Закономерности пластической деформации ГПУ-сплавов циркония на различных структурно-масштабных уровнях

• Автор: Полетика, Тамара Михайловна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 342 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ ЦИРКОНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ
1.1. Цирконий и его сплавы: структура и механические свойства
1.1.1 Свойства циркония
1.1.2 Промышленные сплавы циркония
1.1.2.1 Сплавы системы цирконий - ниобий
1.1.2.2 Сплавы системы цирконий-олово
1.1.2.3 Механические свойства сплавов циркония
1.2 Пластическая деформация циркония и его сплавов
1.2.1 Деформация скольжением
1.2.1.1. Энергия дефектов упаковки в а - Zr
1.2.1.2. Критические напряжения сдвига
1.2.1.3. Влияние кислорода
1.2.2 Деформация двойникованием
1.2.3 Текстура
1.2.4 Деформационное упрочнение циркония и его сплавов
1.2.4.1 Деформационные кривые
1.2.4.2 Модели деформационного упрочнения a-Zr и его сплавов
1.2.4.3 Гетерогенная деформация сплавов циркония
1.3. Макролокализация пластической деформации
1.4. Неустойчивость пластического течения
1.5 Постановка задачи
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Структура и фазовый состав исходных материалов
2.2 Методы исследований
2.2.1 Методы обработки деформационных кривых
2.2.2 Методы исследования локализации пластической деформации
2.2.2.1 Метод реперов
2.2.2.2 Методика двухэкспозиционной спекл-фотографии
2.2.2.3 Методика оценки суммарной локальной деформации в образцах
2.2.3 Методы структурных исследований
2.2.3.1 Метод дифракции обратно рассеянных электронов (ДОЭ)
223.2 Метод электронной микроскопии
2.2.3.3 Метод рентгеноструктурного анализа
3. СТАДИЙНОСТЬ ДЕФОРМАЦИОННЫХ КРИВЫХ СПЛАВОВ ЦИРКОНИЯ
3.1 Стадии пластической деформации
3.2. Анализ кривых упрочнения в координатах в - е и 0 - S
3.3. Анализ кривых упрочнения в координатах ln(dS/de) - Ine
3.4. Проверка выполнения критерия потери устойчивости, связанной с
образованием шейки
Заключение к разделу
4. ЭВОЛЮЦИЯ ДИСЛОКАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ И СТАДИЙНОСТЬ ДЕФОРМАЦИОННЫХ КРИВЫХ
4.1. Типы дислокационных субструктур в сплавах циркония
4.2. Эволюция дислокационных субструктур в сплавах Zr-Nb
4.2.1. Неоднородность эволюция дефектной структуры
4.2.2. Дислокационные превращения на III стадии деформационного упрочнения
4.2.3. Эволюция дислокационных субструктур на IV и V стадиях
4.3. Дислокационные превращения в сплаве системы Zr-Sn
4.3.1. Полосы локализации деформации в сплаве Zr-Sn
4.4. Количественные характеристики дислокационной структуры и стадийность деформационных кривых
4.4.1. Характер изменения основных параметров дислокационной структуры в сплавах Zr-Nb
4.4.2. Особенности изменения характеристик дислокационной структуры в сплаве циркалой -
4.5. Анализ внутренних дальнодействующих полей напряжений в сплавах циркония
4.6. Роль геометрически необходимых дислокаций в дислокационных превращениях
4.7. Влияние размера субструктуры на характер накопления дислокаций в сплавах Zr-Nb
4.8. Закономерности субструктурного упрочнения сплавов Zr-Nb
4.8.1. Зависимость напряжения течения от плотности дислокаций
4.8.2. Зависимость Холла-Петча для субструктуры
Заключение к разделу
5. МАКРОЛОКАЛИЗАЦИЯ И НЕУСТОЙЧИВОСТЬ ПЛАСТИЧЕСКОГО ТЕЧЕНИЯ В СПЛАВАХ ЦИРКОНИЯ
5.1 Исследование макролокализации деформации методом спекл-фотографии
5.1.1 Характер эволюции распределения локальных удлинений еа
5.1.2 Эволюция периода пространственного распределения локальных удлинений Бы
5.1.3 Закономерности накопления локальной деформации удлинения в процессе пластического течения
5.1.4. Эволюция распределения локальной деформации сужения
5.1.5. Кинетика развития макролокализации деформации на стадии
параболического упрочнения
5.2 Исследование локализации деформации с помощью метода реперов и построения профилограмм
5.2.1 Анализ профилограмм деформированных образцов
5.2.2 Нелинейная кинетика формирования шейки в сплавах циркония
5.3. Скоростная чувствительность сплавов циркония
5.4. Деформационные кривые, перестроенные с учетом локализации деформации в шейке

Сведения о кристаллографии скольжения, наблюдаемого в ГПУ -металлах, обобщены в работах [61-69], а соответствующие данные для а- Ъх приведены в таблицах 6 и 7. Величина с/а либо определяет, какое скольжение - призматическое, либо базисное скольжение вдоль направления (а), является первичным и доминирует в деформации ГПУ- металлов. Следует подчеркнуть, что все ГПУ- металлы характеризуются легким скольжением вдоль направлений, лежащих в базисной плоскости, и трудным скольжением вдоль оси с. При этом только пирамидальное скольжение с вектором Бюргерса (с + а) и двойникование вносят вклад в деформацию кристаллов в направлении оси с.
Легнард рассмотрел проблему легкого скольжения ГПУ - металлов с точки зрения электронной структуры и рассчитал энергию дефектов упаковки на базисных и призматических плоскостях с использованием потенциала сильной связи [70]. Он показал, что преобладание призматического или базисного скольжения в гексагональных кристаллах
определяет параметр Я = С66- ЯООО I / С44- г [юТо], где Свб и С44 - константы упругости и урв и урр - энергия дефектов упаковки на базисных и призматических плоскостях соответственно. При Я < 1 более вероятно базисное скольжение. Для чистого циркония параметр Я= 1,9 [70].
Что касается возможности реализации тех или иных вторичных систем скольжения, то данные по этому вопросу в литературе противоречивы. Во многом это связано с тем, что характер дислокационного скольжения в цирконии очень чувствителен к присутствию примесей, особенно кислорода, а также условиям испытаний. В общем случае в деформацию металлов с отношением с/а < 1,633 (в том числе Ъх, П и НБ) в зависимости от условий испытаний (температуры и скорости деформации, ориентации кристаллов относительно оси нагрузки) в той или иной степени вовлечены базисная и пирамидальные системы скольжения, а также двойникование.