Влияние термомеханической обработки на текстуру прутков гафния
Рассмотрено влияние термообработки на изменение кристаллографической ориентации зерен прутков гафния. Определены основные закономерности текстурообразования при холодной деформации (ε = 0…39%), при отжиге (Тдеф = 600…1000 °С) и при изменении температуры деформации от 150 до 950 °С при постоянной...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Datum: | 2009 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2009
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96368 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Влияние термомеханической обработки на текстуру прутков гафния / В.А. Зуёк, В.Н. Гулько, В.В. Корнеева // Вопросы атомной науки и техники. — 2009. — № 4. — С. 218-225. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-96368 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Зуёк, В.А. Гулько, В.Н. Корнеева, В.В. 2016-03-15T17:09:11Z 2016-03-15T17:09:11Z 2009 Влияние термомеханической обработки на текстуру прутков гафния / В.А. Зуёк, В.Н. Гулько, В.В. Корнеева // Вопросы атомной науки и техники. — 2009. — № 4. — С. 218-225. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96368 621.039 Рассмотрено влияние термообработки на изменение кристаллографической ориентации зерен прутков гафния. Определены основные закономерности текстурообразования при холодной деформации (ε = 0…39%), при отжиге (Тдеф = 600…1000 °С) и при изменении температуры деформации от 150 до 950 °С при постоянной степени деформации. Установлена взаимосвязь между состоянием структуры и кристаллогра- фической ориентацией зерен. Приведены основные закономерности изменения текстуры при различных видах термообработки. Розглянуто вплив термообробки на зміну кристалографічної орієнтації зерна стрижнів гафнію. Визна- чено основні закономірності текстуроутворення в ході холодної деформації (ε = 0…39%), під час відпалу (Тдеф = 600…1000 °С) і при зміні температури деформації від 150 до 950 °С при постійному ступені дефор- мації. Встановлено зв'язок між станом структури та кристалографічної орієнтації зерна. Приведені основні закономірності зміни текстури при різних видах термообробки. Influence of heat treatment on change of crystallographic orientation of grains in hafnium bars is considered in the paper. The basic laws of texture forming are determined at cold deformation (ε = 0 … 39 %), at annealing (Тdef = 600 … 1000 °С) and at change of temperature of deformation from 150 up to 950 °С at a constant extent of deformation. The correlation between the condition of structure and crystallographic orientation of grains is defined. The basic laws of structure change are resulted at various kinds of heat treatment. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Материалы реакторов на тепловых нейтронах Влияние термомеханической обработки на текстуру прутков гафния Вплив термомеханічної обробки на текстуру стрижнів гафнію Influence of thermomechanical processing on the texture of hafnium rods Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Влияние термомеханической обработки на текстуру прутков гафния |
| spellingShingle |
Влияние термомеханической обработки на текстуру прутков гафния Зуёк, В.А. Гулько, В.Н. Корнеева, В.В. Материалы реакторов на тепловых нейтронах |
| title_short |
Влияние термомеханической обработки на текстуру прутков гафния |
| title_full |
Влияние термомеханической обработки на текстуру прутков гафния |
| title_fullStr |
Влияние термомеханической обработки на текстуру прутков гафния |
| title_full_unstemmed |
Влияние термомеханической обработки на текстуру прутков гафния |
| title_sort |
влияние термомеханической обработки на текстуру прутков гафния |
| author |
Зуёк, В.А. Гулько, В.Н. Корнеева, В.В. |
| author_facet |
Зуёк, В.А. Гулько, В.Н. Корнеева, В.В. |
| topic |
Материалы реакторов на тепловых нейтронах |
| topic_facet |
Материалы реакторов на тепловых нейтронах |
| publishDate |
2009 |
| language |
Russian |
| container_title |
Вопросы атомной науки и техники |
| publisher |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Вплив термомеханічної обробки на текстуру стрижнів гафнію Influence of thermomechanical processing on the texture of hafnium rods |
| description |
Рассмотрено влияние термообработки на изменение кристаллографической ориентации зерен прутков
гафния. Определены основные закономерности текстурообразования при холодной деформации (ε =
0…39%), при отжиге (Тдеф = 600…1000 °С) и при изменении температуры деформации от 150 до 950 °С при
постоянной степени деформации. Установлена взаимосвязь между состоянием структуры и кристаллогра-
фической ориентацией зерен. Приведены основные закономерности изменения текстуры при различных
видах термообработки.
Розглянуто вплив термообробки на зміну кристалографічної орієнтації зерна стрижнів гафнію. Визна-
чено основні закономірності текстуроутворення в ході холодної деформації (ε = 0…39%), під час відпалу
(Тдеф = 600…1000 °С) і при зміні температури деформації від 150 до 950 °С при постійному ступені дефор-
мації. Встановлено зв'язок між станом структури та кристалографічної орієнтації зерна. Приведені основні
закономірності зміни текстури при різних видах термообробки.
Influence of heat treatment on change of crystallographic orientation of grains in hafnium bars is considered in
the paper. The basic laws of texture forming are determined at cold deformation (ε = 0 … 39 %), at annealing
(Тdef = 600 … 1000 °С) and at change of temperature of deformation from 150 up to 950 °С at a constant extent of
deformation. The correlation between the condition of structure and crystallographic orientation of grains is defined.
The basic laws of structure change are resulted at various kinds of heat treatment.
|
| issn |
1562-6016 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96368 |
| citation_txt |
Влияние термомеханической обработки на текстуру прутков гафния / В.А. Зуёк, В.Н. Гулько, В.В. Корнеева // Вопросы атомной науки и техники. — 2009. — № 4. — С. 218-225. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT zuekva vliânietermomehaničeskoiobrabotkinateksturuprutkovgafniâ AT gulʹkovn vliânietermomehaničeskoiobrabotkinateksturuprutkovgafniâ AT korneevavv vliânietermomehaničeskoiobrabotkinateksturuprutkovgafniâ AT zuekva vplivtermomehaníčnoíobrobkinateksturustrižnívgafníû AT gulʹkovn vplivtermomehaníčnoíobrobkinateksturustrižnívgafníû AT korneevavv vplivtermomehaníčnoíobrobkinateksturustrižnívgafníû AT zuekva influenceofthermomechanicalprocessingonthetextureofhafniumrods AT gulʹkovn influenceofthermomechanicalprocessingonthetextureofhafniumrods AT korneevavv influenceofthermomechanicalprocessingonthetextureofhafniumrods |
| first_indexed |
2025-11-25T06:15:04Z |
| last_indexed |
2025-11-25T06:15:04Z |
| _version_ |
1850505937985470464 |
| fulltext |
218 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2009. №4-2.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (94), с. 218-225.
УДК 621.039
ВЛИЯНИЕ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
НА ТЕКСТУРУ ПРУТКОВ ГАФНИЯ
В.А. Зуёк, В.Н. Гулько, В.В. Корнеева
Научно-технический комплекс «Ядерный топливный цикл»
Национального научного центра
«Харьковский физико-технический институт»,
Харьков, Украина
E-mail: valeriyz@kipt.kharkov.ua
Рассмотрено влияние термообработки на изменение кристаллографической ориентации зерен прутков
гафния. Определены основные закономерности текстурообразования при холодной деформации (ε =
0…39%), при отжиге (Тдеф = 600…1000 °С) и при изменении температуры деформации от 150 до 950 °С при
постоянной степени деформации. Установлена взаимосвязь между состоянием структуры и кристаллогра-
фической ориентацией зерен. Приведены основные закономерности изменения текстуры при различных
видах термообработки.
ВВЕДЕНИЕ
Деформация является одной из основных и наи-
более часто используемых технологических опера-
ций, которые обеспечивают необходимую форму
изделий при их изготовлении. При оптимальном
сочетании температуры, степени и скорости дефор-
мирования и последующего отжига можно получить
развитую, устойчивую и равномерную субструкту-
ру. Это позволяет при современном уровне развития
металловедения рассматривать деформацию не
только и не столько как процесс формоизменения,
но и как мощный способ воздействия на тонкое
строение и отсюда на структурно-чувствительные
свойства металлов и сплавов, определяющие их экс-
плуатационные свойства.
Учитывая то, что гафний является одним из пер-
спективных нейтронно-поглощающих и конструк-
ционных материалов для использования в атомной
энергетике Украины, разрабатываются различные
технологические схемы процесса изготовления из-
делий из гафния, позволяющие уже на начальных
стадиях изготовления управлять формированием
структуры и текстуры изделий. Текстура полуфаб-
рикатов или изделий может формироваться в про-
цессе холодной, теплой или горячей деформации, в
ходе протекания процессов рекристаллизации или
фазовых превращений.
В то же время, практическое значение текстуры
весьма велико и определяется вызываемой ею ани-
зотропией свойств. Поэтому вопросы, связанные с
изучением процессов текстурообразования в прут-
ках из гафния при пластической деформации и по-
следующей термической обработке, являются акту-
альными.
1. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЯ
В работе исследовали гафний марки ГФЭ-1, по-
лученный методом кальциетермического восста-
новления, дополнительно рафинированный от при-
месей электронно-лучевым переплавом. Химиче-
ский состав слитка в соответствии с приложенным
сертификатом соответствует требованиям ТУ–
У 14312708. 183-95.
Материалом для исследований служили образ-
цы - представители прутков гафния, полученные по
двум разным технологическим схемам. Заготовоч-
ным материалом являлся пруток гафния диаметром
20 мм, изготовленный из слитка гафния диаметром
81 см методом высокотемпературной ковки с про-
межуточными рекристаллизационными отжигами.
Текстуру определяли методом обратных полюс-
ных фигур на рентгеновской установке ДРОН-3М,
укомплектованной цифровым счётно-
регистрирующим устройством, в излучении CuKα
с никелевым фильтром. Съемку проводили в плос-
кости, перпендикулярной оси прутка. Образцы вы-
резали на электроискровом станке, шлифовали, а
затем химическим травлением удаляли поверхност-
ный слой толщиной 100 мкм.
Расчет параметров текстуры проводили с помо-
щью компьютерной программы TEXTURE, в основу
которой заложены уравнения для расчета плотности
полюсов Рhkl и параметра Кёрнса (f0002) Для расчета
плотности полюсов значения интенсивностей рент-
геновских рефлексов отражения от эталона брали из
базы данных PDF (Powder Diffraction File);
2. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
2.1. ВЛИЯНИЕ СТЕПЕНИ ХОЛОДНОЙ
ДЕФОРМАЦИИ НА СТРУКТУРУ И ТЕКСТУРУ
ПРУТКОВ ГАФНИЯ
Проведена серия экспериментов по изучению
влияния степени холодной деформации методом
прокатки в диапазоне значений от 0 до 39 % на со-
стояние структуры, форму и размер зерен материа-
ла. По изменению величины микротвёрдости было
также изучено влияние степени деформации на на-
клёп гафния.
Холодную деформацию проводили при комнат-
ной температуре. В качестве исходного материала
использовали прутки гафния диаметром от 5,85 до
7,40 мм, полученные по технологической схеме,
приведенной на рис. 1.
219
В результате проведения операции прокатки полу-
чали образцы диаметром 5,85 мм со степенью де-
Ранее были проведены металлографические ис-
следования микроструктуры прутков гафния в ис-
ходном состоянии и после холодной деформации
разной степени [1]. Было установлено, что в исход-
ном состоянии гафний имеет полностью рекристал-
лизованную структуру, характерную для отожжен-
ного состояния. Зерна имеют полиэдрическую фор-
му, без какого-либо явного выстраивания или вытя-
гивания вдоль основных направлений прутка. Сред-
ний размер зерен достигает ~45 мкм. В отдельных
зернах в небольшом количестве присутствуют
двойники. Основные закономерности изменения
структуры, выявленные при холодной деформации,
сводятся к следующим:
• холодная деформация происходит как сколь-
жением, так и двойникованием;
• при малых степенях деформации наблюдает-
ся проскальзывание по границам зерен;
• при высоких степенях - изменение формы зе-
рен (они вытягиваются в направлении, перпендику-
лярном направлению деформации);
• при высокой степени деформации - диспер-
гирование зеренной структуры, что влечет за собой
изменение размера зерен.
Как следует из [1], в результате холодной де-
формации происходит не только формоизменение
образца, но также и формоизменение зерен. При
этом, исходя из теории Шмида, не все зерна изме-
няются равнозначно. Данное обстоятельство может
приводить к появлению текстур деформации. По-
этому на этих же образцах были проведены рентге-
ноструктурные исследования и изучено влияние
степени деформации на изменение текстуры.
На рис. 2 представлены обратные полюсные фи-
гуры прутков гафния в исходном состоянии и после
прокатки при комнатной температуре с разной сте-
пенью деформации, а также рассчитанные значения
параметров текстуры и их зависимость от степени
деформации.
(f0002) =0,18 (f0002) =0,18 (f0002) =0,14
а б в
Рис. 2. Обратные полюсные фигуры прутков гафния при холодной деформации:
а – в исходном состоянии (для данного исследования) – прутки диаметром ~7,2…5,85 мм;
б – деформация 13%; в – деформация 23%
формации от 0 до ~39%.
Рис. 1. Схема изготовления прутков
при холодной деформации
Ковка
Т = 950 °С
Пруток d = 20 мм
Ковка
Т = 900 °С
Пруток d = 9 мм
Отжиг
Т = 800 °С
t = 1 ч
Проточка
Пруток d = 5,85-7,4 мм
Прокатка
Т = 20 °С
Пруток ε = от 0 до 39 %
220
Рис. 2. Обратные полюсные фи-
гуры прутков гафния при холод-
ной деформации: г – деформация
33%; д – деформация 39%
(f0002) =0,11 (f0002) =0,10
г д
Как следует из рис. 2,а, в исходном состоянии
плотность полюсов призматических плоскостей
)0110(
−
, )0321(
−
и )0211(
−
равна 2,559, 1,539 и
1,778 соответственно, однако довольно высока и
плотность пирамидальных плоскостей: )1221(
−
=
1,932, )1321(
−
= 1,701. Ориентационный параметр
при этом равен (f0002) =0,178.
Холодная деформация исходного прутка гафния
до степени обжатия 13% (см. рис. 2,б) приводит к
частичному разрушению исходной текстуры – тек-
стуры рекристаллизации после горячей ковки и от-
жига (см. рис. 2,а). При этом (см. рис. 2,б и 3) плот-
ность полюсов призматических плоскостей )0110(
−
и
)0211(
−
снижается до 1,793 и 1,419 соответственно, а
плотность полюсов - )0321(
−
существенно увеличи-
вается до 2,963.
а
б
Рис. 3. Тенденция изменения характеристик текстуры гафния при холодной деформации гафния:
а – плотность полюсов; б – ориентационный параметр Кёрнса
Дальнейшее увеличение степени деформации с
13 до 33% приводит к последующему разрушению
текстуры рекристаллизации и формированию тек-
стуры холодной деформации. Значительно снижает-
ся плотность полюсов пирамидальной плоскости
)2110(
−
: с 0,459 до 0,133 и плоскости )3220(
−
: с
0,563 до 0,118, почти в 10 раз снижается плотность
полюсов плоскости )3110(
−
. В то же время для
плоскости )0110(
−
наблюдается рост плотности с
1,793 до 3,33, что свидетельствует о формировании
аксиальной текстуры и приводит к снижению значе-
ния ориентационного параметра Кёрнса.
Увеличение степени холодной деформации до
39% приводит к появлению макродефектов в виде
трещин. Обратная полюсная фигура такого прутка
приведена на рис. 2,д. В общем, увеличение степени
холодной деформации приводит к кристаллографи-
ческой переориентации зёрен, приводящей к усиле-
нию аксиальной текстуры )0110(
−
и снижению
плотности базисных плоскостей (0002), что соответ-
ственно приводит к снижению ориентационного
параметра (см. рис. 3). Изменение текстуры при
увеличении степени холодной деформации хорошо
согласуется с основными представлениями о пла-
стической деформации, а точнее - с основными за-
221
кономерностями развития процесса скольжения и
двойникования при деформации.
2.2. ИЗМЕНЕНИЕ ТЕКСТУРЫ ХОЛОДНОДЕ-
ФОРМИРОВАННЫХ ПРУТКОВ ГАФНИЯ
ПРИ ОТЖИГЕ
Важный процесс, протекающий при отжиге де-
формированных материалов, – рекристаллизация,
при которой исходные искаженные зерна заменяют-
ся новыми, с более совершенной структурой. Про-
цессу рекристаллизации предшествует стадия воз-
врата. Она включает в себя все процессы до начала
рекристаллизации, а именно – уменьшение концен-
трации точечных дефектов и перераспределение
дислокаций, без образования новых границ (отдых)
или с образованием и миграцией малоугловых гра-
ниц (полигонизация). Каждый из этих процессов
характеризуется определенной энергией активации,
а соответственно, определенной температурой и
временем начала процесса.
Влияние отжига на изменение структуры холод-
нодеформированных прутков гафния изучалось ра-
нее и детально описано в [2, 3]. В работах приведе-
ны температурно-временные интервалы процессов,
протекающих при отжиге для прутков, полученных
по разным технологическим схемам. Для материала,
используемого в данном цикле исследований, тем-
пература начала рекристаллизации равна ~650 °С, а
окончания - ~750 °С. Отжиг выше 750 °С сопрово-
ждается протеканием собирательной рекристалли-
зации, а выше 1050 °С – избирательным ростом зе-
рен (вторичная рекристаллизация).
В данной работе проведен комплекс исследова-
ний по изучению влияния температуры отжига, дли-
тельностью 1 ч, на изменение текстуры холодноде-
формированных прутков гафния. Для исследований
был выбран пруток гафния, полученный методом
прокатки при комнатной температуре до степени
обжатия ~33% (согласно схеме рис. 1). Температуру
отжига изменяли в интервале 600…1100 ºС. Данный
интервал температур включает в себя все стадии
процесса устранения следов наклепа при нагреве,
т. е. возврат (отдых, полигонизацию) и рекристалли-
зацию (первичную, собирательную и вторичную).
Обратная полюсная фигура этого прутка, выбранно-
го в качестве исходного, показана на рис. 2,г. Тек-
стура прутка описана в предыдущем разделе. Об-
ратные полюсные фигуры прутков, отожженных
при разных температурах, представлены на рис. 4.
Значения параметров текстуры и их зависимость от
температуры отжига при степени деформации 33%
приведены на рис. 5.
(f0002) =0,10 (f0002) =0,09 (f0002) =0,12
а б в
(f0002) =0,12 (f0002) =0,14 (f0002) =0,15
г д е
Рис. 4. Текстура прутков гафния после отжига в течение 1 ч при температурах:
а – 600 °С; б – 650 °С; в – 700 °С; г – 750 °С; д – 800 °С; е – 1100 °С
222
Как было сказано выше, отжиг деформированно-
го прутка при температуре 600 °С к значительным
изменениям структуры не приводит, также в резуль-
тате отжига не меняется и текстура прутка (см.
рис. 4,а). Аналогичная картина наблюдается и для
прутка, отожженного при температуре 650 °С (см.
рис. 4,б). Ориентационный параметр Кёрнса для
этих прутков практически одинаков (см. рис. 4,б).
Также незначительно меняется и плотность полюсов
(см. рис. 4,а). Поскольку отжиг при температурах
600 и 650 °С не приводит к значительному измене-
нию текстуры и состояния структуры, то изменение
плотности полюсов можно объяснить только сняти-
ем микронапряжений, являющихся движущей силой
для протекания процесса полигонизации.
Более значительные изменения текстуры происхо-
дят после отжига при температуре свыше 650 °С.
При этом происходит значительное снижение плот-
ности полюсов таких плоскостей, как )0110(
−
и
)1220(
−
, а плотность полюсов пирамидальных плос-
костей )3321(
−
и )2321(
−
при этом увеличивается.
Отжиг при температуре 650 и 750 °С приводит к
незначительному увеличению ориентационного па-
раметра Кёрнса (см. рис. 5,б). Плотность полюсов
базисных плоскостей при отжиге при этих темпера-
турах практически не меняется.
а б
Рис. 5. Тенденция изменение характеристик текстуры холоднодеформированного гафния
при отжиге: а – плотность полюсов; б – ориентационный параметр Кёрнса
После отжига при температуре 800 °С в течение
1 ч структура прутков - рекристаллизованная.
Дальнейшее изменение текстуры прутков при этой
температуре связано с переориентацией зёрен при
их росте при собирательной рекристаллизации. Пе-
реориентация зеренной структуры приводит к даль-
нейшему, как и при полигонизации и первичной
рекристаллизации, уменьшению плотности полюсов
плоскостей )0110(
−
, )1220(
−
и увеличению - )0211(
−
и )2321(
−
. В то же время, при первичной и собира-
тельной рекристаллизации, происходит увеличение
ориентационного параметра Кёрнса.
В общем отжиг холоднодеформированных прут-
ков гафния приводит к разрушению текстуры де-
формации, уменьшению плотности полюсов плос-
костей )0110(
−
, )1220(
−
и увеличению – )0211(
−
и
)2321(
−
, что сопровождается незначительным уве-
личением ориентационного параметра. В то же вре-
мя даже разрушенная рекристаллизацией текстура
имеет определенную взаимосвязь с текстурой де-
формации, так как основные переориентировки кри-
сталлов происходят в плоскости базиса ГПУ-
решетки, а плотность полюсов базисной плоскости,
а соответственно и величина ориентационного па-
раметра Кёрнса, меняется мало.
2.3. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
ДЕФОРМАЦИИ НА ИЗМЕНЕНИЕ ТЕКСТУРЫ
ПРУТКОВ ГАФНИЯ
В предыдущих разделах представлены результа-
ты исследования влияния холодной деформации и
последующего отжига на изменение текстуры прут-
ков гафния. Однако многочисленные исследования
и литературные данные показывают [1], что холод-
ную деформацию нельзя рассматривать как само-
стоятельный процесс изготовления изделий, в част-
ности прутков, из слитка гафния. Холодная дефор-
мация может быть только одним из этапов многооб-
разного процесса изготовления прутков. Финишной
или окончательной деформационной обработкой
после предшествующих рекристаллизационных от-
жигов может быть холодная деформация, так как
металл к этому времени уже имеет значительную
пластичность и после холодной деформации являет-
ся мелкозернистым с высоким запасом внутренней
энергии. Основными способами изготовления изде-
лий из слитка гафния являются горячая и теплая
деформации. Однако механизмы горячей и теплой
деформаций в силу особенности ГПУ-решетки зна-
чительно отличаются от механизмов холодной де-
формации.
В данном разделе приведены результаты иссле-
дования влияния температуры деформации при по-
стоянной степени деформации 77% на изменение
текстуры прутков гафния. Схема проведения экспе-
римента приведена на рис. 6.
223
Рис. 6. Схема проведения эксперимента
Более подробно технологический процесс изго-
товления данных прутков из слитка гафния и харак-
теристики их структуры описаны в работе [3]. Зави-
симость среднего размера зерна как одной из харак-
теристик структуры от температуры деформации
приведена на рис. 7 [3]. На этих же образцах прове-
дено рентгеноструктурное исследование текстуры
прутка.
Обратные полюсные фигуры для прутков гаф-
ния, деформированных на финальной стадии изго-
товления при разных температурах, показаны на
рис. 8.
Результаты проведенных исследований позволя-
ют представить текстуры прутка гафния при после-
дующей деформации ковкой следующим образом:
- деформация прутка при температуре 950 °С со-
провождается рекристаллизацией обработки. Тек-
стура данного прутка похожа на текстуру ре-
кристаллизованных образцов гафния, которая ха-
рактеризуется выраженностью плоскостей )0321(
−
и
)0211(
−
. Для прутка, деформированного по этой
схеме, параметр Кёрнса (f0002) =0,09;
- деформация при температуре 900 °С (см.
рис. 8,б) также формирует текстуру с преимущест-
венным выстраиванием нормалей к плоскостям
)0321(
−
вдоль оси прутка, так как и для данного
прутка, как и для прутка, деформированного при
температуре 950 °С (см. рис. 8,а), рекристаллизация
происходит в процессе обработки. Параметр Кёрнса
равен 0,16;
- деформация прутка при температуре
750…800 °С (см. рис. 8,в) не сопровождается рекри-
сталлизацией в процессе обработки. При данной
температуре деформации образуется иная текстура с
преимущественным выстраиванием нормалей плос-
кости )0110(
−
вдоль оси прутка. Плотность полюса
этой плоскости равна 2,360. Ориентационный пара-
метр такого прутка равен 0,206;
- ковка при температуре 500 °С (см. рис. 8,г)
также не сопровождается рекристаллизацией в про-
цессе деформации. Текстура такого прутка характе-
ризуется выраженностью призматических плоско-
стей )0110(
−
, )1110(
−
и )1220(
−
. Параметр Кёрнса для
прутка гафния, деформированного при 500 °С, равен
0,255;
- обратная полюсная фигура для прутка гафния,
деформированного при температуре 150 °С, приве-
дена на рис. 8,д. Видно, что при 150 ºС формируется
текстура с преобладанием призматических плоско-
стей. Параметр Кёрнса для прутка гафния, дефор-
мированного при 150 °С, (f0002) = 0,173 (рис. 9).
Рис. 7. Зависимость среднего размера зерна
от температуры деформации
Ковка
Т = 950 °С
Пруток d = 20 мм
Ковка
Деформация
Тдеф. = 900 °С
Пруток d ~ 9,5 мм
Ковка
Деформация
Тдеф. = 950 °С
Пруток d ~ 9,5 мм
Ковка
Деформация с пром.
рекр. отж.
Тдеф. = 750-800 °С
Пруток d ~ 9,5 мм
Ковка
Деформация с пром.
рекр. отж.
Тдеф. = 150 °С
Пруток d ~ 9,5 мм
Ковка
Деформация с пром.
рекр. отж.
Тдеф. = 500 °С
Пруток d ~ 9,5 мм
224
(f0002) =0,09 (f0002) =0,16 (f0002) =0,21
а б в
FL=0,255 FL=0,173
г д
Рис. 8. Обратные полюсные фи-
гуры прутков гафния, деформи-
рованных ковкой при температу-
ре: а – 950 °С;
б – 900 °С; в – 750-800 °С;
г – 500 °С; д – 150 °С
- по результатам проведенного цикла исследова-
ний сложно определить какую-либо строгую зако-
номерность. Текстура прутков, полученных по дан-
ной технологической схеме, является результатом
взаимодействия трех факторов;
- при повышении температуры деформации
вступают в действие новые элементы скольжения.
То есть наряду с текстурой, свойственной деформа-
ции при комнатной температуре, появляются новые
ориентации. Последние обусловлены тем, что новые
элементы скольжения также стремятся установиться
параллельно направлению растяжения;
- при повышении температуры деформации, ко-
гда внутренняя энергия наклепанного металла дос-
тигает определенной критической величины, начи-
нается протекание процессов устранения следов
наклепа (при более высоких температурах деформа-
ции – рекристаллизация), что приводит к иной пере-
ориентации зерен с преимущественным преоблада-
нием плоскостей )0321(
−
и )0211(
−
;
- при низких температурах деформации тексту-
рообразование происходит по схеме скольжения при
основном элементе скольжения )0001( ]0211[
−
.
По результатам выполненных исследований
можно сделать основной вывод, что текстуру прут-
ка, деформированного при температурах 950 и
900 °С, можно охарактеризовать как текстуру рек-
ристаллизации с преимущественным выстраиванием
плоскостей )0321(
−
вдоль оси прутка. В результате
деформации при более низких температурах в прут-
ках формируется и при снижении температуры де-
формации усиливается текстура деформации с пре-
имущественным преобладанием плоскостей )0110(
−
.
В то же время наиболее анизотропным является
Рис. 9. Изменение ориентационного параметра
Кёрнса прутков гафния в зависимости от темпе-
ратуры деформации
225
пруток, деформированный при температуре 500 °С
согласно технологической схеме рис. 6. А измене-
ние температуры деформации приводит к снижению
ориентационного параметра.
3. ВЫВОДЫ
1. Изучено влияние термообработки на измене-
ние кристаллографической ориентации прутков
гафния. Определены основные закономерности тек-
стурообразования.
2. Увеличение степени холодной деформации
приводит к кристаллографической переориентации
зерен, приводящей к усилению аксиальной текстуры
)0110(
−
и снижению плотности базисных плоскостей
(0002), что соответственно приводит к снижению
ориентационного параметра Кёрнса.
3. Отжиг холоднодеформированных прутков
гафния приводит к разрушению текстуры деформа-
ции, уменьшению плотности плоскостей )0110(
−
,
)1220(
−
и увеличению - )0211(
−
и )2321(
−
, что со-
провождается незначительным увеличением ориен-
тационного параметра.
4. Полученные экспериментальные данные со-
гласуются с общепринятыми закономерностями,
описывающими изменение структуры при термоме-
ханической обработке для других чистых металлов
и сплавов.
5. Текстуру прутка, деформированного при
температурах 950 и 900 °С, можно охарактеризовать
как текстуру рекристаллизации с преимуществен-
ным выстраиванием плоскостей )0321(
−
вдоль оси
прутка. В результате деформации при более низких
температурах в прутках формируется и при сниже-
нии температуры деформации усиливается текстура
деформации с преимущественным преобладанием
плоскостей )0110(
−
.
6. Наиболее анизотропным является пруток, де-
формированный при температуре 500 °С, согласно
технологической исследуемой схеме.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ю.А. Муфель, В.А. Зуёк, Р.А. Рудь. Влияние
процесса деформации на структуру гафния // Ядерні
та радіаційні технологиї. 2005, т.5, № 3-4, с.40-48.
2. Н.М. Роенко, Г.И. Волокита, Э.А. Резниченко,
В.П. Чернуха. Эволюция текстуры гафниевых прут-
ков в процессе деформации // ВАНТ. Серия «Вакуум,
чистые материалы, сверхпроводники». 2002, №1,
с. 136-139.
3. В.С. Красноруцкий, В.А. Зуёк, Н.М. Роенко.
Влияние деформации и отжига на структуру и тек-
стуру прутков из кальциетермического гафния
//ВАНТ. Серия «Физика радиационных повреждений
и радиационное материаловедение». 2005, №3,
с. 108-114.
4. И.П. Кудрявцев. Текстуры в металлах и
сплавах. М.: «Металлургия», 1965.
Статья поступила в редакцию 05.09.2008 г.
ВПЛИВ ТЕРМОМЕХАНІЧНОЇ ОБРОБКИ НА ТЕКСТУРУ СТРИЖНІВ ГАФНІЮ
В.А. Зуйок, В.М. Гулько, В.В. Корнєєва
Розглянуто вплив термообробки на зміну кристалографічної орієнтації зерна стрижнів гафнію. Визна-
чено основні закономірності текстуроутворення в ході холодної деформації (ε = 0…39%), під час відпалу
(Тдеф = 600…1000 °С) і при зміні температури деформації від 150 до 950 °С при постійному ступені дефор-
мації. Встановлено зв'язок між станом структури та кристалографічної орієнтації зерна. Приведені основні
закономірності зміни текстури при різних видах термообробки.
INFLUENCE OF THERMOMECHANICAL PROCESSING ON THE TEXTURE
OF HAFNIUM RODS
V.A. Zuyok, V.N. Gulko, V.V. Kornyeyeva
Influence of heat treatment on change of crystallographic orientation of grains in hafnium bars is considered in
the paper. The basic laws of texture forming are determined at cold deformation (ε = 0 … 39 %), at annealing
(Тdef = 600 … 1000 °С) and at change of temperature of deformation from 150 up to 950 °С at a constant extent of
deformation. The correlation between the condition of structure and crystallographic orientation of grains is defined.
The basic laws of structure change are resulted at various kinds of heat treatment.
|