Плутоний Фундаментальные проблемы Том 2 - Надыкто Б.А.
Скачать (прямая ссылка):
350
Los Alamos Science Number 26 2000
Механические свойства плутония и его сплавов
(а)
Тройная точка границ зерен
(б)
Дислокации движутся путем скольжения плюс переползания
Дислокации движутся главным образом путем переползания
Единичное зерно
Рис. 9. Ползучесть при высоких гомологических температурах
Пластическое течение при повышенных температурах (77ГПЛ > 0,3) очень сильно зависит от скорости, и его обычно называют ползучестью, (а) Режим, при котором доминирует скольжение дислокаций и их переползание, преобладает при относительно высоких напряжениях - область, известная как область разрушения по степенному закону. Общая скорость деформации контролируется прежде всего скольжением дислокаций. В зернах начинают образовываться ячейки или субзерна, поскольку температура достаточно высока, чтобы запасенная энергия в результате накопления дислокаций могла уменьшаться, если дислокации сами по себе организуют границы ячеек или субзерен. Переползание краевых дислокаций способствует организации и выравниванию дислокаций в пределах этих границ. Скопления линий скольжения в тройных точках зерен здесь и на рис. (б) предполагают сильно неоднородную деформацию, (б) При более низких напряжениях (режим со степенным законом) ползучесть контролируется главным образом переползанием. Если скользящая дислокация задерживается на препятствии, небольшое переползание может освободить ее, позволяя перемещаться далее до следующего препятствия. В то время как процесс скольжения отвечает за большую часть накопленной деформации, переползание определяет среднюю скорость. Поскольку здесь переползание преобладает по сравнению с изображенным на рис. (а), то в пределах ячеек или субзерен распределение дислокаций более равномерно. Кроме того, сильно неоднородная деформация в тройных точках аккомодируется скольжением и переползанием, поэтому следы скольжения будут казаться более закругленными. При TITnn > 0,6 переползание в целом контролируется диффузией в кристаллической решетке. При более низких температурах экспериментальные результаты показывают, что ускоренная диффузия в ядре дислокации, оказывается, должна контролироваться скоростью. Стрелками в правой части рис. (б) указаны направления перемещения атомов в результате диффузии из кристаллической решетки и ядра дислокаций
(в)
Старые деформированные
(в) Показана деформация путем диффузионного течения атомов. Напряжения сдвига могут вызывать изменение химического потенциала атомов на поверхности зерен в поликристаллах, приводя к ускорению показанного на рисунке диффузионного течения. Химические потенциалы на поверхностях некоторых зерен испытывают большую, чем другие потенциалы, зависимость от ориентировки зерен относительно оси напряжений. На левом рисунке штрихами показаны те участки поверхности зерна, преимущественная ориентировка которых способствует диффузионному переносу атомов. Такое течение благодаря диффузионному переносу через зерна и вокруг них в сочетании с перемещениями скольжением по плоскости границ приводит к деформации. Светлые участки вблизи границ зерен соответствуют области, где скапливаются диффундированные атомы. Как и на рис. (б), скорости деформации контролируются диффузией в кристаллической решетке при повышенных температурах и зернограничной диффузией (вместо диффузии в ядре дислокаций) при более низких температурах. Этот механизм деформации становится наиболее важным для мелкозернистых поликристаллов, у которых поверхность граничащих зерен очень велика, (г) При TITnn > 0,6 деформация при ползучести может сопровождаться повторяющимся процессом рекристаллизации, называемым динамической рекристаллизацией, который показан здесь. Этот процесс сначала происходит при достаточном накоплении повреждений в решетке в результате первичной ползучести (крапчатые участки в правой части рисунка представляют области с запасенной в результате взаимодействия и размножения дислокаций энергией). Следующим этапом является рекристаллизация (образование новых, относительно свободных от напряжений зерен со значительно пониженной плотностью дислокаций), которая снижает накопленную в процессе деформации энергию. Затем этот цикл многократно повторяется в зависимости от температуры и скорости деформации. (Этот рисунок воспроизводится с любезного разрешения М. Ф. Эшби)
Number 26 2000 Los Alamos Science
351
Механические свойства плутония и его сплавов
Полная деформация
(в)
3 Л
7 н
!
в
Рис. 10. Результаты испытаний на растяжение поликристаллического (/.-плутония, полученного путем экструзии (прессование выдавливанием)
(а) Результаты испытаний на растяжение (Merz 1973) экструдированного поликристаллического а-плутония показывают, как пластичность (измеренная как удлинение при растяжении в процентах) изменяется с увеличением температуры и скорости испытания (скорости деформации).
(б) Кривая напряжение-деформация при растяжении для мелкозернистого экструдированного а-плутония, испытанного при скорости деформации 0,7 ¦ 10_4/с при комнатной температуре, показывает значительную пластичность, (в) Образец из такого же а-плутония был испытан (Merz 1971) на растяжение (напряжение-деформация) при 108 °С, в ходе которого его деформация составила 218 % от первоначальной длины
