Скоростная чувствительность напряжения течения ультрамелкозернистого алюминия в интервале температур 4,2-295 К

Abstract

Изучено влияние размера зерна на механизмы взаимодействия дислокаций, контролирующих пластическую деформацию алюминия в интервале температур 4,2-295 К. С этой целью образцы крупнозернистого (КЗ) и ультрамелкозернистого (УМЗ) алюминия, полученного путем равноканального углового прессования, деформировали растяжением с постоянной скоростью ε, а также в режиме циклирования скорости вдоль деформационной кривой. Проведено сравнение влияния температуры на деформационное упрочнение и скоростную чувствительность напряжения течения КЗ и УМЗ материалов. В результате термоактивационного анализа экспериментальных данных показано, что зависимость параметра скоростной чувствительности m = [∂ ln σ /∂ ln ε]T от размера зерна и температуры объясняется изменением дислокационных механизмов, контролирующих пластическую деформацию алюминия. В интервале температур 4,2-40 К пластическая деформация УМЗ и КЗ алюминия обусловлена единым механизмом пересечения дислокаций "леса". В интервале 120-295 К для КЗ и 77-140 К для УМЗ алюминия увеличение параметра m объясняется активацией механизма поперечного скольжения дислокаций. При температурах выше 140 К высокая скоростная чувствительность напряжения и низкая скорость деформационного упрочнения УМЗ алюминия могут быть обусловлены активацией зернограничной диффузии и зернограничным проскальзыванием.

Вивчено вплив розміру зерна на механізми взаємодії дислокацій, що контролюють пластичну деформацію алюмінію в інтервалі температур 4,2–295 К. З цією метою зразки крупнозернистого (КЗ) і ультрадрібнозернистого (УДЗ) алюмінію, який отримано шляхом рівноканального кутового пресування, деформувалися розтягненням з постійною швидкістю ε, а також у режимі циклювання швидкості вздовж деформаційної кривої. Проведено порівняння впливу температури на деформаційне зміцнення та швидкісну чутливість напруги плину КЗ і УДЗ матеріалів. У результаті термоактиваційного аналізу експериментальних даних показано, що залежність параметра швидкісної чутливості m = [∂ ln σ /∂ ln ε]T від розміру зерна та температури пояснюється зміною дислокаційних механізмів, що контролюють пластичну деформацію алюмінію. В інтервалі температур 4,2–40 К пластична деформація УДЗ і КЗ алюмінію обумовлена єдиним механізмом перетину дислокацій «лісу». В інтервалі 120–295 К для КЗ і 77–140 К для УДЗ алюмінію збільшення параметра m пояснюється активацією механізму поперечного ковзання дислокацій. При температурах вище 140 К висока швидкісна чутливість напруги та низька швидкість деформаційного зміцнення УДЗ алюмінію можуть бути обумовлені активацією зернограничної дифузії та зернограничним прослизанням.

The influence of grain size on dislocations interaction mechanisms determining the plastic deformation of aluminum in the temperature range 4.2–295 K was studied. For this purpose the coarse-grained (CG) and ultrafine-grained (UFG) specimens produced by equal-channel angular pressing were deformed in tension at constant strain-rate ε as well as with rate cycling along the σ(ε) curve. The effect of deformation temperature on work hardening rate and strain-rate sensitivity of flow stress is compared for the CG and UFG materials. The thermal activation analysis of the experimental data suggests that the dependence of strain-rate sensitivity parameter m = [∂ ln σ /∂ ln ε]T on grain size and temperature may be attributed to the change of dislocation mechanisms controlling the plastic deformation of aluminum. In the temperature range 4.2–40 K the plastic deformation of CG and UFG materials is governed by the same mechanism of dislocation intersections. In the ranges 120–295 K for CG and 77–140 K for UFG aluminum an increase in the m value results from the activation of dislocation cross-slipping. Above 140 K the grain boundary diffusion and activation of grain boundary sliding may be responsible for a low work hardening and an enhanced strain-rate sensitivity of flow stress of UFG aluminum. PA