Термоактивационный анализ температурной зависимости напряжения течения в твёрдых растворах с ОЦК-решёткой

Abstract

Проведён сравнительный анализ температурных зависимостей предела текучести поликомпонентных и бинарных твёрдых растворов с ОЦК-ре-шёткой (AlCrFeCoNi, AlTiVCrNbMo, Ti₂₅Zr₂₅Hf₂₅Nb₁₂,₅Ta₁₂,₅, VNbMoTaW, Fe–Cr, Fe–Mo, Fe–W, Cr–Fe), а также некоторых чистых ОЦК-металлов. Методом термоактивационного анализа вычислены значения энергии активации движения дислокаций и активационного объёма. Показано, что, как для бинарных, так и для поликомпонентных твёрдых растворов, характерно увеличение атермической компоненты напряжения течения в сравнении с чистыми ОЦК-металлами. При этом, в сравнении с чистыми металлами, поликомпонентные твёрдые растворы демонстрируют усиление термической составляющей, в то время как для бинарных ОЦК-спла¬вов имеет место ослабление температурной зависимости напряжения течения. Обсуждается природа этого эффекта. Показано, что высокое атермическое твёрдорастворное упрочнение поликомпонентных твёрдых растворов может быть связано с изменением вектора Бюргерса вдоль дислокационной линии (как по длине, так и по направлению) и появлением составляющей, перпендикулярной плоскости скольжения. Наблюдаемое усиление термической составляющей напряжения течения в поликомпонентных ОЦК-твёрдых растворах предположительно обусловлено наличием высокой концентрации точек закрепления термически активируемого дислокационного отрезка атомами элементов, которые имеют высокий уровень размерно-упругого несоответствия по сравнению со средним значением для сплава.

Проведено порівняльну аналізу температурних залежностей межі плинности полікомпонентних і бінарних твердих розчинів з ОЦК-ґратницею (AlCrFeCoNi, AlTiVCrNbMo, Ti₂₅Zr₂₅Hf₂₅Nb₁₂,₅Ta₁₂,₅, VNbMoTaW, Fe–Cr, Fe–Mo, Fe–W, Cr–Fe), а також деяких чистих ОЦК-металів. Методою термоактиваційної аналізи розраховано значення енергії активації руху дислокацій та активаційного об’єму. Показано, що, як для бінарних, так і для полікомпонентних твердих розчинів, характерним є збільшення атермічної компоненти напруження плинности в порівнянні з чистими ОЦК-металами. При цьому, у порівнянні з чистими металами, полікомпонентні тверді розчини демонструють посилення термічної складової напруження плинности, в той час як для бінарних ОЦК-стопів відбувається її послаблення. Обговорюється природа цього ефекту. Показано, що високе атермічне твердорозчинне зміцнення полікомпонентних твердих розчинів може бути пов’язане зі зміною Бюрґерсового вектора уздовж дислокаційної лінії (як за довжиною, так і за напрямком) і появою компоненти, перпендикулярної до площини ковзання. Припускається, що посилення термічної складової температурної залежности межі плинности полікомпонентних ОЦК-твердих розчинів зумовлене наявністю високої концентрації точок закріплення термічно активованого дислокаційного відрізку атомами елементів, які мають високий рівень розмірно-пружньої невідповідности в порівнянні з середнім значенням для стопу.

Comparative analysis of the yield-stress temperature dependences for polycomponent and binary solid solutions with a b.c.c. lattice (AlCrFeCoNi, AlTiVCrNbMo, Ti₂₅Zr₂₅Hf₂₅Nb₁₂,₅Ta₁₂,₅, VNbMoTaW, Fe–Cr, Fe–Mo, Fe–W, Cr–Fe), and some pure b.c.c. metals is carried out. Using the thermoactivation analysis, the values of the activation energy of dislocation movement and the activation volume are calculated. As shown, for the binary and polycomponent solid solutions, an increase in athermal component of a flow stress is characteristic in comparison with pure b.c.c. metals. In this case, in comparison with pure metals, multicomponent solid solutions demonstrate an increasing of the thermal component, while for binary b.c.c. alloys, there is a weakening of the temperature dependence of a flow stress. The nature of this effect is discussed. As shown, high athermal solid-solution hardening of polycomponent solid solutions can be associated with a change of the Burgers vector (by both the length and the direction) along the dislocation line and an appearance of a component perpendicular to the glide plane. The observed increase of the flow-stress thermal component in polycomponent b.c.c. solid solutions is presumably due to the presence of a high concentration of points of fixation of the thermally activated dislocation segment by atoms of elements, which have a high level of size-elastic discrepancy in comparison with an average value for the alloy.