Особенности ползучести и механизмы пластической деформации поликристаллического гафния в интервале температур 77…650 К

Abstract

Изучены особенности ползучести поликристаллического гафния в интервале температур 77…650 К, и с помощью термоактивационного анализа определен тип препятствий, контролирующих пластическое течение материала. На основании этого проанализированы механизмы, ответственные за пластическую деформацию гафния в данной области температур. Показано, что наблюдаемая ползучесть является термически активированным процессом и при всех температурах, кроме азотной, описывается степенным законом, что свидетельствует о динамическом равновесии между процессами упрочнения и возврата во время деформации. Протекание этих процессов обусловлено совместным действием трех механизмов – поперечного скольжения, диффузионной ползучести и зернограничного проскальзывания. Вклад каждого из этих механизмов в общую деформацию материала зависит от температуры испытания, уровня приложенных напряжений и размера зерна. Так, уменьшение размера зерна до 10 мкм приводит к преобладанию скольжения по границам зерен, что позволяет говорить о проявлении сверхпластической деформации.

Вивчені особливості повзучості полікристалічного гафнію в інтервалі температур 77...650К і за допомогою термоактіваційного аналізу визначено тип перешкод, контролюючих пластичну течію матеріалу. На підставі цього проаналізовані механізми відповідальні за пластичну деформацію гафнію в цій області температур. Показано, що спостережувана повзучість є термічно активованим процесом і при всіх температурах, окрім азотної, описується степінним законом, що свідчить про динамічну рівновагу між процесами зміцнення і повернення під час деформації. Протікання цих процесів обумовлено сумісною дією трьох механізмів - поперечного ковзання, дифузійної повзучості та прослизання по межам зерен. Внесок кожного з цих механізмів в загальну деформацію матеріалу залежить від температури випробування, рівня прикладених напруг і розміру зерна. Так зменшення розміру зерна до 10 мкм приводить до переважання ковзання по межах зерен, що дозволяє говорити про прояв надпластичної деформації.

Characteristics of creep of polycrystalline hafnium in the temperature range 77...650К are studied and with the help of thermoactive analysis the type of the barriers controlling plastic flow of a material is defined. Ground it mechanisms responsible for plastic strains of hafnium in this range of temperatures are analyzed. It is shown, that observable creep is thermally activated process and at all temperatures, except for nitrogenous, is featured by the power law that testifies to dynamic equilibrium between processes of a strengthening and recovery during a strain. Action of these processes is stipulated by combined action of three mechanisms - transversal slipping, diffusive creep and slipping at the grain boundaries. The contribution of each of these mechanisms to a total strain of a material depends on test temperature, level of applied stress and grain size. So decrease of a grain size up to 10 µm results in predominance of slipping at the grain boundaries, that allows to speak about exhibiting a superplastic strain.