Экспериментальное исследование и сравнительный анализ пластичности сплава Ni–18,75 ат.% Fe в крупнозернистом и нанокристаллическом состояниях в области температур 4,2−350 К

Abstract

В интервале температур 4,2–350 К при одноосном сжатии с постоянной скоростью деформирования изучены механические свойства крупнозернистого (КЗ) сплава Ni–18,75 ат.% Fe со средним размером зерен 35 мкм. Получена температурная зависимость условного предела текучести и проанализирован вид деформационных кривых. Для величины пластической деформации ε ≈ 2% получены температурные зависимости деформирующего напряжения, скоростной чувствительности деформирующего напряжения и активационного объема процесса пластической деформации. Термоактивационный анализ экспериментальных данных показал, что пластическая деформация в интервале температур 35–350 К для крупнозернистого сплава имеет термически активированный характер и описывается единым механизмом. Получены эмпирические оценки параметров взаимодействия дислокации с локальными барьерами и оценки величины эффективных и внутренних напряжений. Проведен сравнительный анализ результатов, описывающих закономерности низкотемпературной термически активированной пластической деформации изученного сплава в КЗ и нанокристаллическом (НК) состояниях. Сделан вывод, что в исследованном интервале температур в КЗ состоянии микроскопические барьеры, контролирующие термически активируемое пластическое течение, отличны от барьеров в НК состоянии. Обсуждается спектр локальных препятствий, которые могут определять термически активированную дислокационную пластичность в НК и КЗ состояниях.

В інтервалі температур 4,2–350 К при одновісному стискуванні з постійною швидкістю деформування вивчено механічні властивості крупнозернистого (КЗ) сплаву Ni–18,75 ат.% Fe з середнім розміром зерен 35 мкм. Отримано температурну залежність умовної межі текучості та проаналізовано вид деформаційних кривих. Для величини пластичної деформації ε ≈ 2% отримано температурні залежності деформуючого напруження, швидкісної чутливості деформуючого напруження та активаційного об’єму процесу пластичної деформації. Термоактиваційний аналіз експериментальних даних показав, що пластична деформація в інтервалі температур 35–350 К для крупнозернистого сплаву має термічно активований характер та описується єдиним механізмом. Отримано емпіричні оцінки параметрів взаємодії дислокації з локальними бар’єрами та оцінки величини ефективних і внутрішніх напружень. Проведено порівняльний аналіз результатів, які описують закономірності низькотемпературної термічно активованої пластичної деформації вивченого сплаву в КЗ та нанокристаличному (НК) станах. Зроблено висновок, що в дослідженому інтервалі температур в КЗ стані мікроскопічні бар’єри, що контролюють термічно активовану пластичну течію, відмінні від бар’єрів у НК стані. Обговорюється спектр локальних перешкод, які можуть визначати термічно активовану дислокаційну пластичність в НК і КЗ станах.

The mechanical properties of the coarse grained (CG) Ni–18.75 at.% Fe alloy (the average grain size is 35 µm) were studied in uniaxial compression with a constant rate in the temperature range 4.2–350 K. The temperature dependence of yield stress was measured, and the shape of the stress-strain curves was analyzed. The temperature dependences of flow stress, strain rate sensitivity of flow stress and activation volume of plastic deformation were measured for plastic strain of 2 %. The thermal activation analysis of the experimental data was carried out. It is shown that the plastic deformation of coarse grained alloy in the temperature range 35–350 K has a thermally activated type and it is controlled by the single deformation mechanism. Empirical estimates of the parameters of dislocation interaction with local barriers and the values of effective and internal stresses were obtained. The comparable analysis was carried out of the regularities of the low-temperature thermally activated plastic deformation of the alloy in CG and nanocrystalline (NC) states. It is concluded that the microscopic barriers, controlling the thermally activated plastic flow, are different in NC and CG states. The range of local barriers, which can determine the thermally activated dislocation plasticity in NC and CG states, is discussed.