Низкотемпературная пластическая деформация магниевого сплава AZ31 с различной микроструктурой
Особенности пластической деформации магниевого сплава AZ31 при растяжении в интервале температур 4,2–295 К изучены в зависимости от микроструктуры, формирующейся после литья под давлением (SC) и после интенсивной пластической деформации (SPD) путем горячей прокатки и равноканального углового прессов...
Saved in:
| Published in: | Физика низких температур |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Authors: | , , , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2010
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/117544 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Низкотемпературная пластическая деформация магниевого сплава AZ31 с различной микроструктурой / Ю.З. Эстрин, П.А. Забродин, И.С. Брауде, Т.В. Григорова, Н.В. Исаев, В.В. Пустовалов, В.С. Фоменко, С.Э. Шумилин // Физика низких температур. — 2010. — Т. 36, № 12. — С. 1363–1371. — Бібліогр.: 28 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-117544 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Эстрин, Ю.З. Забродин, П.А. Брауде, И.С. Григорова, Т.В. Исаев, Н.В. Пустовалов, В.В. Фоменко, В.С. Шумилин, С.Э. 2017-05-24T05:52:50Z 2017-05-24T05:52:50Z 2010 Низкотемпературная пластическая деформация магниевого сплава AZ31 с различной микроструктурой / Ю.З. Эстрин, П.А. Забродин, И.С. Брауде, Т.В. Григорова, Н.В. Исаев, В.В. Пустовалов, В.С. Фоменко, С.Э. Шумилин // Физика низких температур. — 2010. — Т. 36, № 12. — С. 1363–1371. — Бібліогр.: 28 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 62.20.–x, 62.20.F– https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/117544 Особенности пластической деформации магниевого сплава AZ31 при растяжении в интервале температур 4,2–295 К изучены в зависимости от микроструктуры, формирующейся после литья под давлением (SC) и после интенсивной пластической деформации (SPD) путем горячей прокатки и равноканального углового прессования. В результате SPD уменьшается средний размер зерна и образуется текстура, благоприятная для скольжения дислокаций в базисной плоскости. Обнаружено, что в области температур 4,2–25 К пластическая деформация становится неустойчивой (скачкообразной), а скачки напряжения в SPD поликристалле больше, чем в SC. Температурная зависимость предела текучести сплава характерна для термофлуктуационного открепления дислокаций от короткодействующих препятствий. Соотношение пределов текучести SPD и SC поликристаллов при фиксированной температуре объясняется упрочнением за счет измельчения зерна и разупрочнением вследствие благоприятной текстуры. С измельчением зерна скорость деформационного упрочнения поликристалла уменьшается, однако его пластичность (деформация до разрушения) увеличивается благодаря текстуре. Скоростная чувствительность напряжения течения сплава при T ≤ 100 К не зависит от микроструктуры и определяется пересечением дислокаций «леса». С увеличением температуры в интервале 150–295 К скоростная чувствительность увеличивается вследствие активации динамического возврата, а также усиления роли диффузионных процессов при пластической деформации микрозернистых материалов. Особливості пластичної деформації магнієвого сплаву AZ31 при розтягненні в інтервалі температур 4,2–295 К вивчено в залежності від мікроструктури, що формується після лиття під тиском (SC) та після інтенсивної пластичної деформації (SPD) шляхом гарячої прокатки та рівноканального кутового пресування. В результаті SPD зменшується середній розмір зерна та утворюється текстура, сприятлива для ковзання дислокацій в базисній площині. Помічено, що в інтервалі температур 4,2–25 К пластична деформація стає нестійкою (стрибкоподібною), а стрибки напруги в SPD полікристалі більше, ніж в SC. Температурна залежність границі плинності сплаву характерна для термофлуктуаційного відкріплення дислокацій від короткодіючих перешкод. Співвідношення границь плинності SPD та SC полікристалів при фіксованій температурі пояснюється зміцненням внаслідок подрібнення зерна та знеміцненням за рахунок сприятливої текстури. З подрібненням зерна швидкість деформаційного зміцнення полікристала зменшується, однак його пластичність (деформація до руйнування) збільшується завдяки текстурі. Швидкісна чутливість напруження плину сплаву при T ≤ 100 К не залежить від мікроструктури та визначається перетином дислокацій «лісу». Зі збільшенням температури в інтервалі 150–295 К швидкісна чутливість збільшується внаслідок активації динамічного повернення, а також посиленням ролі дифузійних процесів при пластичній деформації мікрозернистих матеріалів. The features of plastic deformation of magnesium alloy AZ31 by tension in the temperature range 4,2–295 K are examined depending on its microstructure after squeeze casting (SC) and severe plastic deformation (SPD) via hot rolling and equal channel angular pressing. The SPD processing results in decrease of grain size and formation of a texture favorable for basal dislocations glide. It is found that in the temperature range 4.2–25 K the plastic deformation becomes unstable (serrated) with stress jumps in the SPD alloy greater than in the SC one. The temperature dependence of yield stress of the alloy is typical of thermally activated unpinning of dislocations from short range obstacles. The ratio of yield stresses for SPD and SC samples at given temperature is explained by hardening due to refinement of grain size and softening owing to favorable texture. The work hardening rate of alloy decreases a with grain size, but the ductility (strain to rupture) increases due to texture. The strain rate sensitivity of flow stress at T ≤ 100 K does not depend on alloy microstructure and is determined by intersections with forest dislocations. As the deformation temperature increases in the range 150–295 K, the strain rate sensitivity rises owing to activation of dynamic recovery and contributions of diffusion processes under plastic deformation of fine-grained materials. Авторы благодарят С. Зуберову и Т. Ламарка за приготовление и предварительную обработку исследованных материалов, а также И. Сабирова и С. Лубенца за обсуждение результатов. ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України Физика низких температур Низкотемпературная физика пластичности и прочности Низкотемпературная пластическая деформация магниевого сплава AZ31 с различной микроструктурой Low-temperature plastic deformation of magnesium alloy AZ31 with different microstructure Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Низкотемпературная пластическая деформация магниевого сплава AZ31 с различной микроструктурой |
| spellingShingle |
Низкотемпературная пластическая деформация магниевого сплава AZ31 с различной микроструктурой Эстрин, Ю.З. Забродин, П.А. Брауде, И.С. Григорова, Т.В. Исаев, Н.В. Пустовалов, В.В. Фоменко, В.С. Шумилин, С.Э. Низкотемпературная физика пластичности и прочности |
| title_short |
Низкотемпературная пластическая деформация магниевого сплава AZ31 с различной микроструктурой |
| title_full |
Низкотемпературная пластическая деформация магниевого сплава AZ31 с различной микроструктурой |
| title_fullStr |
Низкотемпературная пластическая деформация магниевого сплава AZ31 с различной микроструктурой |
| title_full_unstemmed |
Низкотемпературная пластическая деформация магниевого сплава AZ31 с различной микроструктурой |
| title_sort |
низкотемпературная пластическая деформация магниевого сплава az31 с различной микроструктурой |
| author |
Эстрин, Ю.З. Забродин, П.А. Брауде, И.С. Григорова, Т.В. Исаев, Н.В. Пустовалов, В.В. Фоменко, В.С. Шумилин, С.Э. |
| author_facet |
Эстрин, Ю.З. Забродин, П.А. Брауде, И.С. Григорова, Т.В. Исаев, Н.В. Пустовалов, В.В. Фоменко, В.С. Шумилин, С.Э. |
| topic |
Низкотемпературная физика пластичности и прочности |
| topic_facet |
Низкотемпературная физика пластичности и прочности |
| publishDate |
2010 |
| language |
Russian |
| container_title |
Физика низких температур |
| publisher |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Low-temperature plastic deformation of magnesium alloy AZ31 with different microstructure |
| description |
Особенности пластической деформации магниевого сплава AZ31 при растяжении в интервале температур 4,2–295 К изучены в зависимости от микроструктуры, формирующейся после литья под давлением (SC) и после интенсивной пластической деформации (SPD) путем горячей прокатки и равноканального углового прессования. В результате SPD уменьшается средний размер зерна и образуется текстура, благоприятная для скольжения дислокаций в базисной плоскости. Обнаружено, что в области температур 4,2–25 К пластическая деформация становится неустойчивой (скачкообразной), а скачки напряжения в SPD поликристалле больше, чем в SC. Температурная зависимость предела текучести сплава характерна для термофлуктуационного открепления дислокаций от короткодействующих препятствий. Соотношение пределов текучести SPD и SC поликристаллов при фиксированной температуре объясняется упрочнением за счет измельчения зерна и разупрочнением вследствие благоприятной текстуры. С измельчением зерна скорость деформационного упрочнения поликристалла уменьшается, однако его пластичность (деформация до разрушения) увеличивается благодаря текстуре. Скоростная чувствительность напряжения течения сплава при T ≤ 100 К не зависит от микроструктуры и определяется пересечением дислокаций «леса». С увеличением температуры в интервале 150–295 К скоростная чувствительность увеличивается вследствие активации динамического возврата, а также усиления роли диффузионных процессов при пластической деформации микрозернистых материалов.
Особливості пластичної деформації магнієвого сплаву AZ31 при розтягненні в інтервалі температур 4,2–295 К вивчено в залежності від мікроструктури, що формується після лиття під тиском (SC) та після інтенсивної пластичної деформації (SPD) шляхом гарячої прокатки та рівноканального кутового пресування. В результаті SPD зменшується середній розмір зерна та утворюється текстура, сприятлива для ковзання дислокацій в базисній площині. Помічено, що в інтервалі температур 4,2–25 К пластична деформація стає нестійкою (стрибкоподібною), а стрибки напруги в SPD полікристалі більше, ніж в SC. Температурна залежність границі плинності сплаву характерна для термофлуктуаційного відкріплення дислокацій від короткодіючих перешкод. Співвідношення границь плинності SPD та SC полікристалів при фіксованій температурі пояснюється зміцненням внаслідок подрібнення зерна та знеміцненням за рахунок сприятливої текстури. З подрібненням зерна швидкість деформаційного зміцнення полікристала зменшується, однак його пластичність (деформація до руйнування) збільшується завдяки текстурі. Швидкісна чутливість напруження плину сплаву при T ≤ 100 К не залежить від мікроструктури та визначається перетином дислокацій «лісу». Зі збільшенням температури в інтервалі 150–295 К швидкісна чутливість збільшується внаслідок активації динамічного повернення, а також посиленням ролі дифузійних процесів при пластичній деформації мікрозернистих матеріалів.
The features of plastic deformation of magnesium alloy AZ31 by tension in the temperature range 4,2–295 K are examined depending on its microstructure after squeeze casting (SC) and severe plastic deformation (SPD) via hot rolling and equal channel angular pressing. The SPD processing results in decrease of grain size and formation of a texture favorable for basal dislocations glide. It is found that in the temperature range 4.2–25 K the plastic deformation becomes unstable (serrated) with stress jumps in the SPD alloy greater than in the SC one. The temperature dependence of yield stress of the alloy is typical of thermally activated unpinning of dislocations from short range obstacles. The ratio of yield stresses for SPD and SC samples at given temperature is explained by hardening due to refinement of grain size and softening owing to favorable texture. The work hardening rate of alloy decreases a with grain size, but the ductility (strain to rupture) increases due to texture. The strain rate sensitivity of flow stress at T ≤ 100 K does not depend on alloy microstructure and is determined by intersections with forest dislocations. As the deformation temperature increases in the range 150–295 K, the strain rate sensitivity rises owing to activation of dynamic recovery and contributions of diffusion processes under plastic deformation of fine-grained materials.
|
| issn |
0132-6414 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/117544 |
| citation_txt |
Низкотемпературная пластическая деформация магниевого сплава AZ31 с различной микроструктурой / Ю.З. Эстрин, П.А. Забродин, И.С. Брауде, Т.В. Григорова, Н.В. Исаев, В.В. Пустовалов, В.С. Фоменко, С.Э. Шумилин // Физика низких температур. — 2010. — Т. 36, № 12. — С. 1363–1371. — Бібліогр.: 28 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT éstrinûz nizkotemperaturnaâplastičeskaâdeformaciâmagnievogosplavaaz31srazličnoimikrostrukturoi AT zabrodinpa nizkotemperaturnaâplastičeskaâdeformaciâmagnievogosplavaaz31srazličnoimikrostrukturoi AT braudeis nizkotemperaturnaâplastičeskaâdeformaciâmagnievogosplavaaz31srazličnoimikrostrukturoi AT grigorovatv nizkotemperaturnaâplastičeskaâdeformaciâmagnievogosplavaaz31srazličnoimikrostrukturoi AT isaevnv nizkotemperaturnaâplastičeskaâdeformaciâmagnievogosplavaaz31srazličnoimikrostrukturoi AT pustovalovvv nizkotemperaturnaâplastičeskaâdeformaciâmagnievogosplavaaz31srazličnoimikrostrukturoi AT fomenkovs nizkotemperaturnaâplastičeskaâdeformaciâmagnievogosplavaaz31srazličnoimikrostrukturoi AT šumilinsé nizkotemperaturnaâplastičeskaâdeformaciâmagnievogosplavaaz31srazličnoimikrostrukturoi AT éstrinûz lowtemperatureplasticdeformationofmagnesiumalloyaz31withdifferentmicrostructure AT zabrodinpa lowtemperatureplasticdeformationofmagnesiumalloyaz31withdifferentmicrostructure AT braudeis lowtemperatureplasticdeformationofmagnesiumalloyaz31withdifferentmicrostructure AT grigorovatv lowtemperatureplasticdeformationofmagnesiumalloyaz31withdifferentmicrostructure AT isaevnv lowtemperatureplasticdeformationofmagnesiumalloyaz31withdifferentmicrostructure AT pustovalovvv lowtemperatureplasticdeformationofmagnesiumalloyaz31withdifferentmicrostructure AT fomenkovs lowtemperatureplasticdeformationofmagnesiumalloyaz31withdifferentmicrostructure AT šumilinsé lowtemperatureplasticdeformationofmagnesiumalloyaz31withdifferentmicrostructure |
| first_indexed |
2025-11-25T21:02:31Z |
| last_indexed |
2025-11-25T21:02:31Z |
| _version_ |
1850545493222883328 |
| fulltext |
© Ю.З. Эстрин, П.А. Забродин, И.С. Брауде, Т.В. Григорова, Н.В. Исаев, В.В. Пустовалов, В.С. Фоменко, С.Э. Шумилин, 2010
Физика низких температур, 2010, т. 36, № 12, c. 1363–1371
Низкотемпературная пластическая деформация
магниевого сплава AZ31 с различной микроструктурой
Ю.З. Эстрин
ARC Centre of Excellence for Design in Light Metals, Department of Materials Engineering, Monash University,
and CSIRO Division of Process Science and Engineering, Clayton, Vic., Australia
П.А. Забродин, И.С. Брауде, Т.В. Григорова, Н.В. Исаев,
В.В. Пустовалов, В.С. Фоменко, С.Э. Шумилин
Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина НАН Украины
пр. Ленина, 47, г. Харьков, 61103, Украина
E-mail: isaev@ilt.kharkov.ua
Статья поступила в редакцию 23 марта 2010 г.
Особенности пластической деформации магниевого сплава AZ31 при растяжении в интервале темпе-
ратур 4,2–295 К изучены в зависимости от микроструктуры, формирующейся после литья под давлением
(SC) и после интенсивной пластической деформации (SPD) путем горячей прокатки и равноканального
углового прессования. В результате SPD уменьшается средний размер зерна и образуется текстура, бла-
гоприятная для скольжения дислокаций в базисной плоскости. Обнаружено, что в области температур
4,2–25 К пластическая деформация становится неустойчивой (скачкообразной), а скачки напряжения в
SPD поликристалле больше, чем в SC. Температурная зависимость предела текучести сплава характерна
для термофлуктуационного открепления дислокаций от короткодействующих препятствий. Соотноше-
ние пределов текучести SPD и SC поликристаллов при фиксированной температуре объясняется упроч-
нением за счет измельчения зерна и разупрочнением вследствие благоприятной текстуры. С измельчени-
ем зерна скорость деформационного упрочнения поликристалла уменьшается, однако его пластичность
(деформация до разрушения) увеличивается благодаря текстуре. Скоростная чувствительность напряже-
ния течения сплава при T ≤ 100 К не зависит от микроструктуры и определяется пересечением дислока-
ций «леса». С увеличением температуры в интервале 150–295 К скоростная чувствительность увеличива-
ется вследствие активации динамического возврата, а также усиления роли диффузионных процессов
при пластической деформации микрозернистых материалов.
Особливості пластичної деформації магнієвого сплаву AZ31 при розтягненні в інтервалі температур
4,2–295 К вивчено в залежності від мікроструктури, що формується після лиття під тиском (SC) та пі-
сля інтенсивної пластичної деформації (SPD) шляхом гарячої прокатки та рівноканального кутового
пресування. В результаті SPD зменшується середній розмір зерна та утворюється текстура, сприятлива
для ковзання дислокацій в базисній площині. Помічено, що в інтервалі температур 4,2–25 К пластична
деформація стає нестійкою (стрибкоподібною), а стрибки напруги в SPD полікристалі більше, ніж в
SC. Температурна залежність границі плинності сплаву характерна для термофлуктуаційного відкріп-
лення дислокацій від короткодіючих перешкод. Співвідношення границь плинності SPD та SC полік-
ристалів при фіксованій температурі пояснюється зміцненням внаслідок подрібнення зерна та знеміц-
ненням за рахунок сприятливої текстури. З подрібненням зерна швидкість деформаційного зміцнення
полікристала зменшується, однак його пластичність (деформація до руйнування) збільшується завдяки
текстурі. Швидкісна чутливість напруження плину сплаву при T ≤ 100 К не залежить від мікрострук-
тури та визначається перетином дислокацій «лісу». Зі збільшенням температури в інтервалі 150–295 К
швидкісна чутливість збільшується внаслідок активації динамічного повернення, а також посиленням
ролі дифузійних процесів при пластичній деформації мікрозернистих матеріалів.
PACS: 62.20.–x Механические свойства твердых тел;
62.20.F– Деформация и пластичность.
Ю.З. Эстрин, П.А. Забродин, И.С. Брауде, Т.В. Григорова, Н.В. Исаев, В.В. Пустовалов, В.С. Фоменко, С.Э. Шумилин
1364 Физика низких температур, 2010, т. 36, № 12
Ключевые слова: магний, равноканальное угловое прессование, текстура, пластическая деформация, низкие
температуры.
1. Введение
Механические свойства магния и его сплавов обус-
ловлены низкой симметрией ГПУ кристаллической ре-
шетки. Для активации достаточного числа систем сколь-
жения механическая обработка магниевых сплавов
путем прокатки, экструзии или прессования проводится,
как правило, при повышенных температурах. В этих ус-
ловиях существенными становятся процессы динамиче-
ской рекристаллизации [1], в структуре сплавов форми-
руется выраженная кристаллографическая текстура и
усиливается анизотропия механических свойств [2,3].
Изучение эволюции микроструктуры магниевых сплавов
в зависимости от стратегии их обработки представляет
большой научный и прикладной интерес. Одним из ак-
туальных направлений для решения этой задачи является
изучение механизмов пластической деформации поли-
кристаллов с разным размером зерна и текстурой в зави-
симости от условий деформации [4].
Эффективным способом улучшения свойств литого
магниевого сплава AZ31 (Mg–Al–Zn) служит сочетание
горячей прокатки и равноканального углового прессо-
вания при температураx в районе 200 ºC. Вследствие
измельчения зерна, изменения природы границ зерен и
усиления текстуры, благоприятной для базисного
скольжения дислокаций, после такой обработки наблю-
дается повышение прочности, пластичности и сопро-
тивления усталости сплава при комнатной температуре
и выше [5,6]. Для дальнейшего изучения влияния мик-
роструктуры на механизмы пластической деформации
представляет интерес исследовать механические свой-
ства сплава в области низких температур, где сущест-
венно подавлены диффузионные процессы.
Цель данной работы — изучение влияния размера
зерна и текстуры на пластическую деформацию сплава
AZ31 в условиях квазистатического растяжения при
низких температурах.
2. Методика
В работе исследован сплав с номинальным составом
Mg–3Al–1Zn вес.% (AZ31 согласно международной
классификации) в двух различных структурных со-
стояниях, зависевших от способа приготовления. Ис-
ходным материалом служили заготовки, полученные
путем литья под давлением (squeeze casting — SC).
Конечное состояние структуры сплава формировалось
в результате многоступенчатой горячей прокатки при
температуре 370 ºC с 85-процентным уменьшением
толщины заготовки, а затем интенсивной пластической
деформации (severe plastic deformation — SPD) путем
четырехкратного равноканального углового прессова-
ния при температуре 200 ºC по маршруту Вс (поворот
заготовки на 90º при каждом проходе).
Методика приготовления сплава, его химический
состав и микроструктура в исходном литом состоянии
(SC) и после прокатки и прессования (SPD), а также
механические свойства сплава при комнатной темпе-
ратуре и выше ранее были детально изучены в работах
[5–7]. По данным оптической и электронной микро-
скопии, SC поликристалл имеет дендритную микро-
структуру, состоящую из крупных зерен размером от
150 до 450 мкм. Средний размер зерна составляет
∼250 мкм. В результате горячей прокатки и четырех
проходов равноканального углового прессования по
маршруту Вс в микроструктуре сплава формируются
почти равноосные зерна со средним размером
∼2,5 мкм, разделенные равновесными большеугловыми
границами. Внутри зерен наблюдается высокая по
сравнению с исходным состоянием плотность дисло-
каций, часть которых образует малоугловые стенки. На
этапе прессования в SPD материале формируется тек-
стура с преимущественной ориентацией базисной
плоскости под углом ∼45º к направлению прессования.
Из SC и SPD заготовок, имевших одинаковое сече-
ние 10 10× мм, с помощью фрезы и электроискровой
резки получали плоские образцы в форме двойной ло-
патки с размерами рабочей части между захватами
1 3 10× × мм. Ось SPD образца была параллельна оси
прокатки и прессования.
Микроструктуру плоских образцов для растяжения,
вырезанных из исходных SC и SPD заготовок, допол-
нительно контролировали методом рентгеновской ди-
фрактометрии. На рис. 1 представлены дифрактограм-
мы, снятые вдоль и поперек оси образца стандартным
методом (θ–2θ). Отношение интегральных интенсив-
ностей отражений (10.0), (00.2) и (10.1) вдоль и попе-
рек оси образца составляет ~1,1 и ~1,4 для SC
(рис. 1,а,в) и SPD (рис. 1,б,г) образцов соответственно.
Интегральная интенсивность отражений (00.2), норми-
рованная на суммарную интенсивность, для образца из
SPD заготовки увеличивается на порядок по сравне-
нию с образцом из исходной SC заготовки. Указанные
отношения интегральных интенсивностей свидетель-
ствуют о том, что плоский образец для растяжения
сохраняет текстуру исходной заготовки, а его про-
дольная ось совпадает с направлением прокатки и
прессования [5,6]. Область когерентного рассеяния для
SC и SPD образцов, рассчитанная по графикам Холла,
для базисной плоcкости составляет 150 и 0,2 мкм соот-
ветственно. Эти оценки, как обычно в таких случаях,
меньше, чем средний размер зерен по данным транс-
миссионной микроскопии [5,6], однако относительное
изменение области когерентного рассеяния в SC и SPD
образцах коррелирует со значительным измельчением
зерна в результате прокатки и прессования материала.
Низкотемпературная пластическая деформация магниевого сплава AZ31
Физика низких температур, 2010, т. 36, № 12 1365
Все образцы деформировались растяжением в де-
формационной машине с криостатами для жидкого
азота и гелия в интервале температур 4,2–295 К. При
заданной температуре и скорости штока регистрирова-
ли нагрузку в зависимости от времени движения штока
и рассчитывали деформационную кривую в координа-
тах «напряжение σ — деформация ε». Базовая скорость
штока соответствовала начальной скорости деформа-
ции ε = 10–5 с–1. Кроме того, скорость штока много-
кратно изменяли в ходе деформации и регистрировали
скачок нагрузки, а затем рассчитывали амплитуду
скачка деформирующего напряжения δσ при измене-
нии ε от 10–6 до 10–5 с–1.
3. Результаты и обсуждение
3.1. Кривые растяжения
Кривые растяжения поликристаллов магниевого
сплава с микроструктурой, сформировавшейся в ре-
зультате SC и SPD, полученные при различных темпе-
ратурах, иллюстрирует рис. 2.
Кривые имеют параболический вид, характерный
для множественного скольжения ГПУ кристаллов. При
фиксированной температуре у SC и SPD поликристал-
лов наблюдаются близкие значения пределов текуче-
сти, однако скорость деформационного упрочнения SC
поликристалла оказывается выше, а деформация до
разрушения меньше, чем у SPD поликристалла. С по-
Рис. 1. Дифрактограммы для SC и SPD образцов сплава AZ31 вдоль (а, б) и поперек (в, г) оси растяжения.
20 40 60 80 100 120
0
5000
10000
15000
20000
20.3
11.0
10.2
10.1
00.2
10.0
,
10.3
20.0
11.2
20.1
12.0
21.1
00.4 20.2
20 40 60 80 100 120
0
5000
10000
15000
20000
11.2
10.3
10.2
10.0
00.2 10.1
20.2
01.4
20.3
12.0
21.1
11.4
21.2
03.0
20 40 60 80 100 120
0
4000
8000
12000
16000
20000
20.2
11.0
10.2
00.2
10.0
10.1
10.3
20.0
11.2
20.1
20.3
12.0
21.1
20 40 60 80 100 120
0
4000
8000
12000
16000
20000
10.2
10.0
00.2
10.1
10.3
11.2 20.2
01.4
20.3
12.0 21.1
11.4
21.2
03.0
a á
â ã
I,
/c
è
ì
ï
.
I,
/c
è
ì
ï
.
SC SPD
SC SPD
I,
/c
è
ì
ï
.
I,
/c
è
ì
ï
.
Рис. 2. Кривые растяжения σ — ε поликристаллов сплава
AZ31 при четырех различных температурах: SC — крупно-
зернистые поликристаллы из литых заготовок; SPD — мик-
розернистые поликристаллы после прокатки и равноканаль-
ного углового прессования.
0
0,1 0,2 0,3 0,4
300
500
400
200
100
SPD
SC
295 Ê
0
0,1 0,2 0,3
300
500
400
200
100
SPD
SC
77 Ê
á
100
200
300
400
500
0
0,1 0,2 0,3 0,4
25 Ê
SC
SPD
â
500
400
300
200
100
0
0,1 0,2 0,3 0,4
4,2 Ê
SC SPD
ã
à
Ю.З. Эстрин, П.А. Забродин, И.С. Брауде, Т.В. Григорова, Н.В. Исаев, В.В. Пустовалов, В.С. Фоменко, С.Э. Шумилин
1366 Физика низких температур, 2010, т. 36, № 12
нижением температуры предел текучести образцов
независимо от микроструктуры увеличивается, а их
пластичность немного уменьшается.
Пластическая деформация поликристаллов остается
стабильной при температурах выше 25 К. При Т = 25 К
на кривой растяжения SPD поликристалла в области
больших деформаций наблюдаются одиночные макро-
скопические скачки нагрузки, которым соответствуют
скачки напряжения до 50 МПа. С понижением темпе-
ратуры до 4,2 К пластическая деформация как SPD, так
и SC образцов становится скачкообразной уже при
малых деформациях (при напряжениях вблизи предела
текучести), а средняя амплитуда скачка увеличивается
с деформацией. При фиксированной деформации (на-
пряжении) средний скачок напряжения в крупнозерни-
стом SC поликристалле оказывается меньше, чем в
мелкозернистом SPD поликристалле.
Низкотемпературная скачкообразная деформация
(СД) ранее наблюдалась для целого ряда металлов и
сплавов с различными типами кристаллической решет-
ки. Анализ экспериментальных данных, проведенный в
обзоре [8], показал, что влияние типа решетки, микро-
структуры кристалла, температуры, скорости дефор-
мации и других условий эксперимента на низкотемпе-
ратурную СД не объясняется в терминах тепловой или
дислокационной гипотез этого явления.
Поскольку в магнии и его сплавах низкотемпера-
турная СД ранее не наблюдалась, представляет инте-
рес сравнить полученные результаты с данными для
других металлов и сплавов. Усиление СД с понижени-
ем температуры деформации AZ31 (см. рис. 2, в,г) ха-
рактерно для большинства металлов и сплавов с ГЦК и
ГПУ структурой [8]. Рост амплитуды СД с напряжени-
ем в магниевом сплаве AZ31 также характерен для
пластической деформации металлов и сплавов путем
скольжения дислокаций. При фиксированной темпера-
туре амплитуда СД в сплаве AZ31 увеличивается с
уменьшением среднего размера зерна до 2,5 мкм (см.
рис. 2,г). Ранее аналогичный результат наблюдался на
алюминии [9] при измельчении зерна до ∼ 1 мкм. Та-
кое усиление СД в микрозернистых поликристаллах
противоречит данным по затуханию СД, например, в
алюминии при переходе от монокристаллов к поли-
кристаллам и последующем измельчении зерна до
50 мкм (см. [8]). Другая особенность СД в сплаве AZ31
состоит в том, что при температуре 4,2 К пределы те-
кучести SC и SPD поликристаллов практически равны,
а усиление СД в SPD поликристалле наблюдается при
меньшем уровне деформирующих напряжений и
меньшей скорости деформационного упрочнения, чем
в SC материале.
Как обсуждалось в [8], одной из причин усиления
низкотемпературной СД может быть влияние границ
зерен на длину свободного пробега дислокаций, мощ-
ность дислокационных скоплений и самоорганизован-
ное движение дислокационных лавин. В рамках дисло-
кационной гипотезы указанные выше особенности СД
в магниевом сплаве AZ31, кроме размера зерна, могут
быть связаны с изменением природы границ микрозе-
рен, а также с текстурой. Помимо этого, измельчение
зерна в микронном диапазоне может приводить к из-
менению тепловых констант материала, как это на-
блюдалось на примере ультрамелкозернистой меди
[10], что также способствует низкотемпературной СД
вследствие усиления локальных тепловых эффектов.
Подробные сведения о механических свойствах ис-
следованных поликристаллов AZ31 с SC и SPD микро-
структурой при одноосном растяжении в интервале
температур 4,2–295 К представлены на рис. 3–5.
3.2. Предел текучести
Температурные зависимости условного предела те-
кучести σ0,2 SC и SPD поликристаллов в изученном
интервале температур приведены на рис. 3. При 295 К
величина σ0,2 составляет 105 и 145 МПа для SC и SPD
поликристаллов соответственно, а при 80 К она увели-
чивается до 180 МПа. Ниже 80 К различия в микро-
структуре образцов практически не влияют на величи-
ну σ0,2. Средний наклон температурной зависимости
предела текучести dσ0,2 /dT для SC образцов несколько
больше, чем для SPD.
В результате прокатки и прессования средний размер
зерна в SC и SPD поликристаллах уменьшается не ме-
нее, чем на два порядка. Следовательно, приращение
σ0,2 SPD образца по сравнению с SC, наблюдаемое в
интервале 80–295 К, не согласуется с соотношением
Холла–Петча [11,12], а при Т < 80 К противоречит этому
соотношению. Таким образом, размер зерна не является
основным структурным фактором, определяющим низ-
котемпературный предел текучести SPD образца. Как
показано в [5–7], механические свойства мелкозерни-
стых магниевых сплавов, деформированных при высо-
0 50 100 150 200 250 300
100
120
140
160
180
200
220
240
T, Ê
SPD
SC
Рис. 3. Температурные зависимости условного предела теку-
чести σ0,2 для SC (темные символы) и SPD (светлые симво-
лы) поликристаллов магниевого сплава AZ31.
Низкотемпературная пластическая деформация магниевого сплава AZ31
Физика низких температур, 2010, т. 36, № 12 1367
ких температурах, зависят от кристаллографической
текстуры, сформировавшейся на этапе предварительной
прокатки и равноканального углового прессования. В
этом случае упрочнение поликристалла вследствие из-
мельчения зерна частично компенсируется разупрочне-
нием за счет текстуры, благоприятной для базисного
скольжения дислокаций [13,14]. При температурах ниже
комнатной влияние текстуры сохраняется. Если размер
зерна и текстуру рассматривать как основные факторы
микроструктуры, определяющие предел текучести спла-
ва AZ31, то при Т < 80 К разупрочнение вследствие тек-
стуры становится сравнимым с упрочнением за счет
измельчения зерна, и пределы текучести SC и SPD по-
ликристаллов практически совпадают, см рис. 3.
Отрицательные зависимости σ0,2(Т) для SC и SPD
поликристаллов характерны для термофлуктуационно-
го движения дислокаций. При термически активиро-
ванном взаимодействии дислокаций с однотипными
локальными препятствиями такие зависимости, как
правило, наблюдаются при Т < Т0, где Т0 — критиче-
ская температура термоактивации. Выше Т0 коротко-
действующие препятствия преодолеваются только за
счет термических флуктуаций, а зависимость σ0,2(Т)
становится слабой, т.к. определяется температурной
зависимостью модуля упругости. Теоретически увели-
чение Т0 соответствует увеличению характерной энер-
гии активации препятствия, а увеличение наклона
dσ0,2/dT — увеличению плотности короткодействую-
щих препятствий. В случае монокристаллов магния
при базисном скольжении критическая температура
составляет Т0 = 330 К [15], энергия активации порядка
0,05 эВ [16], а короткодействующими препятствиями,
определяющими вид температурной зависимости кри-
тического напряжения сдвига, служат дислокации «ле-
са» в плоскостях скольжения, пересекающих базис-
ную, а также примесные атомы замещения. Уровень
деформирующего напряжения и скорость деформаци-
онного упрочнения монокристаллов магния зависят от
типа парного взаимодействия дислокаций в разных
плоскостях [17].
Сравнивая зависимости σ0,2(Т) для SC и SPD поли-
кристаллов, следует предположить, что кристаллогра-
фическая текстура сплава влияет на тип и концентра-
цию короткодействующих препятствий, однако ука-
зать конкретный механизм такого влияния затрудни-
тельно. В поликристаллах магниевого сплава AZ31
дополнительные короткодействующие поля напряже-
ний могут образовываться у малоугловых границ
внутри зерна, легирующих атомов и их кластеров. При
наличии спектра короткодействующих препятствий
разной мощности зависимости σ0,2(Т) являются моно-
тонно убывающими, а критическая температура тер-
моактивации в изученном интервале не наблюдается.
Согласно [5,6], предел текучести данного сплава про-
должает уменьшаться с увеличением температуры до
600 К, где существенными становятся диффузионные
процессы.
3.3. Деформационное упрочнение и деформация до
разрушения
Влияние структуры сплава на скорость его дефор-
мационного упрочнения, определяемую коэффициен-
том θ = (∂σ/∂ε)Т, и деформацию до разрушения εmax в
области низких температур иллюстрируют рис. 4 и 5.
Видно, что температурные зависимости указанных
параметров для SC и SPD поликристаллов подобны:
чем ниже Т, тем больше коэффициент θ и меньше де-
формация εmax. Отметим, что с точностью до разброса
экспериментальных данных в интервале Т < 180 К за-
висимости θ(Т) ослабевают, а зависимости εmax(Т) уси-
ливаются. Таким образом, измельчение зерна и усиле-
ние текстуры в результате предварительной прокатки и
прессования способствуют уменьшению скорости де-
формационного упрочнения, увеличению пластично-
сти сплава при фиксированной Т во всем изученном
интервале.
В теории деформационного упрочнения коэффици-
ент θ определяется балансом процессов размножения и
аннигиляции дислокаций [18,19]. Скорость аннигиля-
ции зависит, прежде всего, от температуры и энергии
дефекта упаковки атомов решетки, а также от плотно-
сти дислокаций и их распределения в объеме зерна.
Эволюция микроструктуры материала в процессе ин-
тенсивной пластической деформации существенно
отражается на кинетике процессов размножения и ан-
нигиляции дислокаций [20,21]. Измельчение зерна и
рост плотности дислокаций, а также релаксационные
процессы в границах зерен, как правило, способствуют
аннигиляции, поэтому скорость деформационного уп-
рочнения уменьшается, что, в свою очередь, приводит
к уменьшению степени однородного удлинения и по-
Рис. 4. Температурные зависимости коэффициента деформа-
ционного упрочнения θ для SC (темные символы) и SPD
(светлые символы) поликристаллов магниевого сплава AZ31
(данные приведены для σ = 215 MПa).
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
50 100 150 200 250 300
T, Ê
SC
SPD
Ю.З. Эстрин, П.А. Забродин, И.С. Брауде, Т.В. Григорова, Н.В. Исаев, В.В. Пустовалов, В.С. Фоменко, С.Э. Шумилин
1368 Физика низких температур, 2010, т. 36, № 12
тере устойчивости пластической деформации. В ГЦК
металлах с близкой к магнию температурой плавления
и энергией дефекта упаковки, например в алюминии, с
измельчением зерна скорость деформационного уп-
рочнения и деформация до разрушения уменьшаются
даже при низких температурах [9].
В ГПУ сплаве AZ31, как видно на рис. 4, коэффици-
ент θ для мелкозернистого SPD поликристалла мень-
ше, чем для поликристалла с исходной SC микрострук-
турой. Однако уменьшение θ с измельчением зерна не
сопровождается уменьшением деформации до разру-
шения: величина деформации εmax магниевого сплава,
в отличие от алюминия, с измельчением зерна не
уменьшается, а, наоборот, увеличивается (см. рис. 5).
Причиной увеличения низкотемпературной пластич-
ности магниевого сплава, подвергнутого SPD, может
служить текстура поликристалла и/или двойникование.
Ранее в [5,6] усилением текстуры, благоприятной для
базисного скольжения, объяснялось уменьшение ско-
рости деформационного упрочнения и увеличение пла-
стичности данного сплава при комнатной температуре
и выше. Роль двойникования в ГПУ металлах с из-
мельчением зерна, как правило, уменьшается, а при
деформации магния и его сплавов путем растяжения
она не столь велика, как при сжатии [5]. Однако в об-
ласти низких температур уменьшение скорости упроч-
нения и увеличение пластичности магниевого сплава
вследствие двойникования не исключается.
3.4. Скоростная чувствительность
деформирующего напряжения
Дополнительные сведения о механизмах пластиче-
ской деформации магниевого сплава можно получить из
данных по изменению деформирующего напряжения δσ
при многократном изменении скорости деформации на
величину δ ε вдоль кривой растяжения. На рис. 6 пред-
ставлены зависимости / ln / ln∂σ ∂ ε ≅ δσ δ ε от σ, полу-
ченные при двух фиксированных температурах.
Видно, что при не слишком больших напряжениях
величина / ln∂σ ∂ ε линейна по напряжению. Угол на-
клона аппроксимирующих прямых зависит от темпера-
туры и микроструктуры образца: с увеличением Т угол
наклона увеличивается, причем для SPD материала он
больше, чем для SC. Напряжение σy в точке пересече-
ния экстраполированных прямых с горизонтальной
осью практически не зависит от температуры и состав-
ляет ∼102 и ∼138 МПа для SC и SPD поликристаллов
соответственно. В области больших напряжений зави-
симости ∂σ/∂ln ε от σ отклоняются от линейных.
Влияние температуры и микроструктуры на параметр
1( – ) [ / ln ] ,y Tm −≡ σ σ ∂σ ∂ ε который характеризует ско-
ростную чувствительность напряжения течения сплава и
практически не зависит от напряжения (в пределах ли-
нейной аппроксимации), иллюстрирует рис. 7.
Рис. 5. Температурные зависимости максимальной пластиче-
ской деформации до разрушения εmax для SC (темные симво-
лы) и SPD (светлые символы) поликристаллов магниевого
сплава AZ31.
0
50 100 150 200 250 300
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
T, Ê
SPD
SC
Рис. 6. Зависимости / ln∂σ ∂ ε от напряжения σ для SC (тем-
ные символы) и SPD (светлые символы) поликристаллов
магниевого сплава AZ31 при двух фиксированных темпера-
турах.
4,5
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0
50 100 150 200 250 300 350 400
295 Ê
127 Ê
Рис. 7. Температурные зависимости параметра скоростной
чувствительности m, рассчитанного для SC (темные симво-
лы) и SPD (светлые символы) поликристаллов магниевого
сплава AZ31.
0
50 100 150 200 250 300 350
0,005
0,010
0,015
0,020
0,025
0,030
SPD
SC
m
T, Ê
Низкотемпературная пластическая деформация магниевого сплава AZ31
Физика низких температур, 2010, т. 36, № 12 1369
Как видно, во всем изученном интервале темпера-
тур параметр m, во-первых, монотонно уменьшается с
уменьшением температуры, во-вторых, чем ниже тем-
пература, тем меньше величина m зависит от микро-
структуры. Средние значения m при 295 К составляют
0,011 и 0,023 для SC и SPD поликристаллов соответст-
венно. При температуре 25 К параметр m уменьшается
до 0,004–0,005, а ниже этой температуры надежное
определение m затруднительно из-за развития скачко-
образной деформации.
Анализ зависимости m(T) в рамках модели термо-
флуктуационного пересечения дислокаций «леса» ранее
применялся, в основном, к ГЦК металлам и сплавам [18].
Для ГПУ решетки необходимо, в общем случае, учиты-
вать особенности развития дислокационной структуры в
различных системах скольжения, а также двойникова-
ние. Согласно [17], деформирующее напряжение чистого
магния зависит от вида парного взаимодействия дисло-
каций, однако при множественном скольжении оно
пропорционально корню квадратному из плотности ба-
зисных и призматических дислокаций. Возможно, по-
этому представленные на рис. 7 зависимости m(T) для
магниевого сплава качественно подобны соответствую-
щим зависимостям для поликристаллов никеля [22] и
алюминия [23], наблюдавшимся в этой же области низ-
ких температур. Как и в магниевом сплаве AZ31, с из-
мельчением зерна в этих металлах увеличивалось атер-
мическое напряжение σy, увеличивался наклон графика
(∂σ/∂ln ε )Т от σ и уменьшался коэффициент деформаци-
онного упрочнения.
Согласно модели термофлуктуационного пересече-
ния дислокаций «леса», параметр m обращается в нуль
при температурах 0 и Т0, где Т0 — пороговая темпера-
тура термоактивации, которая определяется мощно-
стью короткодействующего барьера. Как видно на
рис. 7, параметр m для SC и SPD поликристаллов дей-
ствительно уменьшается с уменьшением температуры,
а при T ≤ 100 К его величина слабо зависит от микро-
структуры образца. Это позволяет предположить, что в
области низких температур (T ≤ 100 К) и не слишком
больших деформаций пересечениe дислокаций «леса»
— единый доминирующий механизм пластической
деформации SC и SPD поликристаллов.
Из соотношения m = MkT/V(σ – σy), где M — фактор
Тейлора, k — постоянная Больцмана, V = b2L — акти-
вационный объем, b — длина вектора Бюргерса, сле-
дует, что при m = 0,008 среднее расстояние между дис-
локациями в SPD поликристалле L ≈ 1,3·10–7 м, что по
порядку величины согласуется с оценками плотности
дислокаций «леса» в материале, подвергнутом интен-
сивной пластической деформации.
Увеличение параметра m с температурой при
T > 100 К, а также зависимость m от микроструктуры
(см. рис. 7) не объясняются в рамках модели термо-
флуктуационного пересечения дислокаций. Согласно
[24,25], одной из причин увеличения скоростной чув-
ствительности напряжения течения с температурой
является активация механизмов динамического воз-
врата. На усиление динамического возврата при боль-
ших деформациях в сплаве AZ31 указывают характер-
ные отклонения зависимостей (∂σ/∂ln ε )Т — σ от ли-
нейных (см. рис. 6), а также уменьшение коэффи-
циента θ с увеличением температуры (см. рис. 4).
Высокие значения параметра m для SPD поликристал-
ла по сравнению с SC вблизи комнатной температуры
(см. рис. 7) можно объяснить ускорением релаксаци-
онных процессов за счет высокой плотности больше-
угловых границ зерен [25], а также дополнительным
влиянием зернограничного скольжения, которое может
быть существенным даже при низких гомологических
температурах [22,23]. Этими же причинами объясняет-
ся низкая скорость деформационного упрочнения SPD
поликристалла по сравнению с SC (см. рис. 4).
Отметим, что среднее значение параметра m = 0,023
для SPD поликристалла, полученное нами при 295 К,
заметно выше, чем полученное в [26] на этом же сплаве.
Разница обусловлена различием базовой скорости де-
формации: в нашей работе она составляла 10–5 с–1, а в
[26] — 10–3 с–1. Высокая скоростная чувствительность
m, как отмечалось ранее на примере других SPD мате-
риалов [27,28], может также рассматриваться как свиде-
тельство усиления роли диффузионных процессов при
пластической деформации ультрамелкозернистых мате-
риалов, особенно в диапазоне малых скоростей дефор-
мации.
Заключение
Пластическая деформация сплава AZ31 при квази-
статическом растяжении в интервале температур 4,2–
295 К изучена в зависимости от микроструктуры, ко-
торая формировалась в результате литья под давле-
нием (SC) и интенсивной пластической деформации
(SPD). Эволюция микроструктуры в результате горя-
чей прокатки при 370 ºC и четырех проходов равнока-
нального углового прессования по маршруту Вс при
200 ºC приводит к изменениям низкотемпературных
механических свойств.
1. С понижением температуры прочность SC и SPD
поликристаллов увеличивается, а их пластичность
уменьшается. Пластическая деформация SPD поликри-
сталла становится неустойчивой (скачкообразной) при
более высоких температурах, чем для SC поликристал-
ла. При температуре 4,2 К и фиксированной деформа-
ции амплитуда скачка в SPD поликристалле больше,
чем в SC. Развитие СД в SPD поликристалле наблюда-
ется при низком уровне напряжений и низкой скорости
деформационного упрочнения по сравнению с SC ма-
териалом.
Ю.З. Эстрин, П.А. Забродин, И.С. Брауде, Т.В. Григорова, Н.В. Исаев, В.В. Пустовалов, В.С. Фоменко, С.Э. Шумилин
1370 Физика низких температур, 2010, т. 36, № 12
2. Температурные зависимости предела текучести SC
и SPD поликристаллов в интервале температур 4,2–295 К
обусловлены термически активированным взаимодейст-
вием дислокаций со спектром короткодействующих
препятствий. Изменение предела текучести SPD поли-
кристалла по сравнению с SC объясняется упрочнением
вследствие измельчения зерна и разупрочнением за счет
текстуры, благоприятной для скольжения дислокаций в
базисной плоскости.
3. Низкая скорость деформационного упрочнения
SPD поликристалла по сравнению с SC при фиксиро-
ванных напряжении и температуре объясняется акти-
вацией процессов динамического возврата вследствие
измельчения зерна и увеличения плотности дислока-
ций на этапе предварительной обработки. Однако бла-
годаря текстуре пластичность (деформация до разру-
шения) SPD поликристалла остается сравнительно
высокой.
4. Согласно данным о скоростной чувствительности
деформирующего напряжения в области низких тем-
ператур (T ≤ 100 К), пересечение дислокаций «леса»
является общим доминирующим механизмом пласти-
ческой деформации SC и SPD поликристаллов. Высо-
кая скоростная чувствительность деформирующего
напряжения SPD поликристалла по сравнению с SC в
интервале температур Т ≥150 К объясняется активаци-
ей процессов динамического возврата и усилением
роли диффузионных процессов при пластической де-
формации микрозернистых материалов.
Авторы благодарят С. Зуберову и Т. Ламарка за
приготовление и предварительную обработку исследо-
ванных материалов, а также И. Сабирова и С. Лубенца
за обсуждение результатов.
1. K. Ishikawa, J. Wang, Z. Horita, M. Nemoto, and T.G.
Langdon, Scripta Mater. 35, 157 (1996).
2. H.K. Lin, J.C. Huang, and T.G. Langdon, Mater. Sci. Eng.
A402, 250 (2005).
3. M. Janeček, M. Popov, M.G. Krieger, R.J. Hellmig, and Y.
Estrin, Mater. Sci. Eng. A462, 116 (2007).
4. R.J. Hellmig, T.T. Lamark, M.V. Popov, M. Janeček, Y.
Estrin, and F. Chmel\k, Mater. Sci. Eng. A462, 111 (2007).
5. Z. Zúberová, Y. Estrin, T.T. Lamark, M. Janeček, R.J.
Hellmig, and M. Krieger, J. Mater. Proc. Technol. 184, 294
(2007).
6. Z. Zúberová, L. Kunz, T.T. Lamark, Y. Estrin, and M.
Janeček, Metal. Mater. Trans. 38A, 1934 (2007).
7. Y. Estrin, S.B. Yi, H.-G. Brokmeier, Z. Zuberova, S.C.
Yoon, H.S. Kim, and R.J. Hellmig, Intl. J. Materials Res. 99,
50 (2008).
8. В.В. Пустовалов, ФНТ 34, 871 (2008) [Low. Temp. Phys.
34, 683 (2008)].
9. Ю.З. Эстрин, Н.В. Исаев, Т.В. Григорова, В.В.
Пустовалов, В.С. Фоменко, С.Э. Шумилин, И.С. Брауде,
С.В. Маныхин, ФНТ 34, 842 (2008) [Low. Temp. Phys. 34,
665 (2008)].
10. O.V. Gendelman, M. Shapiro, Y. Estrin, R.J. Hellmig, and S.
Lekhtmakher, Mater. Sci. Eng. A434, 66 (2006).
11. E.O. Hall, Proc. Phys. Soc. London B64, 747 (1951).
12. N.J. Petch, J. Iron Steel Inst. 174, 25 (1953).
13. T. Mukai, M. Yamanoi, H. Watanabe, and K. Higashi,
Scripta Mater. 45, 89 (2001).
14. R. Agnew, P. Mehrorta, T.M. Lillo, G.M. Stoica, and P.K.
Liaw, Acta Mater. 53, 3135 (2005).
15. H. Conrad, R. Armstrong, H. Wiedersich, and G. Schoeck,
Philos. Mag. 6, 177 (1961).
16. В.Л. Владимирова, Ф.Ф. Лаврентьев, Ю.А. Похил, сб.:
Процессы пластической деформации при низких
температурах, Наукова Думка, Киев (1974), с. 44.
17. Ф.Ф. Лаврентьев, Ю.А. Похил, Изв. АН СССР, сер. Физ.
38, 1540 (1974).
18. U.F. Kocks and H. Mecking, Progr. Mater. Sci. 48, 171
(2003).
19. M.A. Meyers, A. Mishra, and D.J. Benson, Progr. Mater.
Sci. 51, 427 (2006).
20. Г.А. Малыгин, ФТТ 49, 961 (2007).
21. R.Z. Valiev, Y. Estrin, Z. Horita, T.G. Langdon, M.J.
Zehetbauer, and Y.T. Zhu, J. Metals 58, Issue 4, 33 (2006).
22. L. Hollang, E. Hieckmann, D. Brunner, C. Holste, and W.
Skrotzki, Mater. Sci. Eng. A424, 138 (2006).
23. Н.В. Исаев, Т.В. Григорова, П.А. Забродин, ФНТ 35,
1151 (2009) [Low Temp. Phys. 35, 898 (2009)].
24. H. Mecking and U.F. Kocks, Acta Met. 29, 1865 (1981).
25. Г.А. Малыгин, ФТТ 49, 2161 (2007).
26. Z. Zúberová, I. Sabirov, and Y. Estrin, The Effect of
Deformation Processing on Tensile Ductility of Magnesium
Alloy AZ31, to be published.
27. I. Sabirov, Y. Estrin, M.R. Barnett, I. Timokhina, and P.D.
Hodgson, Scripta Mater. 58, 163 (2008).
28. J. May, H.W. Höppel, and M. Göken, Mater. Sci. Forum
503–504, 781 (2006).
Low-temperature plastic deformation of magnesium
alloy AZ31 with different microstructure
Yu.Z. Estrin, P.A. Zabrodin, I.S. Braude,
T.V. Grigorova, N.V. Isaev, V.V. Pustovalov,
V.S. Fomenko, and S.E. Shumilin
The features of plastic deformation of magnesium
alloy AZ31 by tension in the temperature range 4,2–
295 K are examined depending on its microstructure
after squeeze casting (SC) and severe plastic deforma-
tion (SPD) via hot rolling and equal channel angular
pressing. The SPD processing results in decrease of
grain size and formation of a texture favorable for bas-
al dislocations glide. It is found that in the temperature
range 4.2–25 K the plastic deformation becomes unst-
able (serrated) with stress jumps in the SPD alloy
Низкотемпературная пластическая деформация магниевого сплава AZ31
Физика низких температур, 2010, т. 36, № 12 1371
greater than in the SC one. The temperature depen-
dence of yield stress of the alloy is typical of thermally
activated unpinning of dislocations from short range
obstacles. The ratio of yield stresses for SPD and SC
samples at given temperature is explained by harden-
ing due to refinement of grain size and softening ow-
ing to favorable texture. The work hardening rate of
alloy decreases a with grain size, but the ductility
(strain to rupture) increases due to texture. The strain
rate sensitivity of flow stress at T ≤ 100 K does not
depend on alloy microstructure and is determined by
intersections with forest dislocations. As the deforma-
tion temperature increases in the range 150–295 K, the
strain rate sensitivity rises owing to activation of dy-
namic recovery and contributions of diffusion
processes under plastic deformation of fine-grained
materials.
PACS: 62.20.–x Mechanical properties of solids;
62.20.F– Deformation and plasticity;.
Keywords: magnesium alloy, equal channel angular
pressing, texture, plastic deformation, low temperature.
|