Скоростная чувствительность напряжения течения ультрамелкозернистого алюминия в интервале температур 4,2-295 К

Изучено влияние размера зерна на механизмы взаимодействия дислокаций, контролирующих пластическую деформацию алюминия в интервале температур 4,2-295 К. С этой целью образцы крупнозернистого (КЗ) и ультрамелкозернистого (УМЗ) алюминия, полученного путем равноканального углового прессования, деформиро...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2009
Автори:	Исаев, Н.В., Григорова, Т.В., Забродин, П.А.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2009
Назва видання:	Физика низких температур
Теми:	Низкотемпературная физика пластичности и прочности
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/117579
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:	Скоростная чувствительность напряжения течения ультрамелкозернистого алюминия в интервале температур 4,2-295 К / Н.В. Исаев, Т.В. Григорова, П.А. Забродин // Физика низких температур. — 2009. — Т. 35, № 11. — С. 1151-1159 . — Бібліогр.: 28 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-117579
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1175792017-05-26T03:02:48Z Скоростная чувствительность напряжения течения ультрамелкозернистого алюминия в интервале температур 4,2-295 К Исаев, Н.В. Григорова, Т.В. Забродин, П.А. Низкотемпературная физика пластичности и прочности Изучено влияние размера зерна на механизмы взаимодействия дислокаций, контролирующих пластическую деформацию алюминия в интервале температур 4,2-295 К. С этой целью образцы крупнозернистого (КЗ) и ультрамелкозернистого (УМЗ) алюминия, полученного путем равноканального углового прессования, деформировали растяжением с постоянной скоростью ε, а также в режиме циклирования скорости вдоль деформационной кривой. Проведено сравнение влияния температуры на деформационное упрочнение и скоростную чувствительность напряжения течения КЗ и УМЗ материалов. В результате термоактивационного анализа экспериментальных данных показано, что зависимость параметра скоростной чувствительности m = [∂ ln σ /∂ ln ε]T от размера зерна и температуры объясняется изменением дислокационных механизмов, контролирующих пластическую деформацию алюминия. В интервале температур 4,2-40 К пластическая деформация УМЗ и КЗ алюминия обусловлена единым механизмом пересечения дислокаций "леса". В интервале 120-295 К для КЗ и 77-140 К для УМЗ алюминия увеличение параметра m объясняется активацией механизма поперечного скольжения дислокаций. При температурах выше 140 К высокая скоростная чувствительность напряжения и низкая скорость деформационного упрочнения УМЗ алюминия могут быть обусловлены активацией зернограничной диффузии и зернограничным проскальзыванием. Вивчено вплив розміру зерна на механізми взаємодії дислокацій, що контролюють пластичну деформацію алюмінію в інтервалі температур 4,2–295 К. З цією метою зразки крупнозернистого (КЗ) і ультрадрібнозернистого (УДЗ) алюмінію, який отримано шляхом рівноканального кутового пресування, деформувалися розтягненням з постійною швидкістю ε, а також у режимі циклювання швидкості вздовж деформаційної кривої. Проведено порівняння впливу температури на деформаційне зміцнення та швидкісну чутливість напруги плину КЗ і УДЗ матеріалів. У результаті термоактиваційного аналізу експериментальних даних показано, що залежність параметра швидкісної чутливості m = [∂ ln σ /∂ ln ε]T від розміру зерна та температури пояснюється зміною дислокаційних механізмів, що контролюють пластичну деформацію алюмінію. В інтервалі температур 4,2–40 К пластична деформація УДЗ і КЗ алюмінію обумовлена єдиним механізмом перетину дислокацій «лісу». В інтервалі 120–295 К для КЗ і 77–140 К для УДЗ алюмінію збільшення параметра m пояснюється активацією механізму поперечного ковзання дислокацій. При температурах вище 140 К висока швидкісна чутливість напруги та низька швидкість деформаційного зміцнення УДЗ алюмінію можуть бути обумовлені активацією зернограничної дифузії та зернограничним прослизанням. The influence of grain size on dislocations interaction mechanisms determining the plastic deformation of aluminum in the temperature range 4.2–295 K was studied. For this purpose the coarse-grained (CG) and ultrafine-grained (UFG) specimens produced by equal-channel angular pressing were deformed in tension at constant strain-rate ε as well as with rate cycling along the σ(ε) curve. The effect of deformation temperature on work hardening rate and strain-rate sensitivity of flow stress is compared for the CG and UFG materials. The thermal activation analysis of the experimental data suggests that the dependence of strain-rate sensitivity parameter m = [∂ ln σ /∂ ln ε]T on grain size and temperature may be attributed to the change of dislocation mechanisms controlling the plastic deformation of aluminum. In the temperature range 4.2–40 K the plastic deformation of CG and UFG materials is governed by the same mechanism of dislocation intersections. In the ranges 120–295 K for CG and 77–140 K for UFG aluminum an increase in the m value results from the activation of dislocation cross-slipping. Above 140 K the grain boundary diffusion and activation of grain boundary sliding may be responsible for a low work hardening and an enhanced strain-rate sensitivity of flow stress of UFG aluminum. PA 2009 Article Скоростная чувствительность напряжения течения ультрамелкозернистого алюминия в интервале температур 4,2-295 К / Н.В. Исаев, Т.В. Григорова, П.А. Забродин // Физика низких температур. — 2009. — Т. 35, № 11. — С. 1151-1159 . — Бібліогр.: 28 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 62.20.F-, 62.20.-x http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/117579 ru Физика низких температур Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Низкотемпературная физика пластичности и прочности Низкотемпературная физика пластичности и прочности
spellingShingle	Низкотемпературная физика пластичности и прочности Низкотемпературная физика пластичности и прочности Исаев, Н.В. Григорова, Т.В. Забродин, П.А. Скоростная чувствительность напряжения течения ультрамелкозернистого алюминия в интервале температур 4,2-295 К Физика низких температур
description	Изучено влияние размера зерна на механизмы взаимодействия дислокаций, контролирующих пластическую деформацию алюминия в интервале температур 4,2-295 К. С этой целью образцы крупнозернистого (КЗ) и ультрамелкозернистого (УМЗ) алюминия, полученного путем равноканального углового прессования, деформировали растяжением с постоянной скоростью ε, а также в режиме циклирования скорости вдоль деформационной кривой. Проведено сравнение влияния температуры на деформационное упрочнение и скоростную чувствительность напряжения течения КЗ и УМЗ материалов. В результате термоактивационного анализа экспериментальных данных показано, что зависимость параметра скоростной чувствительности m = [∂ ln σ /∂ ln ε]T от размера зерна и температуры объясняется изменением дислокационных механизмов, контролирующих пластическую деформацию алюминия. В интервале температур 4,2-40 К пластическая деформация УМЗ и КЗ алюминия обусловлена единым механизмом пересечения дислокаций "леса". В интервале 120-295 К для КЗ и 77-140 К для УМЗ алюминия увеличение параметра m объясняется активацией механизма поперечного скольжения дислокаций. При температурах выше 140 К высокая скоростная чувствительность напряжения и низкая скорость деформационного упрочнения УМЗ алюминия могут быть обусловлены активацией зернограничной диффузии и зернограничным проскальзыванием.
format	Article
author	Исаев, Н.В. Григорова, Т.В. Забродин, П.А.
author_facet	Исаев, Н.В. Григорова, Т.В. Забродин, П.А.
author_sort	Исаев, Н.В.
title	Скоростная чувствительность напряжения течения ультрамелкозернистого алюминия в интервале температур 4,2-295 К
title_short	Скоростная чувствительность напряжения течения ультрамелкозернистого алюминия в интервале температур 4,2-295 К
title_full	Скоростная чувствительность напряжения течения ультрамелкозернистого алюминия в интервале температур 4,2-295 К
title_fullStr	Скоростная чувствительность напряжения течения ультрамелкозернистого алюминия в интервале температур 4,2-295 К
title_full_unstemmed	Скоростная чувствительность напряжения течения ультрамелкозернистого алюминия в интервале температур 4,2-295 К
title_sort	скоростная чувствительность напряжения течения ультрамелкозернистого алюминия в интервале температур 4,2-295 к
publisher	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
publishDate	2009
topic_facet	Низкотемпературная физика пластичности и прочности
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/117579
citation_txt	Скоростная чувствительность напряжения течения ультрамелкозернистого алюминия в интервале температур 4,2-295 К / Н.В. Исаев, Т.В. Григорова, П.А. Забродин // Физика низких температур. — 2009. — Т. 35, № 11. — С. 1151-1159 . — Бібліогр.: 28 назв. — рос.
series	Физика низких температур
work_keys_str_mv	AT isaevnv skorostnaâčuvstvitelʹnostʹnaprâženiâtečeniâulʹtramelkozernistogoalûminiâvintervaletemperatur42295k AT grigorovatv skorostnaâčuvstvitelʹnostʹnaprâženiâtečeniâulʹtramelkozernistogoalûminiâvintervaletemperatur42295k AT zabrodinpa skorostnaâčuvstvitelʹnostʹnaprâženiâtečeniâulʹtramelkozernistogoalûminiâvintervaletemperatur42295k
first_indexed	2025-07-08T12:29:49Z
last_indexed	2025-07-08T12:29:49Z
_version_	1837081863614627840
fulltext	Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 11, ñ. 1151–1159 Ñêîðîñòíàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü íàïðÿæåíèÿ òå÷åíèÿ óëüòðàìåëêîçåðíèñòîãî àëþìèíèÿ â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 4,2–295 Ê Í.Â. Èñàåâ, Ò.Â. Ãðèãîðîâà, Ï.À. Çàáðîäèí Ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò íèçêèõ òåìïåðàòóð èì. Á.È. Âåðêèíà ÍÀÍ Óêðàèíû ïð. Ëåíèíà, 47, ã. Õàðüêîâ, 61103, Óêðàèíà E-mail: isaev@ilt.kharkov.ua Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 18 èþíÿ 2009 ã. Èçó÷åíî âëèÿíèå ðàçìåðà çåðíà íà ìåõàíèçìû âçàèìîäåéñòâèÿ äèñëîêàöèé, êîíòðîëèðóþùèõ ïëàñòè÷åñêóþ äåôîðìàöèþ àëþìèíèÿ â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 4,2–295 Ê. Ñ ýòîé öåëüþ îáðàçöû êðóï- íîçåðíèñòîãî (ÊÇ) è óëüòðàìåëêîçåðíèñòîãî (ÓÌÇ) àëþìèíèÿ, ïîëó÷åííîãî ïóòåì ðàâíîêàíàëüíîãî óãëîâîãî ïðåññîâàíèÿ, äåôîðìèðîâàëè ðàñòÿæåíèåì ñ ïîñòîÿííîé ñêîðîñòüþ ��, à òàêæå â ðåæèìå öèê- ëèðîâàíèÿ ñêîðîñòè âäîëü äåôîðìàöèîííîé êðèâîé. Ïðîâåäåíî ñðàâíåíèå âëèÿíèÿ òåìïåðàòóðû íà äåôîðìàöèîííîå óïðî÷íåíèå è ñêîðîñòíóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü íàïðÿæåíèÿ òå÷åíèÿ ÊÇ è ÓÌÇ ìàòå- ðèàëîâ. Â ðåçóëüòàòå òåðìîàêòèâàöèîííîãî àíàëèçà ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ ïîêàçàíî, ÷òî çàâè- ñèìîñòü ïàðàìåòðà ñêîðîñòíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè m = [� ln � /� ln ��]T îò ðàçìåðà çåðíà è òåìïåðàòóðû îáúÿñíÿåòñÿ èçìåíåíèåì äèñëîêàöèîííûõ ìåõàíèçìîâ, êîíòðîëèðóþùèõ ïëàñòè÷åñêóþ äåôîðìàöèþ àëþìèíèÿ. Â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 4,2–40 Ê ïëàñòè÷åñêàÿ äåôîðìàöèÿ ÓÌÇ è ÊÇ àëþìèíèÿ îáóñëîâ- ëåíà åäèíûì ìåõàíèçìîì ïåðåñå÷åíèÿ äèñëîêàöèé «ëåñà». Â èíòåðâàëå 120–295 Ê äëÿ ÊÇ è 77–140 Ê äëÿ ÓÌÇ àëþìèíèÿ óâåëè÷åíèå ïàðàìåòðà m îáúÿñíÿåòñÿ àêòèâàöèåé ìåõàíèçìà ïîïåðå÷íîãî ñêîëü- æåíèÿ äèñëîêàöèé. Ïðè òåìïåðàòóðàõ âûøå 140 Ê âûñîêàÿ ñêîðîñòíàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü íàïðÿæåíèÿ è íèçêàÿ ñêîðîñòü äåôîðìàöèîííîãî óïðî÷íåíèÿ ÓÌÇ àëþìèíèÿ ìîãóò áûòü îáóñëîâëåíû àêòèâàöèåé çåðíîãðàíè÷íîé äèôôóçèè è çåðíîãðàíè÷íûì ïðîñêàëüçûâàíèåì. Âèâ÷åíî âïëèâ ðîçì³ðó çåðíà íà ìåõàí³çìè âçàºìîä³¿ äèñëîêàö³é, ùî êîíòðîëþþòü ïëàñòè÷íó äå- ôîðìàö³þ àëþì³í³þ â ³íòåðâàë³ òåìïåðàòóð 4,2–295 Ê. Ç ö³ºþ ìåòîþ çðàçêè êðóïíîçåðíèñòîãî (ÊÇ) ³ óëüòðàäð³áíîçåðíèñòîãî (ÓÄÇ) àëþì³í³þ, ÿêèé îòðèìàíî øëÿõîì ð³âíîêàíàëüíîãî êóòîâîãî ïðåñó- âàííÿ, äåôîðìóâàëèñÿ ðîçòÿãíåííÿì ç ïîñò³éíîþ øâèäê³ñòþ ��, à òàêîæ ó ðåæèì³ öèêëþâàííÿ øâèä- êîñò³ âçäîâæ äåôîðìàö³éíî¿ êðèâî¿. Ïðîâåäåíî ïîð³âíÿííÿ âïëèâó òåìïåðàòóðè íà äåôîðìàö³éíå çì³öíåííÿ òà øâèäê³ñíó ÷óòëèâ³ñòü íàïðóãè ïëèíó ÊÇ ³ ÓÄÇ ìàòåð³àë³â. Ó ðåçóëüòàò³ òåðìîàê- òèâàö³éíîãî àíàë³çó åêñïåðèìåíòàëüíèõ äàíèõ ïîêàçàíî, ùî çàëåæí³ñòü ïàðàìåòðà øâèäê³ñíî¿ ÷óò- ëèâîñò³ m = [� ln � /� ln ��]T â³ä ðîçì³ðó çåðíà òà òåìïåðàòóðè ïîÿñíþºòüñÿ çì³íîþ äèñëîêàö³éíèõ ìåõàí³çì³â, ùî êîíòðîëþþòü ïëàñòè÷íó äåôîðìàö³þ àëþì³í³þ. Â ³íòåðâàë³ òåìïåðàòóð 4,2–40 Ê ïëàñ- òè÷íà äåôîðìàö³ÿ ÓÄÇ ³ ÊÇ àëþì³í³þ îáóìîâëåíà ºäèíèì ìåõàí³çìîì ïåðåòèíó äèñëîêàö³é «ë³ñó». Â ³íòåðâàë³ 120–295 Ê äëÿ ÊÇ ³ 77–140 Ê äëÿ ÓÄÇ àëþì³í³þ çá³ëüøåííÿ ïàðàìåòðà m ïîÿñíþºòüñÿ àêòè- âàö³ºþ ìåõàí³çìó ïîïåðå÷íîãî êîâçàííÿ äèñëîêàö³é. Ïðè òåìïåðàòóðàõ âèùå 140 Ê âèñîêà øâèäê³ñíà ÷óòëèâ³ñòü íàïðóãè òà íèçüêà øâèäê³ñòü äåôîðìàö³éíîãî çì³öíåííÿ ÓÄÇ àëþì³í³þ ìîæóòü áóòè îá- óìîâëåí³ àêòèâàö³ºþ çåðíîãðàíè÷íî¿ äèôóç³¿ òà çåðíîãðàíè÷íèì ïðîñëèçàííÿì. PACS: 62.20.F– Äåôîðìàöèÿ è ïëàñòè÷íîñòü; 62.20.–x Ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà òâåðäûõ òåë. Êëþ÷åâûå ñëîâà: àëþìèíèé, ðàâíîêàíàëüíîå óãëîâîå ïðåññîâàíèå, äåôîðìàöèÿ, ñêîðîñòíàÿ ÷óâñòâè- òåëüíîñòü. © Í.Â. Èñàåâ, Ò.Â. Ãðèãîðîâà, Ï.À. Çàáðîäèí, 2009 1. Ââåäåíèå Äåôîðìàöèîííîå óïðî÷íåíèå ÃÖÊ ìåòàëëîâ â çíà- ÷èòåëüíîé ñòåïåíè îïðåäåëÿåòñÿ èçìåíåíèåì ñðåäíåé ïëîòíîñòè äèñëîêàöèé â ðåçóëüòàòå èõ çàðîæäåíèÿ, ðàçìíîæåíèÿ è ïåðåñòðîéêè â õîäå äåôîðìàöèè. Ñ÷è- òàåòñÿ, ÷òî óïðî÷íåíèå îáóñëîâëåíî ïðåæäå âñåãî íàêîïëåíèåì äèñëîêàöèé ïðè ïåðåñå÷åíèè äèñëîêà- öèé «ëåñà», à òàêæå èõ âçàèìîäåéñòâèåì ñ ãðàíèöàìè ñóáçåðåí è çåðåí. Ñêîðîñòü äåôîðìàöèîííîãî óïðî÷- íåíèÿ ëèìèòèðóåòñÿ ïðîöåññàìè äèíàìè÷åñêîãî âîç- âðàòà, êîòîðûå îïðåäåëÿþòñÿ äåôîðìèðóþùèì íàïðÿ- æåíèåì, òåìïåðàòóðîé è ñêîðîñòüþ äåôîðìàöèè, ýíåðãèåé äåôåêòà óïàêîâêè, à òàêæå ðàçìåðàìè çåðåí (ñóáçåðåí) è ñâîéñòâàìè èõ ãðàíèö [1,2]. Ñðåäíÿÿ ïëîòíîñòü äèñëîêàöèé � è ñðåäíèé ðàçìåð çåðíà d ðàñ- ñìàòðèâàþòñÿ êàê îñíîâíûå ïàðàìåòðû ìèêðîñòðóê- òóðû, îãðàíè÷èâàþùèå äëèíó ñâîáîäíîãî ïðîáåãà äèñëîêàöèè â ïëîñêîñòè ñêîëüæåíèÿ. Äèñëîêàöèîí- íàÿ ïðèðîäà ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè ïðåäóñìàò- ðèâàåò, òàêèì îáðàçîì, èçìåíåíèå ìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ ìåòàëëîâ çà ñ÷åò çàäàííîãî èçìåíåíèÿ èõ ìèêðîñòðóêòóðû. Ñîâðåìåííûì ñïîñîáîì ïîâûøå- íèÿ ïðî÷íîñòè ìåòàëëà ÿâëÿåòñÿ èíòåíñèâíàÿ ïëàñòè- ÷åñêàÿ äåôîðìàöèÿ, íàïðèìåð, ïóòåì ðàâíîêàíàëüíî- ãî óãëîâîãî ïðåññîâàíèÿ (ÐÊÓÏ) [3]. Â ðåçóëüòàòå èçìåëü÷åíèÿ çåðíà è îáðàçîâàíèÿ íåðàâíîâåñíûõ ãðà- íèö ñ áîëüøèìè óãëàìè ðàçîðèåíòàöèè ïîëèêðèñòàë- ëè÷åñêèå ìàòåðèàëû ñ óëüòðàìåëêîçåðíèñòîé (ÓÌÇ) ñòðóêòóðîé ïðèîáðåòàþò ïîëåçíûå äëÿ òåõíîëîãèè ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà, à òàêæå ïðåäñòàâëÿþò áîëü- øîé èíòåðåñ äëÿ èçó÷åíèÿ ìåõàíèçìîâ äåôîðìà- öèîííîãî óïðî÷íåíèÿ. Â ïîñëåäíåå âðåìÿ óäàëîñü óñòàíîâèòü, ÷òî â îáëàñòè êîìíàòíûõ òåìïåðàòóð ïëàñòè÷åñêàÿ äåôîðìàöèÿ îáúåìíûõ ÓÌÇ ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè ñîõðàíÿåò äèñëîêà- öèîííûé õàðàêòåð, ïðèñóùèé êðóïíîçåðíèñòûì (ÊÇ) ìàòåðèàëàì, îäíàêî ìåõàíèçìû çàðîæäåíèÿ, ñêîëüæå- íèÿ è àííèãèëÿöèè äèñëîêàöèé ïðèîáðåòàþò ðÿä îñî- áåííîñòåé, îáóñëîâëåííûõ ðîëüþ áîëüøåóãëîâûõ ãðàíèö çåðåí êàê ïðåïÿòñòâèé, èñòî÷íèêîâ è ñòîêîâ äëÿ äèñëîêàöèé [2,4–7]. Êèíåòèêà äèñëîêàöèîííûõ ïðîöåññîâ çàâèñèò îò ñêîðîñòè äåôîðìàöèè è òåìïå- ðàòóðû, ïîýòîìó ýôôåêòèâíûì ìåòîäîì èçó÷åíèÿ ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè ÓÌÇ ìåòàëëîâ ÿâëÿåòñÿ òåðìîàêòèâàöèîííûé àíàëèç â ìàêñèìàëüíî øèðîêîì èíòåðâàëå òåìïåðàòóð [4,8–10]. Ïîâûøåííûé èíòåðåñ ê àëþìèíèþ îïðåäåëÿåòñÿ òåì, ÷òî îí ñîñòàâëÿåò îñíîâó öåëîãî êëàññà ìàòåðèà- ëîâ äëÿ àâèàöèîííîé, êîñìè÷åñêîé è êðèîãåííîé òåõ- íèêè. Äî íàñòîÿùåãî âðåìåíè ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà ÓÌÇ àëþìèíèÿ àêòèâíî èçó÷àëèñü â îñíîâíîì ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå è âûøå. Â ýòîì èíòåðâàëå òåìïåðàòóð ïðè èçìåëü÷åíèè çåðíà äî íåñêîëüêèõ äå- ñÿòûõ ìèêðîíà ïðî÷íîñòü àëþìèíèÿ óâåëè÷èâàåòñÿ â ñîîòâåòñòâèè ñ ñîîòíîøåíèåì Õîëëà–Ïåò÷à [11], à åãî ñêëîííîñòü ê äåôîðìàöèîííîìó óïðî÷íåíèþ óìåíü- øàåòñÿ, ÷òî ïðèâîäèò ê ñîêðàùåíèþ îáëàñòè îäíî- ðîäíîé äåôîðìàöèè âñëåäñòâèå ïîòåðè óñòîé÷èâîñòè [12–15]. Â êà÷åñòâå ñòàáèëèçèðóþùåãî ôàêòîðà ðàñ- ñìàòðèâàåòñÿ ïîâûøåííàÿ ñêîðîñòíàÿ ÷óâñòâèòåëü- íîñòü íàïðÿæåíèÿ òå÷åíèÿ ÓÌÇ àëþìèíèÿ è åãî ñïëà- âîâ [16–20], êîòîðàÿ ïðè âûñîêèõ Ò îáúÿñíÿåòñÿ äèôôóçèîííûìè ïðîöåññàìè â ãðàíèöàõ çåðåí. Íèæå êîìíàòíîé òåìïåðàòóðû, ãäå äèôôóçèîííûå ïðî- öåññû ìîãóò áûòü ïîäàâëåíû, ïëàñòè÷íîñòü àëþìè- íèÿ ñ ÓÌÇ ñòðóêòóðîé èçó÷åíà ñðàâíèòåëüíî ìàëî [13–15,21]. Â ðàáîòå [21] ïîêàçàíî, ÷òî â èíòåðâàëå 4,2–295 Ê òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ïðåäåëà òåêó- ÷åñòè ÓÌÇ àëþìèíèÿ òèïè÷íà äëÿ òåðìîàêòèâèðîâàí- íîãî äâèæåíèÿ äèñëîêàöèé, îäíàêî ïàðàìåòðû ýòîãî ìåõàíèçìà çàâèñÿò îò ðàçìåðà çåðíà. Íàñòîÿùàÿ ðàáîòà ïîñâÿùåíà äàëüíåéøåìó èçó÷å- íèþ ìåõàíèçìîâ íèçêîòåìïåðàòóðíîé ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè àëþìèíèÿ, ïîäâåðãíóòîãî ÐÊÓÏ. Îñîáîå âíèìàíèå â ðàáîòå óäåëåíî ñðàâíèòåëüíîìó àíàëèçó ñêîðîñòíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè íàïðÿæåíèÿ òå÷åíèÿ ÊÇ è ÓÌÇ àëþìèíèÿ â çàâèñèìîñòè îò òåìïåðàòóðû äå- ôîðìàöèè. 2. Ìåòîäèêà ýêñïåðèìåíòà Ýêñïåðèìåíòû ïðîâîäèëè íà àëþìèíèè òåõíè÷åñ- êîé ÷èñòîòû 99,5%. Èñõîäíûå çàãîòîâêè äëÿ ÐÊÓÏ èìåëè ðàçìåðû 30�10�10 ìì. Ïðåññîâàíèå îñóùåñòâ- ëÿëè ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå ïóòåì 4 è 8 ïðîõîäîâ ïî ìàðøðóòó Âñ ñ ïîâîðîòîì îáðàçöà íà 90° âîêðóã ïðîäîëüíîé îñè. Ïîñëå ÐÊÓÏ è åñòåñòâåííîãî ñòàðå- íèÿ â òå÷åíèå íåñêîëüêèõ íåäåëü èç çàãîòîâîê ìåõàíè- ÷åñêèì ôðåçåðîâàíèåì è ýëåêòðîèñêðîâîé ðåçêîé ïî- ëó÷àëè ïëîñêèå îáðàçöû â ôîðìå äâîéíîé ëîïàòêè äëÿ èñïûòàíèé íà ðàñòÿæåíèå. Ðàçìåðû ðàáî÷åé ÷àñòè îá- ðàçöà ïîñëå òðàâëåíèÿ è ìåõàíè÷åñêîé ïîëèðîâêè ñî- ñòàâëÿëè 10�3,1�0,9 ìì. Ïîäðîáíîñòè èçó÷åíèÿ ñòðóêòóðû îáðàçöîâ àëþ- ìèíèÿ ìåòîäàìè òðàíñìèññèîííîé ýëåêòðîííîé ìèê- ðîñêîïèè (ÒÅÌ) è ðåíòãåíîâñêîé äèôðàêòîìåòðèè (ÕRD) ïîñëå ÐÊÓÏ îïèñàíû â [21]. Ïî äàííûì ÒÅÌ ïîñëå ÐÊÓÏ ñðåäíèé ðàçìåð çåðíà â ÓÌÇ ïîëèêðèñ- òàëëå ñîñòàâëÿë 0,7–1,0 ìêì. Äëÿ ñðàâíåíèÿ èññëåäî- âàëè èñõîäíûå êðóïíîçåðíèñòûå ïîëèêðèñòàëëû àëþ- ìèíèÿ ñî ñðåäíèì ðàçìåðîì çåðíà � 40–50 ìêì ïîñëå îòæèãà ïðè 350 Ê â òå÷åíèå 1 ÷. Ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà ÊÇ è ÓÌÇ ïîëèêðèñòàëëîâ àëþìèíèÿ èçó÷àëè â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 4,2–295 Ê. Ïðè äåôîðìàöèè ðàñòÿæåíèåì ñ íà÷àëüíîé ñêîðîñòüþ �� = 10 –5 ñ –1 â óñòàíîâêå ñ 4 He-êðèîñòàòîì ðåãèñòðè- ðîâàëè êðèâóþ íàãðóçêà–âðåìÿ, à òàêæå èçìåíåíèå íàãðóçêè ïðè äåñÿòèêðàòíîì èçìåíåíèè ñêîðîñòè øòîêà. Ïî ïîëó÷åííûì äàííûì ðàññ÷èòûâàëè çàâèñè- 1152 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 11 Í.Â. Èñàåâ, Ò.Â. Ãðèãîðîâà, Ï.À. Çàáðîäèí ìîñòè èñòèííîãî íàïðÿæåíèÿ � îò èñòèííîé äåôîðìà- öèè �, à òàêæå ïðîèçâîäíóþ ��/� ln �� â çàâèñèìîñòè îò íàïðÿæåíèÿ �. 3. Ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòà 3.1. Äåôîðìàöèîííîå óïðî÷íåíèå Äèàãðàììû îäíîîñíîãî ðàñòÿæåíèÿ ÓÌÇ è ÊÇ àëþ- ìèíèÿ �(�) ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 1,à. Ïðè ôèêñèðî- âàííîé òåìïåðàòóðå ÓÌÇ ïîëèêðèñòàëëû äåôîðìèðó- þòñÿ ïðè áîëåå âûñîêîì óðîâíå íàïðÿæåíèé, íî ñ ìåíüøåé ñêîðîñòüþ óïðî÷íåíèÿ, ÷åì ÊÇ ñòðóêòóðà. Âûñîêàÿ ïðî÷íîñòü è íèçêàÿ ñêîðîñòü äåôîðìàöèîí- íîãî óïðî÷íåíèÿ ÓÌÇ ìàòåðèàëà ïðèâîäÿò ê åãî ðàç- óïðî÷íåíèþ (ïîòåðå óñòîé÷èâîñòè è îáðàçîâàíèþ øåéêè) ïðè ìåíüøèõ äåôîðìàöèÿõ, ÷åì â ñëó÷àå ÊÇ. Ñ ïîíèæåíèåì òåìïåðàòóðû ñêîðîñòü óïðî÷íåíèÿ è âå- ëè÷èíà îäíîðîäíîãî óäëèíåíèÿ ÓÌÇ è ÊÇ ïîëèêðèñ- òàëëîâ óâåëè÷èâàþòñÿ. Âëèÿíèå ðàçìåðà çåðíà d è òåìïåðàòóðû èñïûòàíèÿ Ò íà êîýôôèöèåíò äåôîðìàöèîííîãî óïðî÷íåíèÿ � � � d�/d� èëëþñòðèðóåò ðèñ 1,á. Âåëè÷èíà � áûñòðî óìåíüøàåòñÿ ñ äåôîðìàöèåé äî íåêîòîðîãî çíà÷åíèÿ, çàâèñÿùåãî îò d è Ò. Â îáëàñòè «ïëàòî» êîýôôèöèåíò � òåì âûøå, ÷åì íèæå Ò, íî ïðè âñåõ Ò âûïîëíÿåòñÿ íå- ðàâåíñòâî � UFG < � CG . Ïðè òåìïåðàòóðå 4,2 Ê âå- ëè÷èíà � UFG îïðåäåëÿëàñü ïî îãèáàþùåé, òàê êàê äåôîðìàöèÿ ÓÌÇ àëþìèíèÿ ñòàíîâèòñÿ íåñòàáèëü- íîé (ñêà÷êîîáðàçíîé). Àìïëèòóäà ñêà÷êîâ íàïðÿæå- íèÿ óâåëè÷èâàåòñÿ ñ äåôîðìàöèåé, ïðè ýòîì íà êðè- âîé �–� íàáëþäàþòñÿ ó÷àñòêè ïëàâíîãî òå÷åíèÿ. Ïðèðîäà íèçêîòåìïåðàòóðíîé ñêà÷êîîáðàçíîé äåôîð- ìàöèè ìîíî- è ÊÇ ïîëèêðèñòàëëîâ îáñóæäàëàñü â îáçîðå [22], ãäå áûëî ïîêàçàíî, ÷òî èçìåëü÷åíèå çåðíà ìîæåò ïðèâîäèòü ê èñ÷åçíîâåíèþ ýòîãî ýôôåêòà. Ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ â ÓÌÇ àëþìèíèè íàáëþ- äàëàñü â [21], îäíàêî ìåõàíèçìû åå ðàçâèòèÿ òðåáóþò ñïåöèàëüíûõ èññëåäîâàíèé, êîòîðûå âûõîäÿò çà ðàì- êè íàñòîÿùåé ðàáîòû. Âëèÿíèå ðàçìåðà çåðíà è òåìïåðàòóðû íà ïðî- ÷íîñòü àëþìèíèÿ èëëþñòðèðóåò ðèñ. 2, ãäå ïðåäñòàâ- Ñêîðîñòíàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü íàïðÿæåíèÿ òå÷åíèÿ óëüòðàìåëêîçåðíèñòîãî àëþìèíèÿ Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 11 1153 0 0 0,1 0,1 0,2 0,2 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 0,5 100 200 300 400 500 600 295 K 77 K 4,2 K à 1 2 3 4 5 6 0,02 0,04 0,06 0,08 4,2 K295 K 77 K á 3 6 2 54 1 �tr �tr � tr , Ì Ï à � / Ðèñ. 1. Äèàãðàììû ðàñòÿæåíèÿ â êîîðäèíàòàõ èñòèííîå íàïðÿæåíèå �tr — èñòèííàÿ äåôîðìàöèÿ �tr: 1, 3, 5 — äëÿ ÊÇ îáðàçöîâ; 2, 4, 6 — äëÿ ÓÌÇ îáðàçöîâ, äåôîðìèðî- âàííûõ ïðè òåìïåðàòóðàõ 4,2, 77 è 295 Ê; òåìïåðàòóðà óêàçàíà ñòðåëêàìè (à). Êîýôôèöèåíò äåôîðìàöèîííîãî óïðî÷íåíèÿ �/ ( — ìîäóëü ñäâèãà) â çàâèñèìîñòè îò äåôîðìàöèè �tr äëÿ ÊÇ è ÓÌÇ àëþìèíèÿ. Îáîçíà÷åíèÿ òå æå, ÷òî è íà ðèñ. 1,à (á). 0 50 100 150 200 250 300 0,002 0,004 0,006 0,008 0,010 T, K T0 T0 � 0 ,2 / Ðèñ. 2. Çàâèñèìîñòü óñëîâíîãî ïðåäåëà òåêó÷åñòè �0,2/ îò òåìïåðàòóðû: äëÿ ÊÇ (�); äëÿ ÓÌÇ (�) àëþìèíèÿ. Ò0 — ïîðîãîâàÿ òåìïåðàòóðà òåðìîàêòèâàöèè (ñì. òåêñò). ëåíû òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè óñëîâíîãî ïðåäåëà òåêó÷åñòè �0,2 ïîëèêðèñòàëëîâ. Ñ òî÷íîñòüþ äî ðàç- áðîñà ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ çàâèñèìîñòè �0,2(Ò), ñîîòâåòñòâóþùèå ÊÇ è ÓÌÇ ñòðóêòóðàì, òè- ïè÷íû äëÿ òåðìè÷åñêè àêòèâèðîâàííîé ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè: íèæå íåêîòîðîé ïîðîãîâîé òåìïåðàòóðû Ò0 óìåíüøåíèå òåìïåðàòóðû ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ �0,2. Çíà÷åíèå Ò0 äëÿ ÊÇ ìàòåðèàëà ñîñòàâëÿåò 150–180 Ê, à äëÿ ÓÌÇ ìàòåðèàëà îíî óâåëè÷èâàåòñÿ ïî êðàéíåé ìåðå äî 250–295 Ê. Âëèÿíèå ðàçìåðà çåðíà d íà �0,2 (Ò) âûðàæàåòñÿ, òàêèì îáðàçîì, â òîì, ÷òî â èíòåðâàëå Ò > 150–180 Ê òåìïåðàòóðíàÿ ÷óâñòâèòåëü- íîñòü íàïðÿæåíèÿ d�0,2/dT ÓÌÇ ìàòåðèàëà âûøå, ÷åì ÊÇ. 3.2. Ñêîðîñòíàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü íàïðÿæåíèÿ òå÷åíèÿ Äàííûå îá èçìåíåíèè äåôîðìèðóþùåãî íàïðÿ- æåíèÿ ïðè èçìåíåíèè ñêîðîñòè äåôîðìàöèè âäîëü êðèâîé ðàñòÿæåíèÿ ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 3. Ïðè ôèê- ñèðîâàííîé òåìïåðàòóðå íà çàâèñèìîñòÿõ ñêîðîñò- íîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè äåôîðìèðóþùåãî íàïðÿæåíèÿ ��/� ln �� îò � äëÿ ÊÇ (ðèñ. 3,à) è ÓÌÇ (ðèñ. 3,á) ïîëè- êðèñòàëëîâ âûäåëÿþòñÿ ó÷àñòêè, ãäå ��/� ln �� ëèíåé- íî óâåëè÷èâàåòñÿ ñ íàïðÿæåíèåì. Îòêëîíåíèÿ îò ëè- íåéíîé àïïðîêñèìàöèè íàáëþäàþòñÿ â îáëàñòè áîëüøèõ íàïðÿæåíèé ïðè Ò > 40 Ê, à â îáëàñòè ìàëûõ íàïðÿæåíèé ïðè Ò 140 Ê è òîëüêî â ÓÌÇ ìàòåðèàëå (ðèñ 3,á). Òàíãåíñ óãëà íàêëîíà ïðÿìûõ m è íàïðÿæå- íèå �d, ñîîòâåòñòâóþùåå òî÷êå èõ ïåðåñå÷åíèÿ ñ ãîðè- çîíòàëüíîé îñüþ, çàâèñÿò îò òåìïåðàòóðû Ò è ðàçìåðà çåðíà d. Â ñëó÷àå ÊÇ ìàòåðèàëà m ìàêñèìàëåí ïðè ïðî- ìåæóòî÷íûõ òåìïåðàòóðàõ, à â ñëó÷àå ÓÌÇ — ìî- íîòîííî óâåëè÷èâàåòñÿ ñ òåìïåðàòóðîé. Â èíòåðâàëå 4,2 Ê < Ò < 40 Ê m ñëàáî çàâèñèò îò d. Ïðè T > 40 Ê âåëè÷èíà m äëÿ ÓÌÇ ìàòåðèàëà âûøå, ÷åì äëÿ ÊÇ. Íàïðÿæåíèå �d ñëàáî çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû ïî ñðàâ- íåíèþ ñ åãî çàâèñèìîñòüþ îò ðàçìåðà çåðíà: �d ñî- ñòàâëÿåò 45–65 ÌÏà äëÿ ÊÇ (ðèñ. 3,à) è 110–150 ÌÏà äëÿ ÓÌÇ ìàòåðèàëà (ðèñ. 3,á). Çàìåòèì, ÷òî ÷åì âûøå òåìïåðàòóðà äåôîðìàöèè è ìåíüøå ñðåäíèé ðàçìåð çåðíà, òåì ìåíüøå êîýôôèöèåíò óïðî÷íåíèÿ è âûøå ïîãðåøíîñòü îïðåäåëåíèÿ m è �d . 4. Îáñóæäåíèå 4.1. Äåôîðìàöèîííîå óïðî÷íåíèå Ïðè îáñóæäåíèè ðåçóëüòàòîâ ýêñïåðèìåíòà áóäåì èñõîäèòü èç òîãî, ÷òî ñêîðîñòü óïðî÷íåíèÿ ÃÖÊ ìå- òàëëîâ îïðåäåëÿåòñÿ ñóïåðïîçèöèåé ìåõàíèçìîâ íà- êîïëåíèÿ äèñëîêàöèé â õîäå äåôîðìàöèè è èõ àííèãè- ëÿöèè â ïðîöåññå äèíàìè÷åñêîãî âîçâðàòà [1]. Â ýòîé ìîäåëè ôîðìà êðèâîé �(�) è êîýôôèöèåíò äåôîðìàöè- îííîãî óïðî÷íåíèÿ � = d�/d� çàâèñÿò îò ãîìîëîãè÷åñ- êîé òåìïåðàòóðû Ò/Òm, ãäå Òm — òåìïåðàòóðà ïëàâëå- íèÿ, à òàêæå ñâîéñòâ ðåøåòêè. Ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî â ÓÌÇ ñòðóêòóðå ãðàíèöû çåðåí ÿâëÿþòñÿ íå òîëüêî äàëüíî- äåéñòâóþùèìè áàðüåðàìè äëÿ äèñëîêàöèé, ïðåîäîëå- íèå êîòîðûõ òðåáóåò äîïîëíèòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ, íî òàêæå èñòî÷íèêàìè è ñòîêàìè äèñëîêàöèé (ñì., íà- ïðèìåð, [2,4,6]). Ïðè ôèêñèðîâàííîé òåìïåðàòóðå ÷åì ìåíüøå d, òåì áëèæå äðóã ê äðóãó ðàñïîëîæåíû ñàìè äèñëîêàöèè, èõ èñòî÷íèêè è ñòîêè, è òåì âûøå ñêî- ðîñòü äèíàìè÷åñêîãî âîçâðàòà. Â íàøåì ñëó÷àå ïàðà- 1154 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 11 Í.Â. Èñàåâ, Ò.Â. Ãðèãîðîâà, Ï.À. Çàáðîäèí 0 100 200 300 400 500 600 1 2 3 4 295 K 250 K145 K 77 K 40 K 4,2 K 0 100 200 300 �, ÌÏà �, ÌÏà 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 �d �d 295 K 220 K 140 K 77 K 40 K 4,2 K à á � � �� , ln Ì Ï à � � �� , ln Ì Ï à Ðèñ. 3. Çàâèñèìîñòü ñêîðîñòíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè íàïðÿ- æåíèÿ òå÷åíèÿ (�� / � ln ��)Ò îò äåôîðìèðóþùåãî íàïðÿæå- íèÿ � äëÿ ÊÇ (à) è ÓÌÇ (á) àëþìèíèÿ. Öèôðàìè óêàçàíà òåìïåðàòóðà äåôîðìàöèè. Ïðÿìûå ëèíèè ñîîòâåòñòâóþò çàêîíó Êîòòðåëëà–Ñòîêñà. �d — ñðåäíÿÿ âåëè÷èíà íàïðÿ- æåíèÿ ïðè ýêñòðàïîëÿöèè ïðÿìûõ äî ïåðåñå÷åíèÿ ñ îñüþ àáñöèññ. áîëè÷åñêàÿ çàâèñèìîñòü �(�), íàáëþäàåìàÿ ïðè êîì- íàòíîé òåìïåðàòóðå (ñì. íà ðèñ. 1), îáúÿñíÿåòñÿ âûñîêîé ñêîðîñòüþ äèíàìè÷åñêîãî âîçâðàòà âñëåä- ñòâèå âûñîêîé ýíåðãèè äåôåêòà óïàêîâêè è ñðàâíè- òåëüíî íèçêîé òåìïåðàòóðû ïëàâëåíèÿ àëþìèíèÿ. Â àëþìèíèè íåðàâåíñòâî � UFG < � CG âûïîëíÿåòñÿ äàæå ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû äî 77 Ê (ñì. ðèñ. 1,á). Ïðè î÷åíü íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ äèôôóçèîííî-äèíà- ìè÷åñêèå ïðîöåññû ïåðåñòðîéêè äèñëîêàöèé â àëþ- ìèíèè çàìåäëÿþòñÿ, ïîýòîìó óìåíüøåíèå d äî ñóá- ìèêðîííîé âåëè÷èíû ñóùåñòâåííî íå îòðàæàåòñÿ íà âåëè÷èíå �. Ïðè òåìïåðàòóðå 4,2 Ê êðèâûå �(�) äëÿ ÊÇ è ÓÌÇ àëþìèíèÿ (ñì. ðèñ. 1,à) èìåþò âûðàæåííûå ó÷àñòêè ëèíåéíîãî óïðî÷íåíèÿ è îòëè÷àþòñÿ òîëüêî óðîâíåì íàïðÿæåíèÿ òå÷åíèÿ è õàðàêòåðîì äåôîðìà- öèè. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî âûñîêàÿ ñêîðîñòü óïðî÷- íåíèÿ ÓÌÇ àëþìèíèÿ, äåôîðìèðîâàííîãî ïðè 4,2 Ê, ñâèäåòåëüñòâóåò î òîì, ÷òî íà ýòàïå ïðåäâàðèòåëüíîé äåôîðìàöèè ïóòåì ÐÊÓÏ ïðè Ò = 295 Ê ìàòåðèàë íå áûë íàñûùåí äèñëîêàöèÿìè äî òàêîé ñòåïåíè, ÷òîáû íå íàêàïëèâàòü èõ â õîäå ïîñëåäóþùåé äåôîðìàöèè ïðè íèçêîé òåìïåðàòóðå. 4.2. Ñêîðîñòíàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü íàïðÿæåíèÿ òå÷åíèÿ Ïðè îáñóæäåíèè âëèÿíèÿ ðàçìåðà çåðíà è òåìïåðà- òóðû íà ñêîðîñòíóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü íàïðÿæåíèÿ òå÷åíèÿ â àëþìèíèè âîñïîëüçóåìñÿ ëèíåéíîé àïïðîê- ñèìàöèåé ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ, ïðèâåäåííûõ íà ðèñ. 3. Ïðè ôèêñèðîâàííîé òåìïåðàòóðå íàêëîí ïðÿìûõ, îïðåäåëÿåìûé âûðàæåíèåì m � (� – �d) –1 [�(� – �d)/� ln ��]T = const , (1) áëàãîäàðÿ ëîãàðèôìè÷åñêîé ïðîèçâîäíîé ìàëî ÷óâ- ñòâèòåëåí ê ïîãðåøíîñòÿì ýêñïåðèìåíòà. Âûðàæåíèå (1) îçíà÷àåò, ÷òî ��/� ln �� ~ �, ò.å. èçìåíåíèå íàïðÿæå- íèÿ òå÷åíèÿ ÊÇ è ÓÌÇ ïîëèêðèñòàëëîâ àëþìèíèÿ âñëåäñòâèå èçìåíåíèÿ ñêîðîñòè äåôîðìàöèè ïðî- ïîðöèîíàëüíî ñàìîìó íàïðÿæåíèþ (çàêîí Êîòòðåë- ëà–Ñòîêñà [23]). Äëÿ áîëüøèíñòâà ÃÖÊ ìåòàëëîâ ýòîò çàêîí íàðóøàåòñÿ ïðè ïåðåõîäå ê ñòàäèè III ïàðàáîëè- ÷åñêîãî ðàçóïðî÷íåíèÿ [24,25]. Ìîæíî ïðåäïîëî- æèòü, ÷òî îòêëîíåíèÿ îò ëèíåéíîé çàâèñèìîñòè íà ðèñ. 3,à,á â âèäå óâåëè÷åíèÿ ñêîðîñòíîé ÷óâñòâèòåëü- íîñòè íàïðÿæåíèÿ ÊÇ è ÓÌÇ àëþìèíèÿ îáóñëîâëåíû óñèëåíèåì äèíàìè÷åñêîãî âîçâðàòà ïðè äîñòàòî÷íî âûñîêèõ íàïðÿæåíèÿõ è òåìïåðàòóðàõ. Îòêëîíåíèÿ â îáëàñòè ìàëûõ íàïðÿæåíèé � � �d íàáëþäàëèñü òîëüêî â ÓÌÇ ñòðóêòóðå â îãðàíè÷åííîì èíòåðâàëå òåìïåðàòóð (ñì. ðèñ. 3,á). Ó÷èòûâàÿ âûñî- êóþ ñêîðîñòü óïðî÷íåíèÿ â ýòîì èíòåðâàëå íàïðÿæå- íèé (ñì. ðèñ. 1,á), ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî ñëàáàÿ çàâèñèìîñòü ��/� ln �� îò � (ïî ñðàâíåíèþ ñ ëèíåéíûì çàêîíîì) ñâÿçàíà ñ íèçêîé íà÷àëüíîé ïëîòíîñòüþ äèñ- ëîêàöèé âíóòðè çåðíà è, ñëåäîâàòåëüíî, âûñîêîé íà- ÷àëüíîé ñêîðîñòüþ èõ íàêîïëåíèÿ â ÓÌÇ ñòðóêòóðå. Â ýòèõ óñëîâèÿõ, ó÷èòûâàÿ íèçêèé óðîâåíü íàïðÿæåíèé, ìàëûé íàêëîí m ñîîòâåòñòâóåò óìåíüøåíèþ ðîëè äè- íàìè÷åñêîãî âîçâðàòà [1,24]. Ðàññìîòðèì äàëåå âëèÿíèå òåìïåðàòóðû íà ïàðà- ìåòð ñêîðîñòíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè íàïðÿæåíèÿ òå÷å- íèÿ. Çàâèñèìîñòè m(Ò) äëÿ ïîëèêðèñòàëëîâ àëþìèíèÿ ñ ðàçíûì ðàçìåðîì çåðíà èëëþñòðèðóåò ðèñ. 4. Â èí- òåðâàëå 4,2 Ê < Ò < 40 Ê ïàðàìåòð m ìîíîòîííî óâåëè- ÷èâàåòñÿ ñ òåìïåðàòóðîé è íå çàâèñèò îò ñðåäíåãî ðàç- ìåðà çåðíà. Â ýòîì òåìïåðàòóðíîì èíòåðâàëå ôîðìà êðèâîé �(�) è êîýôôèöèåíò äåôîðìàöèîííîãî óïðî÷- íåíèÿ � òàêæå ñëàáî çàâèñÿò îò d (ðèñ. 1). Ìîæíî ïðåä- ïîëîæèòü, ÷òî ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ ïëàñòè÷åñêàÿ äåôîðìàöèÿ ÓÌÇ è ÊÇ àëþìèíèÿ îáóñëîâëåíà åäè- íûì òåðìîàêòèâèðîâàííûì ìåõàíèçìîì ñêîëüæåíèÿ äèñëîêàöèé. Êàê èçâåñòíî, îäíèì èç îñíîâíûõ ìåõà- íèçìîâ äåôîðìàöèîííîãî óïðî÷íåíèÿ ÃÖÊ ìåòàëëîâ ñ÷èòàåòñÿ ïåðåñå÷åíèå äèñëîêàöèé «ëåñà» [1]. Â îáëàñòè òåìïåðàòóð Ò > 77 Ê çàâèñèìîñòè m(Ò) äëÿ ÊÇ è ÓÌÇ ïîëèêðèñòàëëîâ êà÷åñòâåííî ðàçëè÷íû. Â ñëó÷àå ÊÇ âáëèçè 77 Ê èìååòñÿ ìàêñèìóì m = 0,012, à â ñëó÷àå ÓÌÇ â èíòåðâàëå 77–140 Ê íàáëþäàåòñÿ ïî- äîáèå ïëàòî, ãäå m = 0,016–0,018. Ïðè äàëüíåéøåì ïî- âûøåíèè òåìïåðàòóðû çàâèñèìîñòü m(Ò) äëÿ ÊÇ ñòðóêòóðû îñòàåòñÿ ñëàáîé, à â ñëó÷àå ÓÌÇ ñòðóêòóðû ïàðàìåòð m ìîíîòîííî âîçðàñòàåò äî 0,042–0,049. Ñêîðîñòíàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü íàïðÿæåíèÿ òå÷åíèÿ óëüòðàìåëêîçåðíèñòîãî àëþìèíèÿ Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 11 1155 1 2 0 50 100 150 200 250 300 0,02 0,01 0,03 0,04 0,05 T, K m Ðèñ. 4. Çàâèñèìîñòè ïàðàìåòðà ñêîðîñòíîé ÷óâñòâèòåëü- íîñòè m îò òåìïåðàòóðû Ò: äëÿ ÊÇ (�); äëÿ ÓÌÇ (�) àëþ- ìèíèÿ. Ñïëîøíûå ëèíèè ñîîòâåòñòâóþò âûðàæåíèþ (8) äëÿ ÊÇ (1) è ÓÌÇ (2) àëþìèíèÿ ïðè óêàçàííûõ â òåêñòå çíà÷åíèÿõ ïàðàìåòðîâ. Ñðàâíèâàÿ ïîëó÷åííûå çàâèñèìîñòè m(Ò), ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî â èíòåðâàëå Ò >77 Ê ïåðåñå÷åíèå äèñëîêàöèé ÿâëÿåòñÿ íå åäèíñòâåííûì òåðìîàêòèâè- ðóåìûì ìåõàíèçìîì, êîíòðîëèðóþùèì ñêîðîñòü ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè ÊÇ è ÓÌÇ àëþìèíèÿ. Â ïîäòâåðæäåíèå ñäåëàííûõ ïðåäïîëîæåíèé ïðîâåäåì òåðìîàêòèâàöèîííûé àíàëèç ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàí- íûõ, âîñïîëüçîâàâøèñü ïðîöåäóðîé [8,9]. Â ïðîñòåéøåì ñëó÷àå íàïðÿæåíèå òå÷åíèÿ, èçìåðÿ- åìîå â ýêñïåðèìåíòå, ïðåäñòàâèì â âèäå ñóììû � = �d + � +�, (2) ãäå ñëàãàåìûå �d è � — âíóòðåííèå (àòåðìè÷åñêèå) íàïðÿæåíèÿ, ñîçäàâàåìûå äàëüíîäåéñòâóþùèìè ïðå- ïÿòñòâèÿìè äëÿ ñêîëüçÿùèõ äèñëîêàöèé, à � — ýô- ôåêòèâíîå íàïðÿæåíèå, îáóñëîâëåííîå êîðîòêîäåé- ñòâóþùèìè ïðåïÿòñòâèÿìè. Íàïðÿæåíèå �d ñâÿçàíî ñ ãðàíèöàìè çåðåí è çàâèñèò îò d, à íàïðÿæåíèå � îïðå- äåëÿåòñÿ ñðåäíåé ïëîòíîñòüþ äèñëîêàöèé �: � = b� 1/2 , (3) ãäå — êîíñòàíòà ïîðÿäêà 0,3–0,5 [1], — ìîäóëü ñäâèãà, b — äëèíà âåêòîðà Áþðãåðñà. Ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî ñëàãàåìûå �d è � çàâèñÿò îò òåìïåðàòóðû òîëüêî â ìåðó òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè ìîäóëÿ ñäâèãà, ïî- ýòîìó òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü � â (2) îïðåäåëÿåò- ñÿ êîìïîíåíòîé �. Äëÿ îïèñàíèÿ êèíåòèêè ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè ïðè òåðìîôëóêòóàöèîííîì äâèæåíèè äèñëîêàöèé ÷å- ðåç ñèñòåìó îäíîòèïíûõ êîðîòêîäåéñòâóþùèõ ïðå- ïÿòñòâèé âîñïîëüçóåìñÿ óðàâíåíèåì Àððåíèóñà: �� = ��0 exp {–H(�)/kT}, (4) ãäå ��0 — çàâèñèò îò ÷àñòîòû ïîïûòîê ïðåîäîëåíèÿ áàðüåðà è íå çàâèñèò îò íàïðÿæåíèÿ è òåìïåðàòóðû, H — ýôôåêòèâíàÿ ýíåðãèÿ (ýíòàëüïèÿ) àêòèâàöèè, k — êîíñòàíòà Áîëüöìàíà. Çàâèñèìîñòü H(�) îïðåäåëÿåòñÿ ñèëîâûì çàêîíîì âçàèìîäåéñòâèÿ äèñëîêàöèè ñ öåíòðîì çàêðåïëåíèÿ, à òàêæå ñòàòèñòèêîé ðàñïðåäåëåíèÿ ýòèõ öåíòðîâ âäîëü äèñëîêàöèè. Â áîëüøèíñòâå ôèçè÷åñêè îáîñíîâàííûõ ñëó÷àåâ ýòà çàâèñèìîñòü õîðîøî àïïðîêñèìèðóåòñÿ âûðàæåíèåì, ïðåäëîæåííûì â [8]: H(�) = H0[1 – (�/�c) p ] q , (5) ãäå H0 — ýíòàëüïèÿ àêòèâàöèè â îòñóòñòâèå ïðèëî- æåííîãî íàïðÿæåíèÿ, �c — ïîðîãîâîå íàïðÿæåíèå, íåîáõîäèìîå äëÿ ïðåîäîëåíèÿ ïðåïÿòñòâèÿ áåç ïîìî- ùè òåðìîàêòèâàöèè, ò.å. ïðè Ò = 0 Ê, p è q — ÷èñëåí- íûå ïàðàìåòðû, êîòîðûå çàâèñÿò îò ôîðìû áàðüåðà è ñòàòèñòèêè ðàñïðåäåëåíèÿ áàðüåðîâ âäîëü äèñëîêà- öèè è èçìåíÿþòñÿ â èíòåðâàëå 0 � p � 1, 1 � q � 2. Èç ñîîòíîøåíèé (4) è (5) ñëåäóþò ÿâíûå çàâèñè- ìîñòè ýôôåêòèâíîãî íàïðÿæåíèÿ è ñêîðîñòíîé ÷ó- âñòâèòåëüíîñòè íàïðÿæåíèÿ îò òåìïåðàòóðû � = �c [1 – (T/T0) 1/q ] 1/p , (6) (��/� ln ��)T = �c(pqA) –1 (T/T0) 1/q [1 – (T/T0) 1/q ] (1–p)/p , (7) ãäå À = ln (��0 /��), T0 = H0/kA. Ïîäñòàíîâêà (6) è (7) â (1) ñ ó÷åòîì (2) è â ïðåäïî- ëîæåíèè, ÷òî (��/� ln ��)T >> (�� /� ln ��)T, äàåò ñëåäó- þùåå âûðàæåíèå äëÿ ïàðàìåòðà ñêîðîñòíîé ÷óâñòâè- òåëüíîñòè íàïðÿæåíèÿ òå÷åíèÿ: m = (pqA) –1 (T/T0) 1/q [1– (T/T0) 1/q ] (1–p)/p � � {� /�c + [1 – (T/T0) 1/q ] 1/p } –1 . (8) Âûðàæåíèå (8) ñîîòâåòñòâóåò ñëó÷àþ, êîãäà òåðìè- ÷åñêè àêòèâèðîâàííîå ïåðåñå÷åíèå äèñëîêàöèé «ëå- ñà» ÿâëÿåòñÿ åäèíñòâåííûì òåðìîàêòèâèðóåìûì ìå- õàíèçìîì ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè. Ñ óâåëè÷åíèåì òåìïåðàòóðû ïàðàìåòð m ñíà÷àëà óâåëè÷èâàåòñÿ äî ìàêñèìóìà ïðè Òmax = p q T0, à çàòåì óìåíüøàåòñÿ äî íóëÿ ïðè Ò = Ò0. Âîñïîëüçóåìñÿ âûðàæåíèåì (8), ïîäîáðàâ äëÿ îïè- ñàíèÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ îïòèìàëüíûå è ôè- çè÷åñêè îáîñíîâàííûå çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ. Ñîîò- âåòñòâóþùàÿ çàâèñèìîñòü m(Ò) äëÿ àëþìèíèÿ ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 4 (êðèâàÿ 1) ïðè çíà÷åíèÿõ ïàðà- ìåòðîâ p = 0,45, q = 1,15, À = 18, � /�c = 2,2, T0 = 180 Ê. Âèäíî, ÷òî âûðàæåíèå (8) óäîâëåòâîðèòåëüíî îïèñû- âàåò ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå äëÿ ÊÇ ìàòåðèàëà â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð Ò � 120 Ê, à äëÿ ÓÌÇ ìàòåðèàëà â èíòåðâàëå Ò � 40 Ê. Âûáðàííûå çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ îòâå÷àþò ñëåäó- þùèì óñëîâèÿì. Çíà÷åíèå ïàðàìåòðà À õàðàêòåðíî äëÿ áîëüøèíñòâà ÃÖÊ ìåòàëëîâ [1,8]. Çíà÷åíèå ïàðà- ìåòðà � /�c íåñêîëüêî âûøå, ÷åì îòíîøåíèå âíóòðåí- íåé è ýôôåêòèâíîé ñîñòàâëÿþùèõ ïðåäåëà òåêó÷åñòè, êîòîðîå ìîæíî îöåíèòü ïóòåì ýêñòðàïîëÿöèè äàííûõ íà ðèñ. 2, ãäå �0,2(Ò0) (0)/�0,2(0) (Ò0) ñîñòàâëÿåò ïðè- áëèçèòåëüíî 0,6, îòêóäà ñ ó÷åòîì (1) è (2) ïîëó÷èì � /�c � 1,5. Îäíàêî èç-çà ðàçáðîñà äàííûõ òî÷íîñòü òàêîé îöåíêè íåâåëèêà. Â ðàáîòå [26] îòíîøåíèå íà- ïðÿæåíèé òå÷åíèÿ â àëþìèíèè, èçìåðåííûõ ïðè äâóõ òåìïåðàòóðàõ �(300 Ê)/�(77 Ê) = 0,75, äàåò îöåíêó � /�c = 3, êîòîðàÿ ñîãëàñóåòñÿ ñ îöåíêîé îòíîøåíèÿ Êîòòðåëëà–Ñòîêñà äëÿ ìîíîêðèñòàëëà àëþìèíèÿ â [1]. Çíà÷åíèå ïàðàìåòðà T0, ïðè êîòîðîì m(Ò) ñòðåìèòñÿ ê íóëþ, ïðèáëèçèòåëüíî ñîîòâåòñòâóåò ïîðîãîâîé òåì- ïåðàòóðå, âûøå êîòîðîé ïðåäåë òåêó÷åñòè ÊÇ ìàòåðè- àëà íå çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû (ñì. ðèñ. 2). Ñîîòâåò- ñòâóþùàÿ ãîìîëîãè÷åñêàÿ òåìïåðàòóðà Ò0/Òm � 0,2 õàðàêòåðíà äëÿ èíòåðâàëà, â êîòîðîì äèôôóçèîííûå ïðîöåññû ñëàáî âëèÿþò íà ñêîëüæåíèå äèñëîêàöèé [1,8]. Çíà÷åíèå òåìïåðàòóðû, êîòîðîå ñîîòâåòñòâóåò 1156 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 11 Í.Â. Èñàåâ, Ò.Â. Ãðèãîðîâà, Ï.À. Çàáðîäèí ìàêñèìóìó m(Ò) â (8) è îïðåäåëÿåòñÿ êîìáèíàöèåé ïà- ðàìåòðîâ p, q, T0, ñîñòàâëÿåò 76 Ê, ÷òî õîðîøî ñîãëà- ñóåòñÿ ñ ýêñïåðèìåíòîì (ñì. ðèñ. 4). Ó÷èòûâàÿ ñâÿçü T0 ñ ýíòàëüïèåé àêòèâàöèè ïðè ïå- ðåñå÷åíèè êîðîòêîäåéñòâóþùèõ ïðåïÿòñòâèé, èç ñî- îòíîøåíèÿ (7) ñëåäóåò, ÷òî â èíòåðâàëå íèçêèõ òåìïå- ðàòóð ýíòàëüïèÿ àêòèâàöèè ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè àëþìèíèÿ ñîñòàâëÿåò H0 � 0,3 ýÂ. Ýòà âåëè÷èíà ñðàâ- íèìà ñ ýíòàëüïèåé àêòèâàöèè ïîëçó÷åñòè àëþìèíèÿ H0 � 0,3–0,4 ýÂ â èíòåðâàëå Ò � 120–150 Ê [27], ãäå ïîëçó÷åñòü êîíòðîëèðóåòñÿ ïåðåñå÷åíèåì äèñëîêàöèé «ëåñà». Àêòèâàöèîííûé îáúåì ïëàñòè÷åñêîé äåôîð- ìàöèè, êîòîðûé ìîæíî îöåíèòü èç ñîîòíîøåíèÿ V = = kT / m�, â íàøåì ñëó÷àå ñîñòàâëÿåò ~ (500–700) b 3 . Ýòà âåëè÷èíà, ñîãëàñíî [26], òàêæå õàðàêòåðíà äëÿ ïðîöåññà ïåðåðåçàíèÿ ïðèçìàòè÷åñêèõ ïåòåëü äâèæó- ùèìèñÿ äèñëîêàöèÿìè â àëþìèíèè. Òàêèì îáðàçîì, ÷èñëåííûå îöåíêè ïîêàçûâàþò, ÷òî ñêîðîñòíàÿ ÷óâñò- âèòåëüíîñòü íàïðÿæåíèÿ òå÷åíèÿ ÊÇ è ÓÌÇ àëþìèíèÿ â ñîîòâåòñòâóþùèõ èíòåðâàëàõ íèçêèõ òåìïåðàòóð îáóñëîâëåíà òåðìîàêòèâèðîâàííûì ïåðåñå÷åíèåì äèñëîêàöèé «ëåñà». ×åì ìåëü÷å çåðíî, òåì íèæå òåìïåðàòóðà, äî êîòîðîé âûðàæåíèå (8) ñîãëàñóåòñÿ ñ ýêñïåðèìåíòîì. Îòêëîíåíèå ýêñïåðèìåíòàëüíûõ çàâèñèìîñòåé m(Ò) îò òåîðåòè÷åñêîé çàâèñèìîñòè (8) â ñòîðîíó áîëüøèõ çíà÷åíèé ïàðàìåòðà m ìîæíî îáúÿñíèòü, ïðåäïîëîæèâ, ÷òî ñ óâåëè÷åíèåì òåìïåðàòóðû ïåðåñå- ÷åíèå äèñëîêàöèé, êàê ñêàçàíî âûøå, ïåðåñòàåò áûòü åäèíñòâåííûì òåðìîàêòèâèðóåìûì ìåõàíèçìîì, êîí- òðîëèðóþùèì ïëàñòè÷íîñòü. Â ïîëüçó òàêîãî ïðåäïî- ëîæåíèÿ ñâèäåòåëüñòâóþò, íàïðèìåð, äàííûå îá óâå- ëè÷åíèè ýíòàëüïèè àêòèâàöèè ïîëçó÷åñòè àëþìèíèÿ ñ ðîñòîì Ò [27]. Â èíòåðâàëå 170–250 Ê ýíòàëüïèÿ àêòè- âàöèè äîñòèãàåò �1,0 ýÂ, ÷òî àâòîðû îáúÿñíÿþò ïåðå- õîäîì îò ïåðåñå÷åíèÿ äèñëîêàöèé ê ïîïåðå÷íîìó ñêîëüæåíèþ. Â ðàáîòå [26] îáðàçîâàíèå ïîðîãîâ íà êðàåâûõ äèñëîêàöèÿõ â ðåçóëüòàòå äåôîðìàöèîííîãî ñòàðåíèÿ àëþìèíèÿ è âîçíèêíîâåíèå äèïîëåé, ñêëîí- íûõ ê ïîïåðå÷íîìó ñêîëüæåíèþ è àííèãèëÿöèè âñëåä- ñòâèå âûñîêîé ýíåðãèè äåôåêòà óïàêîâêè, ðàññìàò- ðèâàåòñÿ â êà÷åñòâå îäíîé èç ïðè÷èí óâåëè÷åíèÿ ýíòàëüïèè àêòèâàöèè äî �0,5 ýÂ, à òàêæå óìåíüøåíèÿ àêòèâàöèîííîãî îáúåìà. Íàêîíåö, íàáëþäàåìûå îò- êëîíåíèÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ çàâèñèìîñòåé îò ëèíåé- íîãî çàêîíà (ñì. ðèñ. 3), êîòîðûå ñîîòâåòñòâóþò óâå- ëè÷åíèþ m íà III ñòàäèè äåôîðìàöèè, êàê ïðàâèëî, îáúÿñíÿþòñÿ óñèëåíèåì ðîëè äèíàìè÷åñêîãî âîçâðàòà âñëåäñòâèå ïîïåðå÷íîãî ñêîëüæåíèÿ äèñëîêàöèé [24,25]. Òàêèì îáðàçîì, äëÿ ÊÇ àëþìèíèÿ â èíòåðâàëå 120–295 Ê ïîâûøåííûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðà m ïî ñðàâíåíèþ ñ òåîðåòè÷åñêèìè â (8) ìîæíî îáúÿñíèòü àêòèâàöèåé ìåõàíèçìà ïîïåðå÷íîãî ñêîëüæåíèÿ äèñëîêàöèé. Â ñëó÷àå ÓÌÇ àëþìèíèÿ «ïëàòî» íà çàâèñèìîñòè m(Ò) â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 77–140 Ê òàêæå ìîæåò áûòü îáóñëîâëåíî óñèëåíèåì ðîëè ïîïåðå÷íîãî ñêîëüæåíèÿ äèñëîêàöèé. Íà àêòèâèçàöèþ ýòîãî ìå- õàíèçìà âñëåäñòâèå èçìåëü÷åíèÿ çåðíà óêàçûâàþò õà- ðàêòåðíûå äëÿ III ñòàäèè äåôîðìàöèè îòêëîíåíèÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ îò ëèíåéíîãî çàêîíà (ñì. ðèñ. 3,á). Äðóãèì ïðèçíàêîì ýôôåêòèâíîñòè ïîïåðå÷íîãî ñêîëüæåíèÿ ìîæåò ñëóæèòü âåëè÷èíà àê- òèâàöèîííîãî îáúåìà ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè, êî- òîðàÿ, ïî íàøèì îöåíêàì, äëÿ ÓÌÇ àëþìèíèÿ â óêàçàííîì èíòåðâàëå òåìïåðàòóð ñîñòàâëÿåò V � � (200–400)b 3 . Ýòà âåëè÷èíà íèæå, ÷åì (500–700)b 3 äëÿ ñëó÷àÿ ïåðåðåçàíèÿ äèñëîêàöèé â ÊÇ ìàòåðèàëå, íî âûøå, ÷åì àêòèâàöèîííûé îáúåì V � (60–90)b 3 , õàðàêòåðíûé äëÿ ñëó÷àÿ, êîãäà â ÓÌÇ ìàòåðèàëå äîìèíèðóþò äèôôóçèîííî-äèíàìè÷åñêèå ìåõàíèçìû âîçâðàòà [15]. Â ïîëüçó ñäåëàííîãî ïðåäïîëîæåíèÿ ñâèäåòåëüñòâóþò òàêæå ðåçóëüòàòû, ïîëó÷åííûå â [27], ñîãëàñíî êîòîðûì ïåðåõîä îò ïåðåðåçàíèÿ ê ïî- ïåðå÷íîìó ñêîëüæåíèþ äèñëîêàöèé â àëþìèíèè ñî- ïðîâîæäàåòñÿ óâåëè÷åíèåì ñðåäíåé «ìîùíîñòè» òåðìîàêòèâèðóåìîãî ïðåïÿòñòâèÿ. Íà îñíîâàíèè (7) â íàøåì ñëó÷àå ýòî ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê ïðè÷èíó óâåëè÷åíèÿ ïîðîãîâîé òåìïåðàòóðû Ò0 íà çàâèñèìîñ- òè �0(Ò) äëÿ ÓÌÇ àëþìèíèÿ (ñì. ðèñ. 2). Íà ðèñ. 4, êðèâàÿ 2, ïîñòðîåííàÿ ñîãëàñíî âûðàæåíèþ (8) ïðè Ò0 = 295 Ê è p = 0,5, q = 1,25, À = 17, � /�c = 1,5, óäîâëåò- âîðèòåëüíî îïèñûâàåò äàííûå ýêñïåðèìåíòà äëÿ ÓÌÇ àëþìèíèÿ â îáëàñòè «ïëàòî». Çíà÷åíèå Ò0 � 295 Ê ñî- îòâåòñòâóåò ýíòàëüïèè àêòèâàöèè Í0 � 0,5 ýÂ ïðè ïå- ðåõîäå îò ïåðåðåçàíèÿ ê ïîïåðå÷íîìó ñêîëüæåíèþ äèñëîêàöèé â àëþìèíèè [27]. Îäíàêî ïðè òåìïåðà- òóðàõ âûøå 140 Ê ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå îòêëî- íÿþòñÿ îò òåîðåòè÷åñêîé çàâèñèìîñòè, êîòîðàÿ ôîð- ìàëüíî ó÷èòûâàåò ðîëü ïîïåðå÷íîãî ñêîëüæåíèÿ äèñëîêàöèé. Â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 140–250 Ê çàâèñèìîñòè m(T) äëÿ ÊÇ è ÓÌÇ àëþìèíèÿ êà÷åñòâåííî îòëè÷àþò- ñÿ òåì, ÷òî èçìåëü÷åíèå çåðíà ïðèâîäèò ê çíà÷èòåëü- íîìó óâåëè÷åíèþ ïàðàìåòðà m. Ïðèíèìàÿ âî âíèìà- íèå íèçêóþ ñêîðîñòü äåôîðìàöèîííîãî óïðî÷íåíèÿ â ýòîì èíòåðâàëå òåìïåðàòóð (ñì. ðèñ. 1,á), óâåëè÷åíèå m â ÓÌÇ ñòðóêòóðå ìîæíî îáúÿñíèòü ïîâûøåííîé ïëîòíîñòüþ äèñëîêàöèé âáëèçè ãðàíèö çåðåí, ÷òî ñòè- ìóëèðóåò ìåõàíèçìû àííèãèëÿöèè è äèíàìè÷åñêîãî âîçâðàòà. Ïîïåðå÷íîå ñêîëüæåíèå ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç òàêèõ ìåõàíèçìîâ [4,6,7,10], îäíàêî íåëüçÿ èñêëþ÷àòü, ÷òî çíà÷èòåëüíîå óâåëè÷åíèå m è óñèëåíèå çàâèñè- ìîñòè m(T) â îáëàñòè âûñîêèõ òåìïåðàòóð îáóñëîâëå- íî äîïîëíèòåëüíûìè ïðîöåññàìè äèôôóçèîííî-äèíà- ìè÷åñêîé ïåðåñòðîéêè äèñëîêàöèîííîé ñòðóêòóðû â óñëîâèÿõ, êîãäà äëèíà ñâîáîäíîãî ïðîáåãà äèñëîêà- öèè îïðåäåëÿåòñÿ ñðåäíèì ðàññòîÿíèåì ìåæäó áîëü- Ñêîðîñòíàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü íàïðÿæåíèÿ òå÷åíèÿ óëüòðàìåëêîçåðíèñòîãî àëþìèíèÿ Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 11 1157 øåóãëîâûìè ãðàíèöàìè çåðåí. Â êà÷åñòâå âîçìîæíîãî ìåõàíèçìà ðàññìàòðèâàåòñÿ çåðíîãðàíè÷íîå ïðî- ñêàëüçûâàíèå â ìàòåðèàëå ñ íåðàâíîâåñíûìè ãðàíèöà- ìè çåðåí, ãäå èçáûòî÷íûå äèñëîêàöèè ñïîñîáíû äâè- ãàòüñÿ âäîëü ãðàíèö, âíîñÿ äîïîëíèòåëüíûé âêëàä â ïëàñòè÷åñêóþ äåôîðìàöèþ [7]. Âëèÿíèå çåðíîãðà- íè÷íîãî ïðîñêàëüçûâàíèÿ íà ïëàñòè÷íîñòü àëþìè- íèÿ, ïîäâåðãíóòîãî ÐÊÓÏ, íàáëþäàëîñü â [17] ïðè òåìïåðàòóðàõ Ò/Òm ~ 0,3 è ñðåäíåì ðàçìåðå çåðíà d ~ ~ 1,2 ìêì. Ýíåðãèÿ àêòèâàöèè ýòîãî ïðîöåññà (0,8–0,9 ýÂ) îêàçàëàñü áëèçêîé ê ýíåðãèè àêòèâàöèè çåðíîãðàíè÷íîé äèôôóçèè â àëþìèíèè. Â ðàáîòå [20] ðàçâèòèåì çåðíîãðàíè÷íîãî ñêîëüæåíèÿ è çåðíîãðà- íè÷íîé äèôôóçèè îáúÿñíÿåòñÿ âûñîêàÿ ñêîðîñòíàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü íàïðÿæåíèÿ òå÷åíèÿ àëþìèíèåâîãî ñïëàâà ñ ðàçìåðîì çåðíà ~ 0,2–0,4 ìêì. Ïðè íèçêîé ñêîðîñòè äåôîðìàöèè êîìíàòíàÿ òåìïåðàòóðà, ïî ìíå- íèþ àâòîðîâ, ÿâëÿåòñÿ äîñòàòî÷íîé äëÿ àêòèâàöèè çåðíîãðàíè÷íîãî ïðîñêàëüçûâàíèÿ, êîòîðîå ñòèìóëè- ðóåò îáðàçîâàíèå ìèêðîïîëîñ ñäâèãà. Îáðàçîâàíèå ìèêðîïîëîñ ïðåïÿòñòâóåò äàëüíåéøåé ìàêðîëîêàëè- çàöèè äåôîðìàöèè è ñïîñîáñòâóåò óâåëè÷åíèþ ïëàñ- òè÷íîñòè ìàòåðèàëà. Âëèÿíèå çåðíîãðàíè÷íîé äèô- ôóçèè è àííèãèëÿöèè äèñëîêàöèé â ãðàíèöàõ çåðíà íà ñêîðîñòíóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü íàïðÿæåíèÿ òå÷åíèÿ ðàññìîòðåíî â [10] íà îñíîâå àíàëèçà óðàâíåíèé ýâî- ëþöèè ïëîòíîñòè äèñëîêàöèé. Ïîêàçàíî, ÷òî â ñóá- ìèêðîííîì äèàïàçîíå çåðåí çåðíîãðàíè÷íàÿ äèô- ôóçèÿ â ÃÖÊ ìåòàëëàõ ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ ñêîðîñòíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè è óñèëåíèþ åå çàâè- ñèìîñòè îò òåìïåðàòóðû. Â ðàáîòå [28] ïðåäëîæåíà ìîäåëü ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè àëþìèíèåâîãî ñïëàâà, êîòîðàÿ óäîâëåòâîðèòåëüíî îáúÿñíÿåò çàâèñè- ìîñòü íàïðÿæåíèÿ òå÷åíèÿ îò ñêîðîñòè äåôîðìàöèè â îáëàñòè ìàëûõ ñêîðîñòåé ìåõàíèçìîì çåðíîãðàíè÷- íîãî ïðîñêàëüçûâàíèÿ ñ ýíåðãèåé àêòèâàöèè ~0,84 ýÂ. Ïðè ìàëûõ ñêîðîñòÿõ äåôîðìàöèè ýêñïåðèìåíòàëü- íûå äîêàçàòåëüñòâà âëèÿíèÿ çåðíîãðàíè÷íîãî ïðî- ñêàëüçûâàíèÿ íà óâåëè÷åíèå ñêîðîñòíîé ÷óâñòâèòåëü- íîñòè íàïðÿæåíèÿ òå÷åíèÿ ïîëó÷åíû â [18]. 5. Âûâîäû 1. Òåðìîàêòèâàöèîííûé àíàëèç òåìïåðàòóðíûõ çà- âèñèìîñòåé ñêîðîñòíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè íàïðÿæå- íèÿ òå÷åíèÿ ÊÇ è ÓÌÇ àëþìèíèÿ, äåôîðìèðîâàííîãî ðàñòÿæåíèåì, ïîêàçàë, ÷òî â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 4,2–295 Ê ïëàñòè÷åñêàÿ äåôîðìàöèÿ îïðåäåëÿåòñÿ äåéñòâèåì íåñêîëüêèõ äèñëîêàöèîííûõ ìåõàíèçìîâ. 2. Çàâèñèìîñòü ïàðàìåòðà ñêîðîñòíîé ÷óâñòâè- òåëüíîñòè m îò òåìïåðàòóðû äåôîðìàöèè ÊÇ àëþìè- íèÿ â îáëàñòè òåìïåðàòóð 4,2–120 Ê, à òàêæå ÓÌÇ àëþìèíèÿ â îáëàñòè 4,2–40 Ê ñîîòâåòñòâóåò ñëó÷àþ, êîãäà ïëàñòè÷åñêàÿ äåôîðìàöèÿ êîíòðîëèðóåòñÿ åäè- íûì òåðìîàêòèâèðîâàííûì ìåõàíèçìîì ïåðåñå÷åíèÿ äèñëîêàöèé «ëåñà». 3. Ïîâûøåííàÿ ñêîðîñòíàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü íà- ïðÿæåíèÿ òå÷åíèÿ ÊÇ àëþìèíèÿ â îáëàñòè òåìïåðàòóð 120–295 Ê è ÓÌÇ àëþìèíèÿ â îáëàñòè 77–140 Ê îáú- ÿñíÿåòñÿ ïåðåõîäîì ñ ðîñòîì òåìïåðàòóðû îò ïåðå- ñå÷åíèÿ ê ïîïåðå÷íîìó ñêîëüæåíèþ äèñëîêàöèé. Ñ óìåíüøåíèåì ñðåäíåãî ðàçìåðà çåðíà òåìïåðàòóðà àê- òèâàöèè ïîïåðå÷íîãî ñêîëüæåíèÿ óìåíüøàåòñÿ. 4. Âûñîêàÿ ñêîðîñòíàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü íàïðÿæå- íèÿ òå÷åíèÿ ÓÌÇ àëþìèíèÿ â îáëàñòè òåìïåðàòóð âûøå 140 Ê îáúÿñíÿåòñÿ âëèÿíèåì çåðíîãðàíè÷íîé äèôôóçèè è çåðíîãðàíè÷íîãî ïðîñêàëüçûâàíèÿ âñëåä- ñòâèå èçìåëü÷åíèÿ çåðíà è ôîðìèðîâàíèÿ áîëüøåóã- ëîâûõ ãðàíèö â ïðîöåññå ÐÊÓÏ. Àâòîðû âûðàæàþò áëàãîäàðíîñòü ïðîôåññîðó Þ.ß. Ýñòðèíó è ïðîôåññîðó Â.Â. Ïóñòîâàëîâó çà èí- òåðåñ ê ðàáîòå, à òàêæå ñòàðøåìó íàó÷íîìó ñîòðóäíè- êó Ñ.Ý. Øóìèëèíó è èíæåíåðó Þ.Ã. Êàçàðîâó çà ïðè- ãîòîâëåíèå óëüòðàìåëêîçåðíèñòûõ îáðàçöîâ. 1. U.F. Kocks and H. Mecking, Prog. Mater. Sci. 48, 171 (2003). 2. M.A. Meyers, A. Mishra, and D.J. Benson, Prog. Mater. Sci. 51, 427 (2006). 3. Ð.Ç. Âàëèåâ, È.Â. Àëåêñàíäðîâ, Íàíîñòðóêòóðíûå ìà- òåðèàëû, ïîëó÷åííûå èíòåíñèâíîé ïëàñòè÷åñêîé äå- ôîðìàöèåé, Ëîãîñ, Ìîñêâà (2000). 4. Ã.À. Ìàëûãèí, ÔÒÒ 49, 961 (2007). 5. R.Z. Valiev, Y. Estrin, Z. Horita, T.G. Longdon, M.J. Zehetbauer, and Y.T. Zhu, J. Mater. 58, 33 (2006). 6. R.Z. Valiev, R.K. Islamgaliev, and I.V. Alexandrov, Prog. Mater. Sci. 45, 103 (2000). 7. H. Conrad and K. Jung, Mater. Sci. Eng. A391, 272 (2005). 8. U.F. Kocks, A.S. Argon, and M.E. Ashby, Prog. Mater. Sci., Pergamon Press, Oxford (1975), v. 19. 9. V.D. Natsik and H.-J. Kaufmann, Phys. Status Solidi A65, 571 (1981). 10. Ã.À. Ìàëûãèí, ÔÒÒ 49, 2161 (2007). 11. J.P. Hirth and J. Lothe, Theory of Dislocations, Mc-Graw-Hill, NY (1968). 12. N. Tsuji, Y. Ito, and Y. Minamino, Scripta Mater. 47, 893 (2002). 13. C.Y. Yu, P.W. Kao, and C.P. Chang, Acta Mater. 53, 4019 (2005). 14. Á.È. Ñìèðíîâ, Â.Â. Øïåéçìàí, Â.È. Íèêîëàåâ, ÔÒÒ 47, 816 (2005). 15. H. Miyamoto, K. Ota, and T. Mimaki, Scripta Mater. 54, 1721 (2006). 16. J. May, H.M. Hoppel, and M. Goken, Scripta Mater. 53, 189 (2005). 17. N.Q. Chinh, P. Szommer, T. Csanadi, and T.G. Langdon, Mater. Sci. Eng. A434, 326 (2006). 18. M. Wang and A. Shan, J. Alloys Compounds 455, L10 (2008). 19. I. Sabirov, Y. Estrin, M.R. Barnett, I. Timokhina, and P.D. Hodgson, Scripta Mater. 58, 163 (2008). 1158 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 11 Í.Â. Èñàåâ, Ò.Â. Ãðèãîðîâà, Ï.À. Çàáðîäèí 20. I. Sabirov, M.R. Barnett, Y. Estrin, and P.D. Hodgson, Scripta Mater., to be published (2009). 21. Þ.Ç. Ýñòðèí, Í.Â. Èñàåâ, Ò.Â. Ãðèãîðîâà, Â.Â. Ïóñòî- âàëîâ, Â.Ñ. Ôîìåíêî, Ñ.Ý. Øóìèëèí, È.Ñ. Áðàóäå, Ñ.Â. Ìàëûõèí, Ì.Â. Ðåøåòíÿê, Ì. ßíå÷åê, ÔÍÒ 34, 842 (2008) [Low Temp. Phys. 34, 665 (2008)]. 22. Â.Â. Ïóñòîâàëîâ, ÔÍÒ 26, 515 (2000) [Low Temp. Phys. 26, 375 (2000)]. 23. A.H. Cottrell and R.J. Stokes, Proc. R. Soc. A233, 17 (1955). 24. R.A. Mulford, Acta Met. 27, 1115 (1979). 25. H. Mecking and U.F. Kocks, Acta Met. 29, 1865 (1981). 26. È.À. Ãèíäèí, È.Ì. Íåêëþäîâ, Í.Â. Êàìûøàí÷åíêî, È.È. Áîáîíåö, Ì.Ï. Ñòàðîëàò, â ñá.: Ôèçè÷åñêèå ïðî- öåññû ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè ïðè íèçêèõ òåìïåðà- òóðàõ, Íàóêîâà äóìêà, Êèåâ (1974). 27. O.D. Sherby, J.L. Lytton, and J.E. Dorn, Acta Met. 5, 219 (1957). 28. N. Du, A.F. Bower, P.E. Krajewski, and E.M. Taleff, Mat. Sci. Eng. A494, 86 (2008). Strain-rate sensitivity of flow stress of ultrafine grained aluminum in the temperature range 4.2–295 K N.V. Isaev, T.V. Grigorova, and P.A. Zabrodin The influence of grain size on dislocations in- teraction mechanisms determining the plastic de- formation of aluminum in the temperature range 4.2–295 K was studied. For this purpose the coarse-grained (CG) and ultrafine-grained (UFG) specimens produced by equal-channel angular pressing were deformed in tension at constant strain-rate �� as well as with rate cycling along the �(�) curve. The effect of deformation temperature on work hardening rate and strain-rate sensitivity of flow stress is compared for the CG and UFG ma- terials. The thermal activation analysis of the ex- perimental data suggests that the dependence of strain-rate sensitivity parameter m = [� ln �/� ln ��]T on grain size and temperature may be attributed to the change of dislocation mechanisms controlling the plastic deformation of aluminum. In the tem- perature range 4.2–40 K the plastic deformation of CG and UFG materials is governed by the same mechanism of dislocation intersections. In the ranges 120–295 K for CG and 77–140 K for UFG aluminum an increase in the m value results from the activation of dislocation cross-slipping. Above 140 K the grain boundary diffusion and activation of grain boundary sliding may be responsible for a low work hardening and an enhanced strain-rate sensitivity of flow stress of UFG aluminum. PACS: 62.20.F– Deformation and plasticity; 62.20.–x Mechanical properties of solids. Keywords: aluminum, equal-channel angular press- ing, deformation, strain-rate sensitivity. Ñêîðîñòíàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü íàïðÿæåíèÿ òå÷åíèÿ óëüòðàìåëêîçåðíèñòîãî àëþìèíèÿ Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 11 1159

Скоростная чувствительность напряжения течения ультрамелкозернистого алюминия в интервале температур 4,2-295 К

Репозитарії

Схожі ресурси