Количественные характеристики двойникования поликристалла Fe-Si Текст научной статьи по специальности «Физика»

УДК 539.3

КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВОЙНИКОВАНИЯ ПОЛИКРИСТАЛЛА Fe-Si

© А.М. Кириллов1*, С.Н. Плужников2), Т.Н. Плужникова1*, Е.В. Зингер1*, В.А. Федоров1

^ Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина, г. Тамбов, Россия,

e-mail: feodorov@tsu.tmb.ru 2) Тамбовский государственный музыкально-педагогический институт им. С.В. Рахманинова,

г. Тамбов, Россия

Ключевые слова: двойникование; ОЦК-поликристалл; зависимость Холла-Петча.

Изучен процесс двойникования поликристаллического сплава в широком интервале температур и скоростей деформирования. Установлена зависимость числа двойников от размеров зерен поликристалла.

Повышенный интерес к поликристаллическим материалам вызван изменением их свойств при уменьшении размера зерен с1 до микро- и нанокристаллическо-го. Механическое двойникование в таких материалах считается эффективным средством повышения прочности и пластичности, т. к. границы двойников способствуют аккумуляции дислокаций в зернах, повышая тем самым деформационное упрочнение, но в отличие от границ зерен они не являются местами, где дислокации аннигилируют.

Ранее на образцах монокристаллического сплава Ее+3,25%Б1 было показано, что зависимость интенсивности двойникования (общее число двойников в рабочей зоне) от температуры [1], а также скорости деформирования [2] имеет характерный максимум. Установлено, что в выбранном интервале испытаний с увеличением температуры интенсивность двойникования снижается, а положение максимума смещается в область более высоких скоростей деформирования.

В работе исследовался ОЦК сплав Бе-Б^ с содержанием кремния 3,25 %. Сплав подвержен деформации двойникованием в широком температурном и ско-

W, %

Рис. 1. а) Гистограммы распределения частоты зерен по размерам:

ростном интервалах. Образцы с размером рабочей области 0,35x10x30 мм, предварительно вырезанные в форме двойной лопатки, шлифовали, полировали и травили для выявления поликристаллической зеренной структуры. В образцах порядка 90 % всех зерен лежат в интервале 0,025 + 0,225 мкм, dср = 0,12 мкм - среднестатистический размер зерна. Испытания на растяжение проводили на механической машине 1ш1гоп-5565 со скоростями относительной деформации є = 0,002 ^ 0,66 с-1 в интервале температур: 183 ^ 393 К.

Эксперименты на образцах с размером зерна dср = 0,12 мм показали, что общее число двойников в рабочей области не имеет явно выраженной зависимости от скорости деформирования. В этом случае количественной характеристикой двойникования считали среднее число двойников в зерне в зависимости от размера зерна поликристаллического сплава, а также скорости деформирования и температуры.

Выявлено, что максимум распределения сдвойни-кованных зерен смещается в сторону более крупного зерна, относительно общего распределения зерен поликристалла по размерам (рис. 1, а).

ЛЬ,

1 - общего числа зерен в рабочей зоне образца, 2 - числа є = 0,211 с-1 и различных темпе-

сдвойникованных зерен; б) Зависимость среднего числа двойников в зерне от размера зерна при ратурах: 1 - 183 К; 2 - 243 К; 3 - 293 К; 4 - 343 К

Рис. 2. Зависимости среднего числа двойников в сдвойникованном зерне среднего размера от температуры (а) и скорости деформирования (б)

Среднестатистический размер сдвойникованных зерен смещен в сторону более крупных размеров относительно среднестатистического размера зерна поликристалла. Это позволило сделать вывод о том, что крупное зерно в отличие от мелкого больше подвержено не только деформации скольжением, но и двойни-кованием.

Установлено, что зависимость среднего числа двойников в зерне от квадратного корня из размера зерна для одной и той же температуры хорошо описывается-линейной зависимостью (рис. 1, б). Показано, что для всех скоростей можно выделить «характерный» минимальный размер зерна, двойникование в котором отсутствует. В этом случае в соответствии с законом Холла-Петча следует ожидать затрудненности проявления двойникования при уменьшении размера зерна.

Дальнейшие исследования показали (рис. 2, а, б), что среднее число двойников в зерне при температурах выше ~270 К с ростом скорости деформирования возрастает, а при температурах ниже ~270 К снижается. Данное изменение можно объяснить сменами механизмов деформации, в определенном смысле конкурирующих между собой: при повышении температуры

переход от двойникования к скольжению, а при снижении температуры - обратный переход.

ЛИТЕРАТУРА

1. Финкель В.М., Савельев А.М., Королев А.П. // Физика металлов и металловедение. 1979. Т. 47. Вып. 2. С. 411-419.

2. Федоров В.А., Плужников С.Н., Плужникова Т.Н., Дудаков С.П., Кириллов АМ. // Деформация и разрушение материалов. 2007. № 7. С. 13-16.

БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментального исследования, грант № 09-01-97514р_центр_а.

Поступила в редакцию 15 апреля 2010 г.

Kirillov A.M., Pluzhnikov S.N., Pluzhnikova T.N., Zinger E.V., Fedorov V.A. Quantitative characteristics of twinning of polycrystal Fe-Si.

The process twinning polycrystalline alloy Fe-Si in a wide interval of temperatures and rate of deformation is studied. Dependence of number twins from the sizes of polycrystal grains is established.

Key words: twinnings; bcc-polycrystal; Hall-Patch dependence.