Низкотемпературная пластическая деформация магниевого сплава AZ31 с различной микроструктурой

Abstract

Особенности пластической деформации магниевого сплава AZ31 при растяжении в интервале температур 4,2–295 К изучены в зависимости от микроструктуры, формирующейся после литья под давлением (SC) и после интенсивной пластической деформации (SPD) путем горячей прокатки и равноканального углового прессования. В результате SPD уменьшается средний размер зерна и образуется текстура, благоприятная для скольжения дислокаций в базисной плоскости. Обнаружено, что в области температур 4,2–25 К пластическая деформация становится неустойчивой (скачкообразной), а скачки напряжения в SPD поликристалле больше, чем в SC. Температурная зависимость предела текучести сплава характерна для термофлуктуационного открепления дислокаций от короткодействующих препятствий. Соотношение пределов текучести SPD и SC поликристаллов при фиксированной температуре объясняется упрочнением за счет измельчения зерна и разупрочнением вследствие благоприятной текстуры. С измельчением зерна скорость деформационного упрочнения поликристалла уменьшается, однако его пластичность (деформация до разрушения) увеличивается благодаря текстуре. Скоростная чувствительность напряжения течения сплава при T ≤ 100 К не зависит от микроструктуры и определяется пересечением дислокаций «леса». С увеличением температуры в интервале 150–295 К скоростная чувствительность увеличивается вследствие активации динамического возврата, а также усиления роли диффузионных процессов при пластической деформации микрозернистых материалов.

Особливості пластичної деформації магнієвого сплаву AZ31 при розтягненні в інтервалі температур 4,2–295 К вивчено в залежності від мікроструктури, що формується після лиття під тиском (SC) та після інтенсивної пластичної деформації (SPD) шляхом гарячої прокатки та рівноканального кутового пресування. В результаті SPD зменшується середній розмір зерна та утворюється текстура, сприятлива для ковзання дислокацій в базисній площині. Помічено, що в інтервалі температур 4,2–25 К пластична деформація стає нестійкою (стрибкоподібною), а стрибки напруги в SPD полікристалі більше, ніж в SC. Температурна залежність границі плинності сплаву характерна для термофлуктуаційного відкріплення дислокацій від короткодіючих перешкод. Співвідношення границь плинності SPD та SC полікристалів при фіксованій температурі пояснюється зміцненням внаслідок подрібнення зерна та знеміцненням за рахунок сприятливої текстури. З подрібненням зерна швидкість деформаційного зміцнення полікристала зменшується, однак його пластичність (деформація до руйнування) збільшується завдяки текстурі. Швидкісна чутливість напруження плину сплаву при T ≤ 100 К не залежить від мікроструктури та визначається перетином дислокацій «лісу». Зі збільшенням температури в інтервалі 150–295 К швидкісна чутливість збільшується внаслідок активації динамічного повернення, а також посиленням ролі дифузійних процесів при пластичній деформації мікрозернистих матеріалів.

The features of plastic deformation of magnesium alloy AZ31 by tension in the temperature range 4,2–295 K are examined depending on its microstructure after squeeze casting (SC) and severe plastic deformation (SPD) via hot rolling and equal channel angular pressing. The SPD processing results in decrease of grain size and formation of a texture favorable for basal dislocations glide. It is found that in the temperature range 4.2–25 K the plastic deformation becomes unstable (serrated) with stress jumps in the SPD alloy greater than in the SC one. The temperature dependence of yield stress of the alloy is typical of thermally activated unpinning of dislocations from short range obstacles. The ratio of yield stresses for SPD and SC samples at given temperature is explained by hardening due to refinement of grain size and softening owing to favorable texture. The work hardening rate of alloy decreases a with grain size, but the ductility (strain to rupture) increases due to texture. The strain rate sensitivity of flow stress at T ≤ 100 K does not depend on alloy microstructure and is determined by intersections with forest dislocations. As the deformation temperature increases in the range 150–295 K, the strain rate sensitivity rises owing to activation of dynamic recovery and contributions of diffusion processes under plastic deformation of fine-grained materials.