Вплив ультразвукових коливань на фазове перетворення і деформаційне зміцнення сплаву Zr18Nb за розтягу

Abstract

З’ясовано, що за розтягу зразків сплаву Zr18Nb в ультразвуковому (УЗ) полі зниження умовної границі текучості σ0,2 від накладання УЗ деформацій припиняється зі зростанням їх амплітуди внаслідок зміцнення дисперсною ω-фазою. Показано, що показник деформаційного зміцнення загартованого сплаву (п = 0,67) вищий, ніж матеріалів зі стабільною ОЦК ґраткою (п = 0,5), і зростає як після попереднього волочіння (до п = 0,85), так і під час дії УЗ деформацій за розтягу (до п = 0,93). Ці ефекти спричинені ініційованим деформацією β→ω перетворенням, а також розміром і кількістю ω-виділень, зафіксованих за допомогою рентгенівського фазового аналізу, результати якого корелюють з показами вимірювань питомого електричного опору. Обговорені можливі механізми впливу УЗ коливань на β→ω перетворення і розмір ω-фази. Формування великої кількості ультрадисперсної ω-фази, розташованої в площинах ковзання ОЦК ґратки (β-матриці), призводить до блокування дислокацій, утворення їх скупчень, зростання показника деформаційного зміцнення і деформаційних напружень за розтягу зразків.

Обнаружено, что при растяжении образцов сплава Zr18Nb в ультразвуковом (УЗ) поле понижение условной границы текучести σ0,2 от приложения УЗ деформаций прекращается с ростом их амплитуды вследствие упрочнения дисперсной ω-фазой. Показано, что показатель деформационного упрочнения n закаленного сплава Zr18Nb (n = 0,67) выше, чем материалов со стабильной ОЦК решеткой (n = 0,5), и возрастает как после предварительного волочения (до n = 0,85), так и при воздействии ультразвуковых деформаций при растяжении (до n = 0,93). Эти эффекты обусловлены инициированным деформацией β→ω превращением, а также размером и количеством ω-выделений. Формирование ω-выделений при деформации зафиксировано с помощью рентгеновского фазового анализа, данные которого коррелируют с результатами измерений удельного электрического сопротивления. Обсуждены возможные механизмы влияния ультразвуковых колебаний на β→ω превращение и размер формирующейся ω-фазы. Большое количество ультрадисперсной ω-фазы, расположенной в действующих плоскостях скольжения ОЦК решетки (β-матрицы), приводит к блокировке дислокаций, образованию скоплений, возрастанию показателя деформационного упрочнения и деформирующих напряжений при растяжении образцов сплава Zr18Nb.

The deformation behavior of Zrl8Nb alloy under tension in ultrasonic (US) field is studied. It is found that decrease of deforming stresses ∆σ, caused by imposing US deformations (ε∼) with the increase of deformation amplitudes, stops at insignificant values of ε∼ due to the action of additional hardening mechanism – formation of fine ω-precipitates. It is shown that the strain hardening index n of as-quenched alloy Zr18Nb (n = 0.67) is higher than that usually observed in materials with stable bcc lattice (n = 0.5) and does increase both after the preliminary wire drawing (up to n = 0.85) and under the influence of the US deformations applied during tensile test (up to n = 0.93). These effects are conditioned by the strain induced β→ω transformations, and also by the size and amount of ω-precipitates. Formation of ω-precipitates under deformation is registered by the X-ray phase analysis, which data correlate well with results of electric resistivity measurements. The possible mechanisms of effects of US vibrations on β→ω transformation and size of ω-phase are discussed. Formation of a great number of ultra-fine ω-precipitates distributed in the sliding planes of the bcc lattice (β-matrix) results in blocking the dislocation movement, formation of dislocation pile-ups, increase of the strain hardening index and increase in flow stress in tensile tests of the Zr18Nb alloy specimens.