Сг-Со- Мо ориентационная зависимость критических скалывающих напряжений т^, присущая низкотемпературной деформации ОЦК-кристаллов, • распространяется на температуры атермического скольжения Т > То ~ 373 К
вплоть до Т—833К. Эта зависимость проявляется, во-первых, в том,, что кристаллы антидвойниковых ориентаций деформируются скольжением, а двойниковых - двойникованием, для которого Ткр существенно ниже, чем для ■ скольжения. Во-вторых, критические скалывающие напряжения
? скольжения Ткр в кристаллах двойниковых ориентаций, определенные по
’■ первому появлению- скольжения после двойникования, ниже, чем ткр
скольжения в кристаллах антидвойниковых ориентаций. Как проявление ориентационной зависимости т^ в монокристаллах Ре-Сг-Со-Мо . наблюдается асимметрия т^ относительно знака нагружения.
3. С ростом амплитуды расслоения происходит значительное снижение деформационного упрочнения при скольжении в монокристаллах Fe-Cr-Co- Мо. Максимальное значение коэффициента деформационного упрочнения 9= dx/dy при одиночном скольжении определяется- преимущественно действующими скалывающими напряжениями, независимо от ориентации, структурного состояния и температуры. В широком интервале температур Т < 833 К в различных структурных состояниях и ориентациях выполняется универсальная зависимость величины максимального коэффициента деформационного упрочнения при одиночном скольжении dx/dy = В/т. Коэффициент пропорциональности В не зависит от ориентации, структурного состояния кристалла и температуры.
В высокопрочных состояниях при значительном дополнительном действии геометрического разупрочнения (например, при растяжении в направлениях (144)-(111)) происходит вырождение кривых течения о(е): их наклон падает до нулевого значения, и пластическое течение теряет устойчивость после £ = 1-т2 %.
4. При пластическом течении двойникующихся монокристаллов Fe-Cr- Со-Мо проявляются стадия двойникования, стадия двойникования и скольжения, стадия скольжения. Коэффициент деформационного упрочнения 9 имеет высокие значения, когда двойники пересекаются двойниками и скольжением с другим направлением сдвига. При взаимодействии двойников со скольжением уменьшается их объемная доля в результате возвращения в матричную ориентацию и 9 снижается. При взаимном пересечении двойников также происходит возвращение их объемов в матричную ориентацию, наблюдается вторичное двойникование.
5. При спинодальном расслоении монокристаллов Fe-Cr-Co-Mo с 1
ростом деформирующих напряжений и активизацией высокотемпературного двойникования на 150 К по сравнению с твердым раствором повышается нижняя температура хрупковязкого перехода и до 400 К расширяется его температурный интервал. Низкая поверхностная энергия плоскости (001) и высокие локальные напряжения при двойниковании определяют большую долю скола в изломе и более высокие температуры хрупковязкого перехода в кристаллах с осью растяжения [001] по сравнению с кристаллами других ориентаций во всех структурных состояниях.
6. По причине устойчивости вершины трещины к эмиссии дислокаций в спинодальных ОЦК-монокристаллах Бе-Сг-Со-Мо разрушение сколом наблюдается не только при Т < То, но и в области атермического скольжения, вплоть до 673 К.
При разрушении сколом монокристаллов Бе-Сг-Со-Мо ориентаций, близких к кубической, происходит эмиссия двойников вершиной трещины, создающая характерные ступени на поверхности излома, текстура которых зависит от направления фронта трещины.