Термоактивационный анализ и пластическое поведение монокристаллов сплава NI3GE в опытах по релаксации напряжений, вариации скоростей и температур деформации

• Автор: Геттингер, Максим Викторович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 257 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

1. Пластичность интерметаллических соединений со сверхструктурой Ыг

1Л. Аномалия температурной зависимости предела текучести.

Многостадийность

1.2. Кривые течения

1.3. Механические свойства сплавов со сверхструктурой Ь12 в опытах по вариации скорости деформации
1.4. Механические свойства сплавов со сверхструктурой Ь12 в опытах по релаксации напряжений
1.5. Проблемы термоактивационного анализа пластической деформации сплавов со сверхструктурой Ь12

1.6. Постановка задачи

2. Материал и методика экспериментальных исследований

2.1. Материалы исследования
2.2. Методика механических испытаний
2.3. Графическая обработка экспериментальных данных
3. Влияние скорости деформации на пластическое поведение монокристаллов
сплава №3Ое
3.1. Форма скачка напряжений при вариации скорости деформации
3.2. Анализ наблюдаемой формы скачка напряжений сплавов со
сверхструктурой Ы2. Аномальная и нормальная составляющая скачка напряжений
3.3. Анализ различных параметров, полученных из диаграмм ступенчатого
нагружения монокристаллов №3Се ориентации [0 0 1]
3.3.1. Зависимость полного скачка напряжений, аномальной и нормальной составляющей скачка напряжений от температуры, деформации и приложенного напряжения
3.3.2. Влияние величины вариации скорости деформации на скачок напряжений и его составляющие
3.3.3. Влияние отклонения от стехиометрии атомного состава фазы №3Ое на скачок напряжений и его составляющие
3.3.4. Скоростная чувствительность монокристаллов сплава №3Ое ориентации [0 0 1] в сравнении со скоростной чувствительностью монокристаллов чистого №

3.3.5. Влияние скорости деформации на величину коэффициента
деформационного упрочнения
3.4. Анализ различных параметров, полученных из диаграмм ступенчатого нагружения монокристаллов Ni3Ge ориентации [ 2 3 4]
3.5. Времена переходных процессов
3.6. Кривые течения при различных скоростях деформации. Скоростная чувствительность из опытов с постоянной скоростью деформации на разных образцах
4. Пластическое поведение монокристаллов сплава Ni3Ge в опытах по вариации
температуры деформации
4. 1. Вариация температуры деформации на монокристаллах Ni3Ge ориентации
[0 0 1]. Закон Коттрелла-Стокса
4.2. Разделение скачка напряжений при вариации скорости деформации на
нормальную и аномальную составляющие
4.3. Анализ коэффициентов в законе Коттрелла-Стокса
4.4. Вариация температуры испытания при деформации монокристаллов сплава
NijGe, имеющих ориентацию отличную от направления [0 0 1]
5. Температурная аномалия пластического поведения сплавов со сверхструктурой Ь12 в опытах по релаксации напряжений
5.1. Кривые релаксации
5.2. Скорость деформации при релаксации
5.3. Температурная зависимость скорости деформации при релаксации
6. Термоактивационный анализ пластической деформации сплавов со сверхструктурой L12
6.1. Измерение активационного объема пластической деформации монокристаллов Ni3Ge
6.2. Оценки плотности дислокаций по величине активационного объема
6.3. Энергии активации контактного взаимодействия сверхдислокаций
6.4. Энергии активации термического упрочнения (энергии активации «аномальных» механизмов)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ЛИТЕРАТУРА

Введение
Актуальность темы диссертации. Широкое техническое использование интерметаллидов, которые применяют для изготовления горячих частей двигателя внутреннего сгорания, деталей дизельных двигателей и оснащения высокотемпературных печей [1,2], лопаток газотурбинного двигателя, применяют как магнитные материалы, используют для обеспечения высокотемпературных релейных контактов, в ювелирной технике определяет необходимость изучения различных свойств данных материалов. В особенности это касается выяснения закономерностей и механизмов пластической деформации интерметаллидов со сверхструктурой Ы2. Связано это с тем, что именно для данной группы материалов наиболее ярко выражено свойство термического упрочнения, которое проявляется в том, что предел текучести и напряжения течения по мере нагревания увеличиваются в 5-10 раз. Не вызывает сомнений необходимость и важность исследования природы этого уникального явления как с практической, так и с теоретической точки зрения.
Настоящая работа является логическим продолжением и развитием цикла исследований [3-18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26], проведенных в разные годы на монокристаллах сплавов со сверхструктурой 1Л2. Особенно подробно в данных работах изучены закономерности термического и деформационного упрочнения монокристаллов сплава №3Се, имеющих различные ориентации осей сжатия. Высокая степень детализации, с которой были получены температурные зависимости предела текучести (шаг по температуре составлял 50-70°), позволила обнаружить стадии термического упрочнения, и выявила существенную зависимость стадийности от ориентации оси деформации монокристаллов [10]. Для объяснения стадийности температурных зависимостей предела текучести была предложена теоретико-феноменологическая схема, в основе которой лежит принцип суперпозиции нескольких механизмов термического упрочнения и разупрочнения [10, 21]. Исследования механических свойств монокристаллов сплава М3Се были дополнены исследованиями эволюции дислокационной структуры [6, 7, 8, 9, 13, 26], которые позволили получить ряд важных количественных параметров и соотношений, выделить вклады в напряжения течения со стороны различных механизмов деформации. Построена математическая модель термического и деформационного упрочнения сплавов со сверхструктурой 1Л2, в которой использованы некоторые эмпирические

чувствительности, которые мы обсуждали выше, скачок при вариации скорости деформации упорядоченных сплавов представлен многообразием форм (рис. 1.12) [66, 67-69]. Как показали результаты исследований различных авторов,
проведенные в основном на №3А1 [66, 67], форма скачка существенно зависит от интервала температур, в котором проводятся испытания. Как правило, скачок сопровождается образованием «зуба» текучести или скачкообразным изменением напряжений течения (рис. 1.12). Это приводит к различным вариантам измерения и разнообразию параметров, которые можно получить в результате обработки кривой деформации, как это видно из схемы на (рис. 1.13) [66]. В результате возникают серьезные методические трудности при измерении величины скачка напряжений и разногласия в оценке скоростной чувствительности и параметров термической активации, таких как активационный объем.
Одна из первых работ, в которой был проведен детальный анализ и описание формы скачка в различных температурных интервалах, была выполнена на монокристаллах №3Ое и №3Бе [70]. Здесь же было предложено объяснение сложной формы скачка, основанное на концепции суперпозиции нормальных и аномальных механизмов деформации.
Особенностью сплавов со сверхструктурой Ь12 является также и то, что величина скачка зависит от того, увеличивается скорость деформации или уменьшается. Она меньше при увеличении скорости деформации [66, 71]. Также дополнительные трудности создает высокая скорость деформационного упрочнения при малых степенях деформации при измерении скачка напряжений.
Экспериментальное исследование скоростной чувствительности сплавов со
сверхструктурой Ь12
Изменение скорости деформации может вызвать эффекты, подобные тем, которые обусловлены изменением температуры. Увеличение скорости деформации оставляет меньше времени для термически активируемых процессов: следовательно, это эквивалентно понижению температуры деформации. В связи с этим наиболее интересным вопросом при экспериментальном исследования скоростной чувствительности сплавов со сверхструктурой Ы2, является выяснение возможности аномальной скоростной зависимости напряжений течения. Большинство исследований, которые проводились в основном на №3А1 [71-75] не обнаружили аномальную скоростную зависимость напряжений течения