Деформационное упрочнение и эволюция микроструктуры при одноосном сжатии ультрамелкозернистого циркония в интервале температур 4,2–300 К

Abstract

Механические свойства ультрамелкозернистого (УМЗ) циркония (размер зерен 200 нм), полученного комбинацией экструзии, волочения и отжига, изучены экспериментально при одноосном сжатии в интервале температур 4,2–300 К, проведено сравнение с механическими свойствами крупнозернистого (КЗ) Zr. Изучена эволюция текстуры и микроструктуры Zr в ходе деформации с помощью методов рентгеновской дифракции и трансмиссионной электронной микроскопии. Определены объемные доли сдвойникованного материала для УМЗ и КЗ Zr. Установлено, что при комнатной и более низких температурах двойникование более активно в крупнозернистом цирконии, но при самых низких температурах (4,2 К) наблюдается обратный эффект — увеличение активности двойникования при уменьшении размеров зерен. Обсуждено влияние внутренних напряжений термической анизотропии на процессы двойникования в КЗ и УМЗ цирконии. Проанализировано влияние двойникования на механические свойства УМЗ Zr.

Механічні властивості ультрадрібнозернистого (УДЗ) цирконію (розмір зерен 200 нм), отриманого комбінацією екструзії, волочіння та відпалювання, досліджено експериментально при одноосьовому стиску в інтервалі температур 4,2–300 К, проведено порівняння з механічними властивостями грубозернистого (ГЗ) Zr. Вивчено еволюцію текстури та мікроструктури в ході деформації за допомогою методів рентгенівської дифракції та трансмісійної електронної мікроскопії. Визначено об'ємні частки сдвійникованого матеріалу для УДЗ та ГЗ Zr. Установлено, що при кімнатній і більш низьких температурах двійникування більш активно в грубозернистому цирконії, але при найнижчих температурах (4,2 К) спостерігається зворотний ефект — збільшення активності двійникування при зменшенні розмірів зерен. Обговорено вплив внутрішніх напружень термічної анізотропії на процеси двійникування в ГЗ та УДЗ цирконії. Проаналізовано вплив двійникування на механічні властивості УДЗ Zr.

Mechanical properties of ultrafine-grained (UFG) zirconium (grain size 200 nm), produced by a combination of extrusion, wire drawing and annealing, were studied at temperatures 4.2 – 300 K in uniaxial compression and compared with coarse grained (CG) Zr. The texture and microstructure evolution with increasing strain was examined by using X-ray diffraction and transmission electron microscopy were carried out. Volume fractions of twins have been determined for UFG and CG Zr. It is been found that the activity of twinning is lower in UFG Zr in comparison with CG Zr at ambient and lower temperatures, but the contrary is true for very low temperatures (4.2 K), where twinning increases with decreasing grain sizi. The influence of internal stresses of thermal anisotropy on the processes of twinning in CG and UFG zirconium has been discussed. The effect of twinning on mechanical properties of UFG Zr has been analyzed.