Механические и оптические свойства хрома, деформированного в области температур 77…300 К

Исследована температурная зависимость механических (при 77…300 К) и оптических (при 300 К) характеристик хрома в двух структурных состояниях – в исходном и с предварительно динамически созданной системой двойниковых прослоек. По данным механических испытаний установлено, что температура вязко- хрупк...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :	Вопросы атомной науки и техники
Дата:	2005
Автори:	Метолиди, Э.Н., Чиркина, Л.А., Стародубов, Я.Д.
Формат:	Стаття
Мова:	Російська
Опубліковано:	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2005
Теми:	Облучательная техника и диагностика
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80576
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Механические и оптические свойства хрома, деформированного в области температур 77…300 К / Э.Н. Метолиди, Л.А. Чиркина, Я.Д. Стародубов // Вопросы атомной науки и техники. — 2005. — № 5. — С.188-193. — Бібліогр.: 30 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1859864069093195776
author	Метолиди, Э.Н. Чиркина, Л.А. Стародубов, Я.Д.
author_facet	Метолиди, Э.Н. Чиркина, Л.А. Стародубов, Я.Д.
citation_txt	Механические и оптические свойства хрома, деформированного в области температур 77…300 К / Э.Н. Метолиди, Л.А. Чиркина, Я.Д. Стародубов // Вопросы атомной науки и техники. — 2005. — № 5. — С.188-193. — Бібліогр.: 30 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Вопросы атомной науки и техники
description	Исследована температурная зависимость механических (при 77…300 К) и оптических (при 300 К) характеристик хрома в двух структурных состояниях – в исходном и с предварительно динамически созданной системой двойниковых прослоек. По данным механических испытаний установлено, что температура вязко- хрупкого перехода (Тх) после предварительного двойникования смещается в сторону низких температур на 20 К. На зависимостях изменения отражательной способности (∆R) исследованных двух типов образцов от температуры деформации обнаружены максимумы при Ткр. Для предварительно сдвойникованных структур этот максимум смещён в сторону низких температур на 15 К по сравнению с исходным состоянием. Высказывается предположение, что Ткр в отличие от Тх выявляет не температуру нулевой пластичности, а температуру смены механизма деформирования материала, начала локализации деформации и перехода от вязкого течения к хрупкому разрушению. Обсуждаются механизмы деформирования в исследуемом диапазоне температур. Дослiджена температурна залежнiсть механiчних (при 77...300 К) та оптичних (при 300 К) хрому у двох структурних станах – у початковому та з попередньо динамiчно створеною системою двiйникових прошаркiв. За даними механiчних дослiджень встановлено, що температура в`язко-крихкого переходу (Тх) пiсля попереднього двiйникування змiщується у сторону низьких температур на 20 К. На залежностях змiни вiдзеркалювальної властивостi (∆R) дослідженних двох типів зразків вiд температури деформацiї виявленi максимуми при Ткр. Для попередньо здвiйникованих структур цей максимум змiщений у сторону низьких температур на 15 К у порiвняннi з початковим станом. Висловлюється припущення, що Ткр на вiдмiну вiд Тх виявляє не температуру нульової пластичностi, а температуру змiни механiзму деформування матерiалу, початка локалiзацiї деформацiї та переходу вiд в`язкої течiї до крихкого руйнування. Обговорюються механiзми деформування в дослiджуваному диапазонi температур. Temperature dependence mechanical (at 77…300 K) and optical (at 300 K) characteristics of chromium in two structural conditions – in initial state and with preliminary dynamically created system of twin layers are investigated. According to mechanical tests it is established, that the temperature ductile-brittle transition (Тx) after preliminary twining is displaced on 20 K to low temperatures. On dependences of change of reflectivity (∆R) the investigated two types of samples from temperature of deformation find out of maximums at Ткр. For preliminary twining structures this maximum is displaced on 15 K to low temperatures in comparison with an initial condition. Suggested, that Ткр as against Тx reveals not temperature of zero plasticity, but temperature of change of the mechanism of deformation of a material, the beginning of localization of deformation and transition from ductile flow to brittle fracture. Mechanisms of deformation in a researched range of temperatures are discussed.
first_indexed	2025-12-07T15:47:26Z
format	Article
fulltext	УДК 662.26; 539.56; 548.24; 535.393 МЕХАНИЧЕСКИЕ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ХРОМА, ДЕФОР МИРОВАННОГО В ОБЛАСТИ ТЕМПЕРАТУР 77…300 К Э.Н. Метолиди, Л.А. Чиркина, Я.Д. Стародубов Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт» Исследована температурная зависимость механических (при 77…300 К) и оптических (при 300 К) харак теристик хрома в двух структурных состояниях – в исходном и с предварительно динамически созданной си стемой двойниковых прослоек. По данным механических испытаний установлено, что температура вязко- хрупкого перехода (Тх) после предварительного двойникования смещается в сторону низких температур на 20 К. На зависимостях изменения отражательной способности (∆R) исследованных двух типов образцов от температуры деформации обнаружены максимумы при Ткр. Для предварительно сдвойникованных структур этот максимум смещён в сторону низких температур на 15 К по сравнению с исходным состоянием. Выска зывается предположение, что Ткр в отличие от Тх выявляет не температуру нулевой пластичности, а темпера туру смены механизма деформирования материала, начала локализации деформации и перехода от вязкого течения к хрупкому разрушению. Обсуждаются механизмы деформирования в исследуемом диапазоне тем ператур. ВВЕДЕНИЕ Известно, что отражательная способность мате риала является высокочувствительным индикатором протекания процессов деформации, степени дефект ности и однородности распределения дефектов в приповерхностном слое глубиной порядка величины скин-слоя 500…600Å [1,2]. При этом теоретически и экспериментально показана корреляция между по верхностными и объёмными характеристиками ме талла путём установления взаимосвязи между струк турой поверхности и прочностными свойствами объёма [3]. Согласно [2-6], природа изменения отра жательной способности и склонности к пластическо му течению металлов с ОЦК-решёткой при низко температурной деформации подобна – это соотно шение между скоростью накопления деформацион ных дефектов и скоростью релаксации внутренних напряжений. Метод ИК-спектрометрии чувствителен не толь ко к изменению фононного спектра в результате внесения в материал точечных, линейных и плос костных (например, двойников) дефектов, но в зна чительной степени отражает влияние этих дефектов на состояние электронной подсистемы. Как известно [1,7], в ИК-области спектра (λ=3…15 мкм) оптиче ские свойства металлов определяются, в основном, электронами проводимости, так как вторичные элек тромагнитные волны, возникающие вследствие воз буждения электронов под действием излучения све товой волны, приводят к образованию сильной от ражённой волны. Чем больше коэффициент электро проводности, тем выше отражательная способность. Однако дефекты кристаллической решётки искажа ют фононный спектр кристаллов, при этом возни кают новые энергетические уровни и локальные ко лебания, приводящие к дополнительному росту поглощения, что сопровождается снижением отра жательной способности материала. Авторами работ [2,8,9] методом ИК-спектромет рии изучено дифференцированное влияние точеч ных, линейных и плоскостных (в частности, двойни ков) дефектов на оптические свойства некоторых металлов. Показано, что двойникование значительно сильнее снижает уровень отражательной способно сти Nb и Fe по сравнению со скольжением [2,9]. Поэтому представляло интерес методом ИК-спек трометрии оценить изменение дефектной структуры материала при деформировании его в низкотемпера турной области, где происходит переход от дефор мации скольжением к двойникованию и к хрупкому разрушению. В связи с этим в данной работе представлялось целесообразным в области перехода от вязкого тече ния к хрупкому разрушению сопоставить темпера турную зависимость механических характеристик и зависимость от температуры деформации отража тельной способности хрома, а также проверить влия ние предварительно созданной системы двойников на механические и оптические свойства хрома при низких температурах. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВА НИЯ В качестве материала исследования взят хром ду гового переплава чистотой 99,96 вес.% (ρ300К/ρ 4,2К=24,5) с размером зерна d=2…3 мм. Образцы раз мером 3×3×5 мм вырезались на электроискровом станке. После шлифовки и электрополировки в растворе 64 мл H3PO4, 15 мл H2SO4 и 21 мл Н2О по лучались образцы с плоской зеркальной поверхно стью, пригодной для оптических исследований. При электрополировке снимался слой ≈ 50 мкм для устранения наклёпа от механической обработки и ________________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. №5. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (88), с.188- 193. 188 уменьшения шероховатости поверхности. Степень шероховатости поверхности, согласно [4], не долж на превышать 1...0,1 мкм. Используемые в данной работе образцы удовлетворяли этим требованиям. Качество поверхности на исследуемых образцах контролировалось на интерферометре МИИ-4. Ме таллография поверхности изучалась на микроскопе МИМ-8. Исследования механических и оптических харак теристик проводились на хроме двух типов: А-тип – исходное состояние хрома и В-тип – структура с предварительно созданной сеткой двойников. Выбор этих двух структурных состояний определялся тем, что ранее на Fe [10-13] и Nb [14] было показано, что предварительное двойникование снижает температу ру вязко-хрупкого перехода. Представляло интерес проверить справедливость такого влияния динами чески вызванных двойниковых прослоек в металле с повышенным вкладом ковалентной составляющей в силы межатомного взаимодействия (Cr), что опреде ляет его повышенную хрупкость. Сетка двойников создавалась путём удара на ко пре при 230 К. При этом возникала сетка тонких двойников (∼1 мкм) одной-двух систем. Микро структура А и В-типов образцов показана на рис. 1. а б Рис.1. Микроструктура образцов хрома в исходном состоянии (А-тип) (а) и после предварительной динамической деформации двойникованием при 230К (В-тип) (б) (×500) После предварительной деформации двойникова нием образцы вновь шлифовались, а затем полиро вались до тех пор, пока шероховатость поверхности в области двойника не достигала такого же порядка, как и в исходном состоянии. Механические свойства (предел текучести σ0,2, напряжение разрушения σр и относительное сжатие ε) определялись на установке [15] сжатием со скоро стью 2.10-3 с-1 в интервале температур 77…300 К. Измерение спектров отражения проводилось при комнатной температуре на спектрофотометре ИКС-29 с использованием приставки ИПО-22 в ин тервале длин волн 3 ≤ λ ≤ 15 мкм. Погрешность из мерения спектров отражения не превышала 1%. Направление светового потока при изучении отра жения было перпендикулярно оси сжатия. Исследо вание отражательной способности образцов А и В-типов проводилось после деформации сжатием на 0,2 % в области температур 150…300 К. Дефор мирование образцов перед оптическими исследова ниями необходимо для того, чтобы выявить степень увеличения дефектности в поверхностном слое и склонность поверхностного слоя релаксировать внешнюю нагрузку при деформации хрома в обла сти вязкого течения, а также вблизи хрупкого разру шения. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ На рис. 2 приведены результаты измерения тем пературной зависимости механических свойств хро ма в двух структурных состояниях. Видно, что хром в исходном состоянии (А) имеет традиционную для ОЦК-металлов резкую темпера турную зависимость σ0,2(Т) и ε(Т) (кр. 1 и 3 соответ ственно). Предел текучести А-хрома при понижении температуры от 300 до 150 К увеличивается 2,5 раза. Температурное положение максимума на зависимо сти σ(Т) совпадает с температурой нулевой пластич ности (Тх А =160 К). Ниже этой температуры на зави симости σ(Т) показаны величины напряжения хруп кого разрушения хрома. Рис. 2. Температурная зависимость предела теку чести (при Т>Тх), напряжения разрушения (при Т<Тх) и относительного сжатия образцов хрома А-(кр.1,3) и В (кр.2,4)-типов Предварительное динамическое двойникование при 230 К (В-образцы) приводит к тому, что предел текучести для этих образцов практически не зависит от температуры в области 77…300 К (рис. 2, кр.2). При этом зависимость ε (Т) качественно такая же, как и для исходных образцов, но смещена в сторону ________________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. №5. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (88), с.188- 193. 189 низких температур (рис. 2, кр. 4). Видно, что предва рительное двойникование снижает температуру вяз ко-хрупкого перехода хрома на 20 К (Тх В =140 К). Сопоставим температурную зависимость механи ческих свойств с зависимостью отражательной способности при 300 К от температуры деформации образцов хрома А и В-типов. На рис. 3,а,б приведены спектры ИК-отражения образцов Cr А- и В-типов до деформации и после де формации сжатием на 0,2 % в области 150…300 К. Видно, что по мере понижения температуры дефор мации отражательная способность (R) уменьшается (см. рис. 3,а, кр.2-5 и 3,б, кр.2-6) по сравнению с R для недеформированного состояния (см. рис. 3,а,б, кр.1). Такое снижение отражательной способности деформированного хрома наблюдается до опре делённой температуры деформации. Назовём её кри тической (Ткр). При деформации хрома ниже Ткр на блюдается уменьшение падения его отражательной способности. Подобная инверсия в характере изме нения уровня отражательной способности усилива ется при понижении температуры деформирования ниже Ткр (см. рис. 3,а, кр.6,7 и 3,б, кр.7,8). Причём обнаруженная инверсия в изменениях уровня R для образцов А-типа фиксируется при Т<195 К (см. рис. 3,а, кр.6-8), а для образцов В-типа при Т<180 К (см. рис. 3,б, кр.7,8). По данным спектра отражения определены зна чения величины R для фиксированной длины волны (λ=4мкм) и рассчитаны значения изменения величи ны отражения ∆R=Rисх.-Rдеф, где Rисх. – значение ве личины отражения исходных образцов до деформа ции, а Rдеф – значение R для образцов А и В типов, деформированных на 0,2% в области 150…300 К. Зависимости вычисленных значений ∆R от темпера туры деформации образцов хрома А- и В-типов по казаны на рис. 4. а б Рис. 3. Зависимость уровня отражательной способности образцов хрома А (а) и В(б)-типов от темпера туры деформации сжатием на 0,2%: 1 – исходные; 2 – деформированные при 300 К; 3 – при 220 К; 4 – при 200 К; 5 – при 195 К; 6 – при 180 К;, 7 – при 170 К; 8 – при 160 К Рис. 4. Изменение величины отражения ∆R от температуры деформации сжатием на 0,2 % для А (1) и В (2)-типов образцов хрома (для λ=4 мкм) Из рисунка видно, что зависимости ∆R(Тдеф) для двух структурных состояний хрома качественно подобны, и можно выделить, по крайней мере, 4 особенности. 1). Во всём диапазоне температур падение отра жательной способности ∆R для образцов В-типа больше, чем для образцов А-типа. 2). На кривых ∆R(Тдеф) можно выделить 3 темпе ратурные области по характеру зависимости измеря емого параметра от температуры: 300…220К; 220 К – Ткр; Ткр – 160 К. 3). На зависимостях ∆R(Тдеф) наблюдаются мак симумы, температурное положение которых соот ветствует Ткр. 4). Максимум на зависимости ∆R(Тдеф) для образ цов В-типа смещён на 15 К в сторону низких темпе ратур по сравнению с максимумом для образцов А- типа. При сопоставлении зависимости ε(Т) (см. рис. 2) и ∆R(Тдеф) (см. рис. 4) видна аналогия в характере изменения относительного сжатия и отражательной способности от температуры деформирования: − кривые ε(Т) также как и кривые ∆R(Тдеф) для образцов В-типа смещены в сторону низких темпе ратур по сравнению с кривыми ε (Т) и ∆R(Тдеф) для образцов А - типа; ________________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. №5. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (88), с.188- 193. 190 − существуют критические точки Тх А и Тх В на за висимостях ε(Т) и Ткр А и Ткр В на зависимостях ∆ R(Тдеф), разные для А и В-типов образцов; − различие между Тх А и Тх В (20о), с одной сторо ны, и Ткр А и Ткр В (15о), с другой, практически отсут ствует (с учётом точности измерений ε и темпера турным шагом при измерении указанных зависимо стей). Кроме того, нужно отметить, что температурные положения максимумов на зависимостях ∆R(Тдеф) для А- и В- типов образцов соответствуют темпера турам середины резкого падения кривых на зависи мостях ε(Т) при переходе от пластического течения к хрупкому разрушению. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ Рассмотрим каждую из отмеченных выше осо бенностей на зависимостях ∆R(Тдеф) и сопоставим их с характером зависимости ε(Т) для А и В-типов об разцов хрома. Первая особенность - более высокий уровень потерь отражательной способности (∆R) для В-состояния по сравнению с А-состоянием. Отметим некоторые фрагменты тонкой дефект ной структуры, возникающей при двойниковании, с точки зрения влияния её на отражательную способ ность металла. Согласно [16-19], двойникование приводит к увеличению плотности дислокаций в теле прослойки и в аккомодационной зоне на 2 по рядка по сравнению с таковой в матрице, к росту концентрации вакансий и к появлению новых границ раздела (двойник-матрица), энергия дефекта упаков ки которых на порядок меньше, чем для границ зёрен. Точечные дефекты, согласно работам [20,21], оказывают существенно меньшее влияние, чем дис локации на фононный спектр решётки, т.е. на отра жательную способность металла, так как только ли нейные дефекты вызывают нарушение трансляцион ной симметрии в плоскости, перпендикулярной ли нейному дефекту. Согласно теоретическим представлениям [20,22], возможен ряд механизмов влияния линейных дефек тов на искажение фононного спектра кристаллов. Во-первых, из-за сильных искажений структуры в ядре дислокации возникает локализация возбужде ний вблизи линейного дефекта, которые в случае длинных (по сравнению с постоянной решётки) волн могут быть описаны возмущением на её оси. Во-вто рых, наряду с сильным искажением кристалла в ядре дислокации существует медленно спадающее поле деформаций на больших расстояниях от её оси. Та кое поле оказывается “ловушкой” для коротковолно вых фононов, что также должно привести к появле нию спектра дискретных состояний в некоторой об ласти вокруг дислокаций. Третий специфический элемент тонкой дефект ной структуры, характерный только для двойнико вой деформационной моды, – это появление обла стей с низкой энергией дефекта упаковки [18,23,25]. Сопутствующие двойникованию изменения тонкой дефектной структуры, согласно [24], можно связать с электронной структурой d-зоны переходных ме таллов в окрестностях границ двойников, а следова тельно, и с уровнем отражательной способности в ИК-области спектра. Снижение энергии дефекта упаковки на границе раздела двойник-матрица в со четании с установленным в работе [26] существен ным уменьшением удельной плотности материала после двойникования свидетельствуют о размягче нии фононного спектра деформированного двойни кованием металла. С другой стороны, двойникование способствует локализованному возрастанию энергии системы из- за резкого увеличения плотности дислокаций и кон центрации вакансий в аккомодационных зонах вбли зи двойников [23], что может вызвать изменение ло кальной электронной плотности [27]. Кроме того, некогерентные границы двойников обладают повы шенной адсорбционной способностью по отноше нию к точечным дефектам [28]. Это приводит к перераспределению примесей из объёма на границы двойников и локальному легированию пригранич ной области. Следовательно, происходит дополни тельное понижение энергии дефекта упаковки, так как при легировании переходного d-металла непере ходным она уменьшается по мере заполнения неза нятых состояний d-зоны [27]. Очевидно, фактор уменьшения энергии дефекта упаковки является наиболее существенным с точки зрения влияния на отражательную способность ис следуемого металла, так как простое увеличение плотности дислокаций при скольжении вызывает бо лее слабое уменьшение отражательной способности и почти на порядок меньшее изменение электросо противления, чем двойникование на ту же степень [9,19]. В работе [9] показано, что деформация Nb скольжением вызывает существенно меньшее паде ние отражательной способности, чем деформация двойникованием на одинаковые степени в диапазоне деформации 0,1...3,0 %, что, очевидно, обусловлено более эффективным влиянием двойникования по сравнению со скольжением в исследуемом диапазо не деформаций на изменение электрон-фононного взаимодействия. Отсюда следует, что отражательная способность металлов в ИК-области спектра опреде ляется не только общим уровнем дефектности кри сталлической решётки и суммарной деформации, но и тем, какой механизм (скольжение или двойникова ние) является преобладающим при пластической де формации. При этом надо учитывать, что при на личии двойниковых прослоек, предварительно вы званных ударной деформацией, инициируется разви тие пластического течения путём механического двойникования при последующем статическом де формировании даже при комнатной температуре [11,12,23]. ________________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. №5. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (88), с.188- 193. 191 Вторая и третья особенности ∆R(Тдеф) – на личие трех температурных областей и максиму ма при Ткр – и связь их с зависимостью ε(Т). Первая температурная область (300…220 К) ха рактеризуется довольно слабой зависимостью ∆R от температуры (см. рис. 4), что может свидетельство вать о практически одинаковых полях внутренних напряжений и концентрации дефектов, возникаю щих при деформировании хрома в этом температур ном диапазоне. Важно отметить, что кривые ε(Т) в этой области также характеризуются практически полной независимостью относительного сжатия от температуры деформации и для А-, и для В-типов образцов хрома (см. рис. 2). Указанные факты могут быть следствием того, что деформация хрома в пер вой температурной области развивается в условиях максимальной компенсации возникающих напряже ний в результате активного протекания релаксацион ных процессов. При этом деформация распределена по всему объему образца равномерно. Во второй температурной области (220 К…Ткр) наблюдается резкий рост зависимости ∆R(Тдеф) (см. рис. 4), что может быть обусловлено увеличением спектра деформационных дефектов (вследствие перехода от скольжения к двойникованию), накопле нием их плотности и ростом скрытой энергии де формации. Деформация продолжает развиваться равномерно во всём объёме образца, но скорость на копления скрытой энергии деформации начинает преобладать над скоростью релаксации внутренних напряжений. Эта разница усиливается по мере пони жения температуры и достигает максимума при Ткр. Появление экстремальной точки (Ткр) на зависимо сти ∆R(Тдеф) (см. рис. 4) означает появление двух участков кривых с производными, отличающимися по знаку, что свидетельствует о развитии качествен но разных механизмов изменения дефектной струк туры хрома после его деформирования выше и ниже Ткр. Учитывая положение этой точки на температур ной зависимости ε(Т), – это середина резкого паде ния запаса пластичности при переходе от пластиче ского течения к хрупкому разрушению (см. рис. 2) – можно предположить, что именно при Т=Ткр резко меняется механизм деформации: происходит замет ная её локализация с образованием высоких нескомпенсированных уровней пиковых напряже ний. По мере понижения температуры деформации ниже Ткр локализация усиливается, а релаксация пи ковых напряжений может происходить в виде рас крытия микротрещин [4-6]. Поэтому точку Ткр мож но считать началом третьей температурной области (Ткр...160 К) с новым механизмом деформирования материала (см. рис. 4). В этой области при пониже нии температуры деформирования ОЦК-металлов [4-6] увеличивается число микротрещин, образуются микротрещины закритических размеров, происходит их слияние в магистральную, наступает хрупкое раз рушение, что наблюдается при Тх на зависимостях ε (Т) (см. рис. 2). Однако в отличие от определения температуры вязко-хрупкого перехода традицион ным методом – измерением температурной зависи мости относительного удлинения или сжатия мате риала при деформации его до разрушения – при оп тическом методе исследования деформированных до 0,2 % образцов появляется уникальная возможность определения температуры Ткр, при которой фиксиру ется момент начала локализации деформации, т.е. определяется температура не нулевой пластичности, а перехода структурного состояния деформируемого материала от вязкого течения к хрупкому разруше нию. Четвертая особенность зависимостей ∆R(Тдеф) и ε(Т) - смещение в сторону низких температур кривых для В-типа образцов. Известно, что структурное состояние ОЦК-ме таллов определяет температуру и склонность мате риала к переходу от вязкого течения к хрупкому раз рушению при низкотемпературной деформации. Так, в частности, показано [10-13], что предвари тельное двойникование приводит к понижению тем пературы вязко-хрупкого перехода, так как оно устраняет области пиковых напряжений, способ ствует перераспределению точечных дефектов, ини циирует развитие двойникования по вторичным си стемам и стимулирует развитие релаксационных процессов при последующем деформировании ОЦК- металлов при Т<300 К. Эти особенности влияния предварительного двойникования на характер после дующего деформирования установлены для Fe, Fe-Si и Nb, т.е. для металлов с металлическим типом меж атомной связи. Результаты измерения ε(Т) и ∆ R(Тдеф), проведенные в данной работе, показали, что как в случае чисто металлического межатомного взаимодействия (Nb), так и при наличии ковалент ной составляющей (Cr) предварительное динамиче ское двойникование снижает температуру вязко- хрупкого перехода и расширяет температурную об ласть реализации вторичного двойникования как вида пластического течения без разрушения при по следующем статическом низкотемпературном де формировании. Полученные нами результаты в данной работе и в работах [29,30], убедительно показали возмож ность использовать оптический метод не только как способ исследования электронного и фононного спектров кристаллических материалов, но и как способ определения некоторых важных физико-ме ханических параметров, в частности, глубины упрочнённого слоя металлических образцов после различных условий поверхностной обработки, а так же температуры вязко-хрупкого перехода металлов. Работа выполнена в рамках Программы проведе ния фундаментальних исследований по атомной нау ке и технике ННЦ ХФТИ. ЛИТЕРАТУРА 1.А.В. Соколов. Оптические свойства металлов. М.: «Физматгиз», 1961, 464 с. ________________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. №5. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (88), с.188- 193. 192 2.И.А. Гиндин, Л.А. Чиркина, Э.Н. Метолиди. Оп тические свойства и дефектная структура крис- таллических тел: Обзор. М.: «ЦНИИатоминформ», 1989, 28 с. 3.В.П.Алёхин. Физика прочности и пластичности поверхностных слоёв материала. М.: «Наука», 1983, 280 с. 4.Атомный механизм разрушения. М.: «Изд. черной и цветной металлургии», 1963, 660 с. 5.В.И. Трефилов, Ю.В. Мильман, С.А. Фирстов. Фи зические основы прочности тугоплавких металлов. Киев: «Наукова думка», 1975, 315 с. 6.В.И. Старцев, В.Я. Ильичев, В.В. Пустовалов. Пластичность и прочность металлов и сплавов при низких температурах. М.: «Металлургия», 1975, 328 с. 7.И.Е. Лексина. Оптические свойства и электронные характеристики ниобия и его сплавов с титаном. //Труды ФИАН. 1974, т. 72, с. 150-207. 8.И.А. Гиндин, Э.Н. Метолиди, Л.А. Чиркина, Б.А. Хинкис. Отражательная способность в ИК-области спектра Nb и Fe, деформированных двойникованием //Украинский физический журнал. 1989, т. 34, №10, с. 1530–1534. 9.И.А. Гиндин, Э.Н. Метолиди, Л.А. Чиркина, Б.А. Хинкис. Отражательная способность в ИК-области спектра ниобия с различной дефектной структурой. //Украинский физический журнал. 1986, т. 31, №7, с. 1077–1080. 10.И.А. Гиндин, Л.А. Чиркина. О двойниковании и хрупкости кремнистого железа //Физика твёрдого тела. 1968, т. 10, с. 2529–2531. 11.И.А. Гиндин, Л.А. Чиркина. О характере влияния границ двойников и зёрен на процесс пластической деформации кремнистого железа при 185 и 300К //Физика металлов и металловедение. 1969, т. 27, в. 3, с. 531–538. 12.И.А. Гиндин, Л.А. Чиркина. Влияние границ раз дела на температурную зависимость сопротивления движению двойникующих и скользящих дислокаций //Физика металлов и металловедение. 1977, т. 43, с. 180–187. 13.Л.А. Чиркина, В.С. Оковит, Б.А. Хинкис. Измене ние механических свойств облучённого кремнистого железа в зависимости от вида предварительной де формации //Проблемы прочности. 1979, №6, с. 71– 73. 14.И.А. Гиндин, Л.А. Чиркина, В.С. Оковит, Б.А. Хинкис. Особенности микро- и макротекучести по ликристаллического ниобия в области 4,2…80 К //Металлофизика. 1984, т. 6, №4, с. 83–85. 15.И.А. Гиндин, С.Ф. Кравченко, И.М. Неклюдов, Л.А. Асланович. Установка для статических испыта ний и термомеханической обработки материалов в температурной области от 4,2 до 1200К //Заводская лаборатория. 1973, т. 39, №8, с. 1011–1012. 16.И.А. Гиндин, Л.А. Чиркина, А.И. Сирота, В.С. Оковит. Дефектная структура двойниковых просло ек в кремнистом железе //Физика твёрдого тела. 1973, т. 15, в. 7, с. 2210–2214. 17.Д. Ньюкирк, Д. Верник. Прямое наблюдение не совершенств кристаллов. М.: «Металлургия», 1964, 383 с. 18.K.Sumino. Surface dislocations and the growth of de formation twins //Acta met. 1966, v. 14, №11, p. 1607–1615. 19.Л.А. Чиркина, С.Д. Лавриненко, В.С. Оковит и др. Влияние предварительной деформации двойни кованием и скольжением на критические и сверх проводящие параметры ниобия //Вопросы атомной науки и техники. Серия «Общая и ядерная физика». 1986, в. 2, с. 16–21. 20.И.М. Лифшиц, Х.И. Пушкарёв. Локализация воз буждения в кристаллах с дислокациями //Письма в ЖЭТФ. 1970, т. 11, в. 9, с. 456–459. 21.J. Cely. Infrared Absorption in crystals with line de fect //Phys. status solidi. 1970, v. 41, №1, p. 191–198. 22.И.М. Лифшиц, А.М. Косевич. Динамика кри сталлической решётки с дефектами /Препринт АН УССР. ХФТИ, 1965, №170/Т-025. 23.И.А. Гиндин, Л.А. Чиркина, В.С. Оковит. Влия ние предварительно созданных границ раздела на характер развития дефектной структуры кремнисто го железа //Металлофизика. 1975, №62, с. 13–18. 24.A.M. Papon, I.P. Simon, P. Guyot. Calculation of {112} twin and stacking-fault energies in b.c.c. transi tion metals //Phil. Mag. B. 1979, v. 40, N2, p. 159–172. 25.В.З. Бенгус, С.Н.Комник, В.И.Старцев. О возник новении двойникующих и полных дислокаций при расширении двойниковых прослоек в кальците. //Физика низких температур. 1968, т. 10, №1, с. 317–319. 26.И.А. Гиндин, В.М. Розенберг, Я.Д. Стародубов, Л.А. Чиркина. Влияние скольжения и механического двойникования на изменение плотности железа. //Физика твёрдого тела. 1972, т. 14, в. 6, с. 1639–1641. 27.В.Е. Панин, В.П. Фадин. О связи энергии дефекта упаковки с электронной структурой металлов и сплавов //Изв. вузов. Физика. 1969, №9, с. 119–126. 28.J.L. Brimhall, B. Masteal. Enhanced neutron radia tion damage twin boundaries //J. Appl. Phys. 1967, v. 7, N7, p. 3027–3028. 29.Я.Д. Стародубов, Э.Н. Метолиди, Г.Н. Малик. Влияние поверхностного пластического деформиро вания обкаткой в поле ультразвуковых колебаний на механические и оптические свойства ниобия и желе за //Вопросы атомной науки и техники. Серия «Ва куум, чистые материалы, сверхпроводники». 2002, в. 1(12), с. 156–160. 30.А.С. 1349466. Способ определения температуры вязкохрупкого перехода металлических материалов /И.А. Гиндин, Э.Н. Метолиди, Л.А. Чиркина, Б.А. Хинкис. /Бюл. Рос. патент. «Изобретения. Полезные модели». 2004. МЕХАНIЧНI ТА ОПТИЧНI ВЛАСТИВОСТI ХРОМУ, ДЕФОРМОВАНОГО В ОБЛАСТI ТЕМПЕРА ТУР 77...300 К Е.М. Метолiдi, Л.О. Чiркiна, Я.Д. Стародубов ________________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. №5. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (88), с.188- 193. 193 Дослiджена температурна залежнiсть механiчних (при 77...300 К) та оптичних (при 300 К) хрому у двох структурних станах – у по чатковому та з попередньо динамiчно створеною системою двiйникових прошаркiв. За даними механiчних дослiджень встановлено, що температура в`язко-крихкого переходу (Тх) пiсля попереднього двiйникування змiщується у сторону низьких температур на 20 К. На залежностях змiни вiдзеркалювальної властивостi (∆R) дослідженних двох типів зразків вiд температури деформацiї виявленi мак симуми при Ткр. Для попередньо здвiйникованих структур цей максимум змiщений у сторону низьких температур на 15 К у порiвняннi з початковим станом. Висловлюється припущення, що Ткр на вiдмiну вiд Тх виявляє не температуру нульової пластичностi, а темпера туру змiни механiзму деформування матерiалу, початка локалiзацiї деформацiї та переходу вiд в`язкої течiї до крихкого руйнування. Обговорюються механiзми деформування в дослiджуваному диапазонi температур. MECHANICAL AND OPTICAL PROPERTIES OF CHROMIUM DEFORMED IN THE REGION OF TEMPERATURES 77…300 K E.N. Metolidi, L.A. Chirkina, J.D. Starodubov Temperature dependence mechanical (at 77…300 K) and optical (at 300 K) characteristics of chromium in two structural conditions – in initial state and with preliminary dynamically created system of twin layers are investigated. According to mechanical tests it is established, that the temperature ductile-brittle transition (Тx) after preliminary twining is displaced on 20 K to low temperatures. On dependences of change of reflectivity (∆R) the investigated two types of samples from temperature of deformation find out of maximums at Ткр. For preliminary twining structures this maximum is displaced on 15 K to low temperatures in comparison with an initial condition. Suggested, that Ткр as against Тx re veals not temperature of zero plasticity, but temperature of change of the mechanism of deformation of a material, the beginning of localization of deformation and transition from ductile flow to brittle fracture. Mechanisms of deformation in a researched range of temperatures are dis cussed. ________________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. №5. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (88), с.188- 193. 194
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-80576
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	1562-6016
language	Russian
last_indexed	2025-12-07T15:47:26Z
publishDate	2005
publisher	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
record_format	dspace
spelling	Метолиди, Э.Н. Чиркина, Л.А. Стародубов, Я.Д. 2015-04-19T14:57:10Z 2015-04-19T14:57:10Z 2005 Механические и оптические свойства хрома, деформированного в области температур 77…300 К / Э.Н. Метолиди, Л.А. Чиркина, Я.Д. Стародубов // Вопросы атомной науки и техники. — 2005. — № 5. — С.188-193. — Бібліогр.: 30 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80576 662.26; 539.56; 548.24; 535.393 Исследована температурная зависимость механических (при 77…300 К) и оптических (при 300 К) характеристик хрома в двух структурных состояниях – в исходном и с предварительно динамически созданной системой двойниковых прослоек. По данным механических испытаний установлено, что температура вязко- хрупкого перехода (Тх) после предварительного двойникования смещается в сторону низких температур на 20 К. На зависимостях изменения отражательной способности (∆R) исследованных двух типов образцов от температуры деформации обнаружены максимумы при Ткр. Для предварительно сдвойникованных структур этот максимум смещён в сторону низких температур на 15 К по сравнению с исходным состоянием. Высказывается предположение, что Ткр в отличие от Тх выявляет не температуру нулевой пластичности, а температуру смены механизма деформирования материала, начала локализации деформации и перехода от вязкого течения к хрупкому разрушению. Обсуждаются механизмы деформирования в исследуемом диапазоне температур. Дослiджена температурна залежнiсть механiчних (при 77...300 К) та оптичних (при 300 К) хрому у двох структурних станах – у початковому та з попередньо динамiчно створеною системою двiйникових прошаркiв. За даними механiчних дослiджень встановлено, що температура в`язко-крихкого переходу (Тх) пiсля попереднього двiйникування змiщується у сторону низьких температур на 20 К. На залежностях змiни вiдзеркалювальної властивостi (∆R) дослідженних двох типів зразків вiд температури деформацiї виявленi максимуми при Ткр. Для попередньо здвiйникованих структур цей максимум змiщений у сторону низьких температур на 15 К у порiвняннi з початковим станом. Висловлюється припущення, що Ткр на вiдмiну вiд Тх виявляє не температуру нульової пластичностi, а температуру змiни механiзму деформування матерiалу, початка локалiзацiї деформацiї та переходу вiд в`язкої течiї до крихкого руйнування. Обговорюються механiзми деформування в дослiджуваному диапазонi температур. Temperature dependence mechanical (at 77…300 K) and optical (at 300 K) characteristics of chromium in two structural conditions – in initial state and with preliminary dynamically created system of twin layers are investigated. According to mechanical tests it is established, that the temperature ductile-brittle transition (Тx) after preliminary twining is displaced on 20 K to low temperatures. On dependences of change of reflectivity (∆R) the investigated two types of samples from temperature of deformation find out of maximums at Ткр. For preliminary twining structures this maximum is displaced on 15 K to low temperatures in comparison with an initial condition. Suggested, that Ткр as against Тx reveals not temperature of zero plasticity, but temperature of change of the mechanism of deformation of a material, the beginning of localization of deformation and transition from ductile flow to brittle fracture. Mechanisms of deformation in a researched range of temperatures are discussed. Работа выполнена в рамках Программы проведения фундаментальних исследований по атомной науке и технике ННЦ ХФТИ. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Облучательная техника и диагностика Механические и оптические свойства хрома, деформированного в области температур 77…300 К Механiчнi та оптичнi властивостi хрому, деформованого в областi температур 77...300 К Mechanical and optical properties of chromium deformed in the region of temperatures 77…300 К Article published earlier
spellingShingle	Механические и оптические свойства хрома, деформированного в области температур 77…300 К Метолиди, Э.Н. Чиркина, Л.А. Стародубов, Я.Д. Облучательная техника и диагностика
title	Механические и оптические свойства хрома, деформированного в области температур 77…300 К
title_alt	Механiчнi та оптичнi властивостi хрому, деформованого в областi температур 77...300 К Mechanical and optical properties of chromium deformed in the region of temperatures 77…300 К
title_full	Механические и оптические свойства хрома, деформированного в области температур 77…300 К
title_fullStr	Механические и оптические свойства хрома, деформированного в области температур 77…300 К
title_full_unstemmed	Механические и оптические свойства хрома, деформированного в области температур 77…300 К
title_short	Механические и оптические свойства хрома, деформированного в области температур 77…300 К
title_sort	механические и оптические свойства хрома, деформированного в области температур 77…300 к
topic	Облучательная техника и диагностика
topic_facet	Облучательная техника и диагностика
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80576
work_keys_str_mv	AT metolidién mehaničeskieioptičeskiesvoistvahromadeformirovannogovoblastitemperatur77300k AT čirkinala mehaničeskieioptičeskiesvoistvahromadeformirovannogovoblastitemperatur77300k AT starodubovâd mehaničeskieioptičeskiesvoistvahromadeformirovannogovoblastitemperatur77300k AT metolidién mehaničnitaoptičnivlastivostihromudeformovanogovoblastitemperatur77300k AT čirkinala mehaničnitaoptičnivlastivostihromudeformovanogovoblastitemperatur77300k AT starodubovâd mehaničnitaoptičnivlastivostihromudeformovanogovoblastitemperatur77300k AT metolidién mechanicalandopticalpropertiesofchromiumdeformedintheregionoftemperatures77300k AT čirkinala mechanicalandopticalpropertiesofchromiumdeformedintheregionoftemperatures77300k AT starodubovâd mechanicalandopticalpropertiesofchromiumdeformedintheregionoftemperatures77300k

Механические и оптические свойства хрома, деформированного в области температур 77…300 К

Репозитарії

Схожі ресурси