Cтруктурные механизмы низкотемпературного деформационного упрочнения и разрушения металлических материалов криогенного назначения
На основании результатов оригинальных исследований рассмотрены и проанализированы различные физические аспекты проблемы деформационного упрочнения и разрушения металлических материалов при низких температурах (макроскопическое поведение, микроструктурные процессы, контролирующие пластическое тече...
Gespeichert in:
| Datum: | 2004 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2004
|
| Schriftenreihe: | Физика низких температур |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/119515 |
| 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: | Cтруктурные механизмы низкотемпературного деформационного упрочнения и разрушения металлических материалов криогенного назначения / Ю.А. Похил // Физика низких температур. — 2004. — Т. 30, № 4. — С. 447-457. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-119515 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1195152017-06-08T03:03:10Z Cтруктурные механизмы низкотемпературного деформационного упрочнения и разрушения металлических материалов криогенного назначения Похил, Ю.А. Низкотемпературная физика пластичности и прочности На основании результатов оригинальных исследований рассмотрены и проанализированы различные физические аспекты проблемы деформационного упрочнения и разрушения металлических материалов при низких температурах (макроскопическое поведение, микроструктурные процессы, контролирующие пластическое течение и деформационное упрочнение, механизмы зарождения и распространения разрушения в заключительной фазе пластической деформации) с единых позиций — эволюции микроструктурного состояния в ходе пластической деформации в интервале температур 300–4,2 К различных групп металлических конструкционных материалов. Обобщены и классифицированы характерные физические ситуации, реализующиеся при низкотемпературном пластическом деформировании и разрушении твердых тел. На підставі результатів оригінальних досліджень розглянуто та проаналізовано різні фізичні аспекти проблеми деформаційного зміцнення та руйнування металевих матеріалів при низьких температурах (макроскопічна поведінка, мікроструктурні процеси, що контролюють пластичний плин та деформаційне зміцнення, механізми зародження і поширення руйнування в заключній фазі пластичної деформації) з єдиних позицій — еволюції мікроструктурного стану у ході пластичної деформації в інтервалі температур 300–4,2 К різних груп металевих конструкц ійних матеріалів. Узагальнено і класифіковано характерні фізичні ситуації, що реалізуються при низькотемпературному пластичному деформуванні та руйнуванні твердих тіл. The results of original investigations were used to consider and to analyse different physical problematic aspects of fracture and work hardening of metallic materials at low temperatures (the macroscopic behavior, the microstructural processes influencing the plastic flow and work hardening, the mechanisms of fracture nucleation and propagation at the final stage of plastic deformation). The analisis was made from the viewpoint of microstructural state evolution in the course of plastic deformation in a temperature range 300–4.2 K for different types of structural metallic materials. The characteristic physical situations which occur under low-temperature plastic deformation and fracture of solids are summarized and classified. 2004 Article Cтруктурные механизмы низкотемпературного деформационного упрочнения и разрушения металлических материалов криогенного назначения / Ю.А. Похил // Физика низких температур. — 2004. — Т. 30, № 4. — С. 447-457. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 62.20.–x, 81.40.–z, 81.70.–q http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/119515 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 Похил, Ю.А. Cтруктурные механизмы низкотемпературного деформационного упрочнения и разрушения металлических материалов криогенного назначения Физика низких температур |
| description |
На основании результатов оригинальных исследований рассмотрены и проанализированы
различные физические аспекты проблемы деформационного упрочнения и разрушения металлических
материалов при низких температурах (макроскопическое поведение, микроструктурные
процессы, контролирующие пластическое течение и деформационное упрочнение, механизмы
зарождения и распространения разрушения в заключительной фазе пластической
деформации) с единых позиций — эволюции микроструктурного состояния в ходе пластической
деформации в интервале температур 300–4,2 К различных групп металлических конструкционных
материалов. Обобщены и классифицированы характерные физические ситуации,
реализующиеся при низкотемпературном пластическом деформировании и разрушении твердых
тел. |
| format |
Article |
| author |
Похил, Ю.А. |
| author_facet |
Похил, Ю.А. |
| author_sort |
Похил, Ю.А. |
| title |
Cтруктурные механизмы низкотемпературного деформационного упрочнения и разрушения металлических материалов криогенного назначения |
| title_short |
Cтруктурные механизмы низкотемпературного деформационного упрочнения и разрушения металлических материалов криогенного назначения |
| title_full |
Cтруктурные механизмы низкотемпературного деформационного упрочнения и разрушения металлических материалов криогенного назначения |
| title_fullStr |
Cтруктурные механизмы низкотемпературного деформационного упрочнения и разрушения металлических материалов криогенного назначения |
| title_full_unstemmed |
Cтруктурные механизмы низкотемпературного деформационного упрочнения и разрушения металлических материалов криогенного назначения |
| title_sort |
cтруктурные механизмы низкотемпературного деформационного упрочнения и разрушения металлических материалов криогенного назначения |
| publisher |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| publishDate |
2004 |
| topic_facet |
Низкотемпературная физика пластичности и прочности |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/119515 |
| citation_txt |
Cтруктурные механизмы низкотемпературного деформационного упрочнения и разрушения металлических материалов криогенного назначения / Ю.А. Похил // Физика низких температур. — 2004. — Т. 30, № 4. — С. 447-457. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. |
| series |
Физика низких температур |
| work_keys_str_mv |
AT pohilûa ctrukturnyemehanizmynizkotemperaturnogodeformacionnogoupročneniâirazrušeniâmetalličeskihmaterialovkriogennogonaznačeniâ |
| first_indexed |
2025-07-08T16:00:48Z |
| last_indexed |
2025-07-08T16:00:48Z |
| _version_ |
1837095137983856640 |
| fulltext |
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 4, ñ. 447–457
Còðóêòóðíûå ìåõàíèçìû íèçêîòåìïåðàòóðíîãî
äåôîðìàöèîííîãî óïðî÷íåíèÿ è ðàçðóøåíèÿ
ìåòàëëè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ êðèîãåííîãî íàçíà÷åíèÿ
Þ.À. Ïîõèë
Ñïåöèàëüíîå êîíñòðóêòîðñêî-òåõíîëîãè÷åñêîå áþðî ïî êðèîãåííîé òåõíèêå Ôèçèêî-òåõíè÷åñêîãî
èíñòèòóòà íèçêèõ òåìïåðàòóð èì. Á.È. Âåðêèíà ÍÀÍ Óêðàèíû
ïð. Ëåíèíà, 47, ã. Õàðüêîâ, 61103, Óêðàèíà
E-mail: pokhyl@cryocosmos.com
Còàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 12 èþíÿ 2003 ã., ïîñëå ïåðåðàáîòêè 22 îêòÿáðÿ 2003 ã.
Íà îñíîâàíèè ðåçóëüòàòîâ îðèãèíàëüíûõ èññëåäîâàíèé ðàññìîòðåíû è ïðîàíàëèçèðîâàíû
ðàçëè÷íûå ôèçè÷åñêèå àñïåêòû ïðîáëåìû äåôîðìàöèîííîãî óïðî÷íåíèÿ è ðàçðóøåíèÿ ìåòàë-
ëè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ (ìàêðîñêîïè÷åñêîå ïîâåäåíèå, ìèêðîñòðóêòóð-
íûå ïðîöåññû, êîíòðîëèðóþùèå ïëàñòè÷åñêîå òå÷åíèå è äåôîðìàöèîííîå óïðî÷íåíèå, ìå-
õàíèçìû çàðîæäåíèÿ è ðàñïðîñòðàíåíèÿ ðàçðóøåíèÿ â çàêëþ÷èòåëüíîé ôàçå ïëàñòè÷åñêîé
äåôîðìàöèè) ñ åäèíûõ ïîçèöèé — ýâîëþöèè ìèêðîñòðóêòóðíîãî ñîñòîÿíèÿ â õîäå ïëàñòè÷å-
ñêîé äåôîðìàöèè â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 300–4,2 Ê ðàçëè÷íûõ ãðóïï ìåòàëëè÷åñêèõ êîíñò-
ðóêöèîííûõ ìàòåðèàëîâ. Îáîáùåíû è êëàññèôèöèðîâàíû õàðàêòåðíûå ôèçè÷åñêèå ñèòóàöèè,
ðåàëèçóþùèåñÿ ïðè íèçêîòåìïåðàòóðíîì ïëàñòè÷åñêîì äåôîðìèðîâàíèè è ðàçðóøåíèè òâåð-
äûõ òåë.
Íà ï³äñòàâ³ ðåçóëüòàò³â îðèã³íàëüíèõ äîñë³äæåíü ðîçãëÿíóòî òà ïðîàíàë³çîâàíî ð³çí³
ô³çè÷í³ àñïåêòè ïðîáëåìè äåôîðìàö³éíîãî çì³öíåííÿ òà ðóéíóâàííÿ ìåòàëåâèõ ìàòåð³àë³â ïðè
íèçüêèõ òåìïåðàòóðàõ (ìàêðîñêîï³÷íà ïîâåä³íêà, ì³êðîñòðóêòóðí³ ïðîöåñè, ùî êîíòðîëþþòü
ïëàñòè÷íèé ïëèí òà äåôîðìàö³éíå çì³öíåííÿ, ìåõàí³çìè çàðîäæåííÿ ³ ïîøèðåííÿ ðóéíóâàííÿ
â çàêëþ÷í³é ôàç³ ïëàñòè÷íî¿ äåôîðìàö³¿) ç ºäèíèõ ïîçèö³é — åâîëþö³¿ ì³êðîñòðóêòóðíîãî ñòà-
íó ó õîä³ ïëàñòè÷íî¿ äåôîðìàö³¿ â ³íòåðâàë³ òåìïåðàòóð 300–4,2 Ê ð³çíèõ ãðóï ìåòàëåâèõ êîí-
ñòðóêö³éíèõ ìàòåð³àë³â. Óçàãàëüíåíî ³ êëàñèô³êîâàíî õàðàêòåðí³ ô³çè÷í³ ñèòóàö³¿, ùî ðåàë³çó-
þòüñÿ ïðè íèçüêîòåìïåðàòóðíîìó ïëàñòè÷íîìó äåôîðìóâàíí³ òà ðóéíóâàíí³ òâåðäèõ ò³ë.
PACS: 62.20.–x, 81.40.–z, 81.70.–q
1. Ââåäåíèå
Ïðîáëåìà èññëåäîâàíèÿ ïðîöåññîâ äåôîðìàöèîí-
íîãî óïðî÷íåíèÿ è ðàçðóøåíèÿ ìåòàëëè÷åñêèõ ìàòå-
ðèàëîâ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ (âïëîòü äî 4,2 Ê)
ÿâëÿåòñÿ âåñüìà àêòóàëüíîé êàê äëÿ ôóíäàìåíòàëü-
íîé ôèçèêè ïëàñòè÷íîñòè è ïðî÷íîñòè, òàê è ñ òî÷êè
çðåíèÿ ïðèêëàäíîé çàäà÷è — ñîçäàíèÿ íàó÷íûõ îñ-
íîâ ïîëó÷åíèÿ âûñîêîêà÷åñòâåííûõ è ðàáîòîñïîñîá-
íûõ êîíñòðóêöèîííûõ ìàòåðèàëîâ äëÿ ñîâðåìåííîé
êðèîãåííî-âàêóóìíîé è àýðîêîñìè÷åñêîé òåõíèêè [1].
Ïðîöåññû ïëàñòè÷åñêîãî òå÷åíèÿ, äåôîðìàöèîí-
íîãî óïðî÷íåíèÿ è ðàçðóøåíèÿ òâåðäûõ òåë ñëåäóåò
ðàññìàòðèâàòü êàê íåðàçðûâíî ñâÿçàííûå çâåíüÿ
åäèíîãî ïðîöåññà ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè — îò
åãî çàðîæäåíèÿ (ïðåäåëà òåêó÷åñòè) äî åãî çàâåðøå-
íèÿ (ìàêðîñêîïè÷åñêîãî ðàçðóøåíèÿ). Ñâÿçóþùèì
ìàòåðèàëîì äëÿ òàêîãî ðàññìîòðåíèÿ ñëóæàò äàí-
íûå î õàðàêòåðå ýâîëþöèè ñòðóêòóðíîãî ñîñòîÿíèÿ
ìàòåðèàëà íà ìèêðîñêîïè÷åñêîì óðîâíå, ïðîèñõî-
äÿùåé â õîäå ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè ïîä äåéñò-
âèåì íåïðåðûâíî âîçðàñòàþùåé íàãðóçêè. Èìåííî
ýâîëþöèÿ äåôåêòíîé ñòðóêòóðû îáóñëîâëèâàåò âñå
ìàêðîñêîïè÷åñêèå ïðîÿâëåíèÿ â ïîâåäåíèè äåôîð-
ìèðóåìîãî òâåðäîãî òåëà.
Òàêîé ïîäõîä ïîçâîëÿåò ðàññìîòðåòü ñ åäèíûõ
ïîçèöèé, óñòàíîâèòü âçàèìîñâÿçü ðàçëè÷íûõ ôèçè-
÷åñêèõ àñïåêòîâ ïðîáëåìû è îáúåäèíèòü èõ â åäè-
íóþ ñèñòåìó ïðåäñòàâëåíèé î ïðîöåññå ïëàñòè÷å-
ñêîé äåôîðìàöèè. Çàíèìàåìàÿ ïîçèöèÿ ÿâëÿåòñÿ, â
ïðèíöèïå, õðåñòîìàòèéíîé è íå ìîæåò âûçûâàòü
© Þ.À. Ïîõèë, 2004
âîçðàæåíèé, îäíàêî íà ïðàêòèêå ðåàëèçóåòñÿ íå
÷àñòî èç-çà äîñòàòî÷íî ñëîæíîé òåõíèêè ýêñïå-
ðèìåíòà. Óáåäèòåëüíûì ïðèìåðîì ïëîäîòâîðíîñòè
ïðåäëàãàåìîãî çäåñü ïîäõîäà ÿâëÿåòñÿ íåäàâíî
îïóáëèêîâàííàÿ ðàáîòà [2], âûïîëíåííàÿ â óêàçàí-
íîì êëþ÷å.
 íàñòîÿùåé ðàáîòå ïðîâåäåí àíàëèç è îáîáùå-
íèå ìíîãîëåòíèõ ðåçóëüòàòîâ ñîáñòâåííûõ ýêñïåðè-
ìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé è ìîäåëüíûõ ðàñ÷åòîâ*,
ïîñâÿùåííûõ óñòàíîâëåíèþ êà÷åñòâåííîé è êîëè-
÷åñòâåííîé êîððåëÿöèè ìåæäó ìàêðîñêîïè÷åñêè-
ìè ïàðàìåòðàìè ïëàñòè÷íîñòè, äåôîðìàöèîííîãî
óïðî÷íåíèÿ è ðàçðóøåíèÿ è õàðàêòåðèñòèêàìè äå-
ôåêòíîé ñòðóêòóðû, ñîçäàâàåìîé â ðàçëè÷íûõ òè-
ïàõ ìåòàëëè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ ïîä äåéñòâèåì íèçêî-
òåìïåðàòóðíîãî (â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 300–4,2 Ê)
ïëàñòè÷åñêîãî äåôîðìèðîâàíèÿ. Öåëüþ òàêîãî àíà-
ëèçà ÿâëÿåòñÿ óñòàíîâëåíèå ìèêðîñòðóêòóðíûõ ìå-
õàíèçìîâ, êîíòðîëèðóþùèõ ïðîöåññ íèçêîòåìïåðà-
òóðíîé ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè â ðàçëè÷íûõ åãî
ôàçàõ â õàðàêòåðíûõ ãðóïïàõ ðåàëüíûõ ìåòàëëè÷å-
ñêèõ ìàòåðèàëîâ.
2. Ìåòîäû èññëåäîâàíèÿ
Ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà âñåõ ìàòåðèàëîâ áûëè
èçó÷åíû â ýêñïåðèìåíòàõ ïî àêòèâíîìó îäíîîñíîìó
ðàñòÿæåíèþ ñ ïîñòîÿííûìè ñêîðîñòÿìè íàãðóæåíèÿ
(10–4–10–3 ñ–1) â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 300–4,2 Ê.
Èñïîëüçîâàííûå â ýòèõ èññëåäîâàíèÿõ ìåòîäû äå-
òàëüíî îïèñàíû â ìîíîãðàôèè [3].
Ñòðóêòóðíî-ôàçîâîå ñîñòîÿíèå ìàòåðèàëîâ èñ-
ñëåäîâàëè ñ ïîìîùüþ ïðÿìûõ ìåòîäîâ: òðàíñìèññè-
îííîé è ñêàíèðóþùåé ýëåêòðîííîé ìèêðîñêîïèè
(ÒÝÌ è ÑÝÌ) ñ ïðèâëå÷åíèåì ñòàòèñòè÷åñêîé îá-
ðàáîòêè, íèçêîòåìïåðàòóðíîãî êà÷åñòâåííîãî ðåíò-
ãåíîñòðóêòóðíîãî àíàëèçà, îïòè÷åñêîé ìèêðîñêîïèè,
è êîñâåííîãî ìåòîäà — íèçêîòåìïåðàòóðíîé ðåçè-
ñòîìåòðèè.
 ïîñëåäíåì ñëó÷àå îïðåäåëÿëè òåìïåðàòóðíûå
çàâèñèìîñòè óäåëüíîãî ýëåêðîñîïðîòèâëåíèÿ �(Ò)
â íåäåôîðìèðîâàííîì ñîñòîÿíèè è in situ ïîä ìå-
õàíè÷åñêèì íàïðÿæåíèåì � � �pr, à òàêæå çàâèñèìî-
ñòè èçìåíåíèÿ ýëåêòðîñîïðîòèâëåíèÿ �R/R0 â ïðî-
öåññå äåôîðìàöèè îò óäëèíåíèÿ îáðàçöà �l, ðå-
ãèñòðèðóåìûå îäíîâðåìåííî ñ çàïèñüþ êðèâûõ «ìå-
õàíè÷åñêàÿ íàãðóçêà Зóäëèíåíèå �l».
Ìåòîäè÷åñêèå äåòàëè ýêñïåðèìåíòîâ îïèñàíû â
[4–8].
3. Ðåçóëüòàòû è èõ îáñóæäåíèå
Êîëè÷åñòâåííîå èññëåäîâàíèå ýâîëþöèè äåôåêò-
íîé ñòðóêòóðû è ôàçîâîãî ñîñòîÿíèÿ ñ äåôîðìàöèåé
îò ìîìåíòà åå çàðîæäåíèÿ è äî çàâåðøåíèÿ ðàç-
ðóøåíèÿ îáúåêòà ïîçâîëèëî èäåíòèôèöèðîâàòü
îñíîâíûå ìèêðîñòðóêòóðíûå ìåõàíèçìû, êîíòðîëè-
ðóþùèå ðàçëè÷íûå ôàçû íèçêîòåìïåðàòóðíîé ïëà-
ñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè êàê åäèíîãî ïðîöåññà â ðàç-
ëè÷íûõ ãðóïïàõ ðåàëüíûõ ìàòåðèàëîâ êðèîãåííîãî
íàçíà÷åíèÿ. Ýòî, â ñâîþ î÷åðåäü, äàëî âîçìîæíîñòü
ïðåäëîæèòü èçëîæåííóþ â ðàçä. 3.1 êëàññèôèêà-
öèþ èìåþùèõñÿ ðåàëüíûõ ìàòåðèàëîâ è ñïîñîáîâ
èõ äåôîðìèðîâàíèÿ, óïðî÷íåíèÿ è ðàçðóøåíèÿ ñ
ïîçèöèé ìàêðîìåõàíè÷åñêèõ è ìèêðîñòðóêòóðíûõ
êðèòåðèåâ.
3.1. Êëàññèôèêàöèÿ îáúåêòîâ èññëåäîâàíèÿ
ïî ôèçè÷åñêèì ïðèçíàêàì èõ ïîâåäåíèÿ
ïîä íàãðóçêîé
Èç âñåãî ìíîãîîáðàçèÿ èññëåäîâàííûõ ìåòàëëè-
÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ è îñîáåííîñòåé èõ ïîâåäåíèÿ íà
ìàêðî- è ìèêðîñêîïè÷åñêîì óðîâíÿõ ïðè íèçêîòåì-
ïåðàòóðíîì äåôîðìèðîâàíèè ìîæíî âûäåëèòü ñëå-
äóþùèå õàðàêòåðíûå ãðóïïû:
1. Ñòðóêòóðíî-ñòàáèëüíûå** ìàòåðèàëû ñ «æåñò-
êèì» äåôîðìàöèîííûì óïðî÷íåíèåì, ò.å. ìîíîôàç-
íûå èëè ïñåâäîìîíîôàçíûå ìàòåðèàëû, õàðàêòå-
ðèçóþùèåñÿ ïðè íèçêîòåìïåðàòóðíîé ïëàñòè÷åñêîé
äåôîðìàöèè âûñîêèì êîýôôèöèåíòîì äåôîðìàöè-
îííîãî óïðî÷íåíèÿ � � �� d d (� ~ G/20, ãäå G —
ìîäóëü ñäâèãà ìàòåðèàëà ïðè òåìïåðàòóðå äåôîðìè-
ðîâàíèÿ), îòíîñèòåëüíî íèçêîé ìàêðîñêîïè÷åñêîé
ïëàñòè÷íîñòüþ � (� � 10%), ìàêðîñêîïè÷åñêè îä-
íîðîäíîé ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèåé (îòñóòñòâèåì
ìàêðîøåéêè ïðè ðàçðóøåíèè) è ñèëüíûì âçàèìî-
äåéñòâèåì äèñëîêàöèé íà ìèêðîñêîïè÷åñêîì óðîâ-
íå (êîíñòàíòà ìåæäèñëîêàöèîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ
� > 1)***. Òèïè÷íûì ïðåäñòàâèòåëåì òàêîé ãðóïïû
448 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 4
Þ.À. Ïîõèë
*  äàííóþ ñòàòüþ âêëþ÷åíû ðàáîòû, âûïîëíåííûå àâòîðîì â ñîàâòîðñòâå ñ êîëëåãàìè â îòäåëå ïðèêëàäíîãî êðèî-
ãåííîãî ìàòåðèàëîâåäåíèÿ ÑÊÒÁ ÔÒÈÍÒ ÍÀÍ Óêðàèíû.
** Ïîä ñòðóêòóðíî-ñòàáèëüíûìè èìåþòñÿ â âèäó ìàòåðèàëû, â êîòîðûõ â õîäå íèçêîòåìïåðàòóðíîé ïëàñòè÷åñêîé
äåôîðìàöèè íå ïðîèñõîäèò ôàçîâîå ïðåâðàùåíèå ìàðòåíñèòíîãî òèïà.
*** Êîíñòàíòà ìåæäèñëîêàöèîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ óñòàíàâëèâàåò êîëè÷åñòâåííóþ ñâÿçü ìåæäó äåôîðìèðóþùèì íà-
ïðÿæåíèåì � è ïëîòíîñòüþ äèñëîêàöèé îïðåäåëåííîãî òèïà �i, íàêîïëåííûõ â ìàòåðèàëå â ðåçóëüòàòå ïðîòåêàíèÿ
ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè: � � �� � i i i i
/G b 1 2 [9]. Âåëè÷èíà �i õàðàêòåðèçóåò âêëàä äàííîãî âèäà äèñëîêàöèîííîãî
âçàèìîäåéñòâèÿ â äåôîðìèðóþùåå íàïðÿæåíèå è îïðåäåëÿåòñÿ ýíåðãåòè÷åñêîé âûãîäíîñòüþ ïðîòåêàíèÿ ñîîò-
âåòñòâóþùèõ äèñëîêàöèîííûõ ðåàêöèé [10].
ìàòåðèàëîâ ÿâëÿåòñÿ ñïëàâ Ti–5%Al, ðåçóëüòàòû èñ-
ñëåäîâàíèÿ êîòîðîãî ïðèâåäåíû íèæå.
2. Ñòðóêòóðíî-ñòàáèëüíûå ìàòåðèàëû ñ «ìÿã-
êèì» äåôîðìàöèîííûì óïðî÷íåíèåì, ò.å. ìîíîôàç-
íûå èëè ïîëèôàçíûå ìàòåðèàëû ñ îòíîñèòåëüíî
íèçêèì êîýôôèöèåíòîì äåôîðìàöèîííîãî óïðî÷íå-
íèÿ � (� ~ G/100), âûñîêîé ìàêðîñêîïè÷åñêîé ïëà-
ñòè÷íîñòüþ (� � 30–70%), ñóùåñòâåííî ìàêðîñêî-
ïè÷åñêè íåîäíîðîäíîé ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèåé
(ñêëîííîñòüþ ê øåéêîîáðàçîâàíèþ ïðè ðàçðóøå-
íèè) è ñëàáûì äèñëîêàöèîííûì âçàèìîäåéñòâèåì ñ
êîíñòàíòîé � 1. Ê ýòîìó òèïó ìàòåðèàëîâ îòíîñÿò-
ñÿ ðàññìîòðåííûå â íàñòîÿùåé ðàáîòå ñïëàâû ñèñòå-
ìû Fe–Cr–Ni–Ti.
3. Ïîëèôàçíûå ñòðóêòóðíî-íåñòàáèëüíûå ìàòå-
ðèàëû, ò.å. ìàòåðèàëû, â êîòîðûõ ïðè îõëàæäåíèè
èëè â ïðîöåññå íèçêîòåìïåðàòóðíîé ïëàñòè÷åñêîé
äåôîðìàöèè ïðîèñõîäÿò ôàçîâûå ïðåâðàùåíèÿ ìàð-
òåíñèòíîãî òèïà ñ âîçíèêíîâåíèåì èíäóöèðîâàííûõ
íèçêîòåìïåðàòóðíîé äåôîðìàöèåé ãðàíèö ðàçäåëà
ôàç. Ïðåäñòàâèòåëÿìè ýòîé ãðóïïû ìàòåðèàëîâ ÿâ-
ëÿþòñÿ ñïëàâû ñèñòåìû Ti–Nb (ÍÒ-45, ÍÒ-50).
4. Ãåòåðîôàçíûå ìàòåðèàëû, ò.å. ìàòåðèàëû ñ èç-
íà÷àëüíî ñóùåñòâóþùèìè ãðàíèöàìè ðàçäåëà ìåæ-
äó ñîñòàâëÿþùèìè êîìïîíåíòàìè, êîòîðûå îòëè÷à-
þòñÿ òèïîì êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè, óïðóãèìè,
ïðî÷íîñòíûìè è òåïëîôèçè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè.
Ðàññìîòðåíèå ìåõàíè÷åñêîãî ïîâåäåíèÿ òàêîãî ñîð-
òà ìàòåðèàëîâ ïðîâåäåíî íà ïðèìåðå òåõíè÷åñêîãî
êîìïîçèòà Cu–(Nb–Ti) (ñâåðõïðîâîäÿùèé êàáåëü,
èçãîòîâëåííûé èç òîíêèõ âîëîêîí ñïëàâà ÍÒ-50, çà-
ïðåññîâàííûõ â ìåäíóþ ìàòðèöó).
Ðàññìîòðèì îñîáåííîñòè ïîâåäåíèÿ âûäåëåííûõ
ãðóïï ìàòåðèàëîâ ïðè èõ íèçêîòåìïåðàòóðíîé ïëà-
ñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè è ðàçðóøåíèè.
3.2. Ïîâåäåíèå æåñòêîóïðî÷íÿþùèõñÿ
ìàòåðèàëîâ
Ïðåäñòàâèòåëåì ýòîé ãðóïïû ìàòåðèàëîâ ïîñëó-
æèë îäíîôàçíûé òåõíè÷åñêèé òèòàíîâûé �-ñïëàâ
Ti–5%Al, êîòîðûé ïåðåä ìåõàíè÷åñêèìè èñïûòà-
íèÿìè îòæèãàëè â âàêóóìå ïðè òåìïåðàòóðå 800
Ñ â
òå÷åíèå 1 ÷àñà ñ ïîñëåäóþùèì îõëàæäåíèåì íà âîç-
äóõå.
Ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà.  èíòåðâàëå òåìïåðà-
òóð 300–77 Ê ïëàñòè÷åñêàÿ äåôîðìàöèÿ ïðîòåêàåò
ìîíîòîííî è êðèâûå óïðî÷íåíèÿ ÿâëÿþòñÿ ãëàäêè-
ìè. Äåôîðìàöèÿ ïðè 4,2 Ê íîñèò ñêà÷êîîáðàçíûé
õàðàêòåð, ïðè÷åì ãëóáèíà ñïàäîâ íàãðóçêè íàðàñòà-
åò ñ óâåëè÷åíèåì ñòåïåíè äåôîðìàöèè.
 òàáëèöå 1 ïðèâåäåíà òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñè-
ìîñòü ìåõàíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ñïëàâà (�0,2 —
ïðåäåë òåêó÷åñòè; �u — ïðåäåë ïðî÷íîñòè; � — ìàê-
ñèìàëüíîå óäëèíåíèå; � = d�/d� —êîýôôèöèåíò
äåôîðìàöèîííîãî óïðî÷íåíèÿ; ïðèâåäåííûå çíà÷å-
íèÿ � ñîîòâåòñòâóþò ñðåäíåìó ïî äåôîðìàöèè
ó÷àñòêó êðèâîé �–�). Âèäíî, ÷òî ñ ïîíèæåíèåì òåì-
ïåðàòóðû îò 300 äî 4,2 Ê ïðî÷íîñòíûå õàðàêòåðè-
ñòèêè ñïëàâà ìîíîòîííî óâåëè÷èâàþòñÿ è íåñêîëüêî
âîçðàñòàåò ïëàñòè÷íîñòü ìàòåðèàëà.
Ñòðóêòóðíûå èññëåäîâàíèÿ. Â íåäåôîðìèðîâàí-
íîì îòîææåííîì ñîñòîÿíèè ñïëàâ èìååò ñðåäíèé
ðàçìåð çåðíà ïîðÿäêà 10 ìêì. Äåôåêòíàÿ ñòðóêòóðà
ñïëàâà â èñõîäíîì ñîñòîÿíèè õàðàêòåðèçóåòñÿ íàëè-
÷èåì èçîëèðîâàííûõ äèñëîêàöèé ñìåøàííîé îðèåíòà-
öèè è äèñëîêàöèîííûõ ñêîïëåíèé, ïðèíàäëåæàùèõ
ïðèçìàòè÷åñêîé ñèñòåìå ñêîëüæåíèÿ {1100} 1120�,
à òàêæå ìàëîóãëîâûõ ãðàíèö íàêëîíà è êðó÷å-
íèÿ. Ðàñïðåäåëåíèå äåôåêòîâ â èñõîäíîì ñîñòîÿ-
íèè íåîäíîðîäíîå, ñðåäíÿÿ ïëîòíîñòü äèñëîêàöèé
� 2�108 ñì–2. Èññëåäîâàííûé ñïëàâ ÿâëÿåòñÿ îäíî-
ôàçíûì �-ñïëàâîì ñ ÃÏÓ ðåøåòêîé.
Ïëàñòè÷åñêàÿ äåôîðìàöèÿ ñïëàâà â èññëåäîâàí-
íîì òåìïåðàòóðíîì èíòåðâàëå îñóùåñòâëÿåòñÿ ïðèç-
ìàòè÷åñêèì ñêîëüæåíèåì ïî ïåðåñåêàþùèìñÿ ïëîñ-
êîñòÿì òèïà {1100}. Äèñëîêàöèè ñ îäíîòèïíûì âåê-
òîðîì Áþðãåðñà b = 1/3 1120�, ðàñïîëîæåííûå â
ïåðåñåêàþùèõñÿ ïëîñêîñòÿõ ïðèçìû, âñòóïàþò â ðå-
àêöèþ äðóã ñ äðóãîì è îáðàçóþò äèñëîêàöèîííûå
ñåòêè ðàçëè÷íîé êîíôèãóðàöèè. Ïëîòíîñòü äèñëî-
êàöèîííûõ ñåòîê â ñòðóêòóðå äåôîðìèðîâàííîãî
ñïëàâà âåëèêà. Íàáëþäàåìûå äèñëîêàöèîííûå àí-
ñàìáëè çà÷àñòóþ îáëàäàþò çàìåòíûìè äàëüíîäåéñò-
âóþùèìè íàïðÿæåíèÿìè, î ÷åì ñâèäåòåëüñòâóåò
çíà÷èòåëüíàÿ êðèâèçíà èíäèâèäóàëüíûõ äèñëîêà-
öèé âáëèçè ýòèõ ãðóïï. Àêòèâàöèÿ âòîðè÷íûõ ñèñ-
òåì ïðèçìàòè÷åñêîãî ñêîëüæåíèÿ è ñâÿçàííîå ñ ýòèì
ôîðìèðîâàíèå óñòîé÷èâûõ äèñëîêàöèîííûõ ãðóïï ñ
äàëüíîäåéñòâóþùèìè ïîëÿìè íàïðÿæåíèé ÿâëÿåòñÿ
âàæíûì ñòðóêòóðíûì ôàêòîðîì, îáóñëîâëèâàþùèì
çíà÷èòåëüíîå äåôîðìàöèîííîå óïðî÷íåíèå ñïëàâà.
Îòëè÷èòåëüíîé îñîáåííîñòüþ ñòðóêòóðíîãî ñî-
ñòîÿíèÿ ñïëàâà, äåôîðìèðîâàííîãî ïðè 4,2 Ê, ÿâëÿ-
åòñÿ íàëè÷èå äâîéíèêîâ, ïðèíàäëåæàùèõ ñèñòåìå
{1012} 1011�. Äâîéíèêîâàíèå ïðèâîäèò ê âîçíèêíî-
âåíèþ íîâûõ ãðàíèö ðàçäåëà, ò.å. ê èçìåëü÷åíèþ
èñõîäíîé âåëè÷èíû çåðíà è, ñëåäîâàòåëüíî, ê äî-
ïîëíèòåëüíîìó óïðî÷íåíèþ ñïëàâà (ýôôåêò Õîë-
Còðóêòóðíûå ìåõàíèçìû íèçêîòåìïåðàòóðíîãî äåôîðìàöèîííîãî óïðî÷íåíèÿ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 4 449
Òàáëèöà 1
Ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà ñïëàâà Ti–5%Al
Ò, Ê �
0,2
, ÌÏà �
u
, ÌÏà �, % �, %
300 529 595 5 1320
77 774 1009 7 3480
4,2 853 1098 8 3700
ëà–Ïåò÷à) ïðè 4,2 Ê ïî ñðàâíåíèþ ñ óïðî÷íåíèåì
ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå.
Ïðîâåäåííûå ñòðóêòóðíûå èññëåäîâàíèÿ ïîçâî-
ëèëè âûñêàçàòü ñîîáðàæåíèÿ î ïðèðîäå ñêà÷êî-
îáðàçíîé äåôîðìàöèè èññëåäîâàííîãî ñïëàâà ïðè
ãåëèåâîé òåìïåðàòóðå. Ïî-âèäèìîìó, íèçêîòåìïå-
ðàòóðíàÿ ñêà÷êîîáðàçíàÿ äåôîðìàöèÿ îáóñëîâëåíà
êàê ïðîöåññîì ëàâèíîîáðàçíîé ðàçðÿäêè äèñëîêà-
öèîííûõ ñêîïëåíèé, òàê è ïðîöåññîì äâîéíèêîâà-
íèÿ. Çàìåòèì, ÷òî ñêà÷êîîáðàçíûé õàðàêòåð ïëàñòè-
÷åñêîé äåôîðìàöèè ïðè ãåëèåâîé òåìïåðàòóðå, òåì
íå ìåíåå, íå ïðèâîäèò ê ïîÿâëåíèþ ìàêðîøåéêè â
îáðàçöå, è â ýòîì ñìûñëå ìû îòíîñèì ñïëàâ Ti–5%Al
ê ãðóïïå ìàòåðèàëîâ ñ ìàêðîñêîïè÷åñêè îäíîðîä-
íîé äåôîðìàöèåé. Ïðè áîëåå âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ
ñóùåñòâóåò âîçìîæíîñòü ðåëàêñàöèè âíóòðåííèõ
íàïðÿæåíèé çà ñ÷åò òåðìè÷åñêè àêòèâèðîâàííîãî
ìíîãîêðàòíîãî ïîïåðå÷íîãî ñêîëüæåíèÿ èëè ïðî-
äàâëèâàíèÿ äèñëîêàöèé ìåæäó òåðìè÷åñêè íåïðå-
îäîëèìûìè ïðåïÿòñòâèÿìè. Ìàêðîñêîïè÷åñêè ýòî
ïðîÿâëÿåòñÿ â ãëàäêîñòè äåôîðìàöèîííûõ êðèâûõ.
Êîëè÷åñòâåííàÿ îáðàáîòêà ðåçóëüòàòîâ ñòðóêòóð-
íûõ èññëåäîâàíèé ïîçâîëèëà ïîëó÷èòü çàâèñèìîñòè
äåôîðìèðóþùåãî íàïðÿæåíèÿ � îò ïëîòíîñòè äèñ-
ëîêàöèé
è ïëîòíîñòè äèñëîêàöèé îò äåôîðìàöèè �
ïðè ðàçëè÷íûõ òåìïåðàòóðàõ (ðèñ. 1,à,á).
Îêàçàëîñü, ÷òî ýòè çàâèñèìîñòè îïèñûâàþòñÿ
îäèíàêîâûìè àíàëèòè÷åñêèìè âûðàæåíèÿìè, îòëè-
÷àþùèìèñÿ ïðè ðàçëè÷íûõ òåìïåðàòóðàõ ëèøü âõî-
äÿùèìè â íèõ ïàðàìåòðàìè
� �0
�Gb�1/2, (1)
� �0
A�
n, (2)
ãäå �0 — êîìïîíåíòà âíóòðåííèõ íàïðÿæåíèé íå-
äèñëîêàöèîííîãî ïðîèñõîæäåíèÿ (ïðèìåñè, ãðàíè-
öû çåðåí, ðåøåòî÷íîå òðåíèå è äð.), G — ìîäóëü
ñäâèãà ïðè ñîîòâåòñòâóþùåé òåìïåðàòóðå, b — âåê-
òîð Áþðãåðñà ïðèçìàòè÷åñêèõ äèñëîêàöèé, � — êî-
ýôôèöèåíò, õàðàêòåðèçóþùèé âêëàä óïðóãîãî
âçàèìîäåéñòâèÿ äèñëîêàöèé â âåëè÷èíó äåôîðìè-
ðóþùåãî íàïðÿæåíèÿ, �0 — ïëîòíîñòü äèñëîêàöèé
â íåäåôîðìèðîâàííîì ñïëàâå, À — êîýôôèöèåíò
íàêîïëåíèÿ äèñëîêàöèé. Ýêñïåðèìåíòàëüíî îïðåäå-
ëåííûå çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ, âõîäÿùèõ â óðàâíå-
íèÿ (1), (2), ïðèâåäåíû â òàáë. 2.
Ïðîàíàëèçèðóåì äàííûå, ïîìåùåííûå â òàáë. 2.
Êîýôôèöèåíò âçàèìîäåéñòâèÿ äèñëîêàöèé � îáëà-
äàåò ñóùåñòâåííîé òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòüþ.
Ýêñïåðèìåíòàëüíî [9] è â ìîäåëüíûõ ðàñ÷åòàõ [10]
áûëî ïîêàçàíî, ÷òî çíà÷åíèå êîýôôèöèåíòà � îò-
ðàæàåò âêëàä ðàçëè÷íûõ òèïîâ äèñëîêàöèîííûõ
âçàèìîäåéñòâèé â âåëè÷èíó äåôîðìèðóþùåãî íà-
ïðÿæåíèÿ, ïðè÷åì, ñîãëàñíî [19], çíà÷åíèå � ìîæíî
ïðåäñòàâèòü â âèäå
� �
G
�
S
, (3)
ãäå �G — àòåðìè÷åñêàÿ ÷àñòü êîýôôèöèåíòà, îáó-
ñëîâëåííàÿ äàëüíîäåéñòâóþùèì äèñëîêàöèîííûì
âçàèìîäåéñòâèåì, �S — òåðìîàêòèâèðóåìàÿ ÷àñòü
êîýôôèöèåíòà, îïðåäåëÿåìàÿ áëèçêîäåéñòâóþùèì
âçàèìîäåéñòâèåì äèñëîêàöèé. Ìèêðîñòðóêòóðíûå
äàííûå ïîêàçûâàþò íàëè÷èå îáîèõ âèäîâ âçàè-
ìîäåéñòâèÿ — äàëüíîäåéñòâóþùåãî (ïëîñêèå ñêîï-
ëåíèÿ, ñåòêè, ó÷àñòêè ðåêîìáèíàöèè) è áëèçêî-
äåéñòâóþùåãî (ïåðåñå÷åíèÿ, ñòóïåíüêè, äèïîëè).
Óâåëè÷åíèå êîìïîíåíòû �S ïðè ïîíèæåíèè òåìïå-
ðàòóðû îáóñëîâëèâàåò òåìïåðàòóðíóþ çàâèñèìîñòü
äåôîðìèðóþùåãî íàïðÿæåíèÿ ñïëàâà.
450 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 4
Þ.À. Ïîõèë
1400
1200
1000
800
600
400
0
0
3
3
6
6
,1
0
ñì
8
, 10 ñì�
4 –1
–
2
,%�
50
30
10
,Ì
Ï
à
à
á
Ðèñ. 1. Çàâèñèìîñòè äåôîðìèðóþùåãî íàïðÿæåíèÿ � îò
ïëîòíîñòè äèñëîêàöèé � (à) è ïëîòíîñòè äèñëîêàöèé îò
äåôîðìàöèè � (á) ñïëàâà Ti–5%Al ïðè ðàçëè÷íûõ òåìïå-
ðàòóðàõ äåôîðìàöèè T, Ê: 4,2 (�); 77 (�); 300 (�).
Òàáëèöà 2
Çíà÷åíèÿ ñòðóêòóðíûõ ïàðàìåòðîâ äëÿ ñïëàâà Ti–5%Al
Ò, Ê �
0
, ÌÏà �
0
�10–8, ñì –2
� À�10–11, ñì–2 n
300 480 2 1,7 5,8 1
77 690 2 3,3 5,3 1
4,2 790 2 3,9 4,1 1
Ñîâìåñòíîå ðåøåíèå óðàâíåíèé (1) è (2) ïîçâî-
ëÿåò óñòàíîâèòü ñâÿçü ìåæäó ïàðàìåòðàìè �, À è êî-
ýôôèöèåíòîì äåôîðìàöèîííîãî óïðî÷íåíèÿ �:
� �
1
2
n�GbA1/2
�
(n/2 �1). (4)
Èç óðàâíåíèÿ (4) ñëåäóåò, ÷òî ïðè çàäàííîé âå-
ëè÷èíå äåôîðìàöèè äîëæíî âûïîëíÿòüñÿ ñëåäóþ-
ùåå ñîîòíîøåíèå (áåç ó÷åòà òåìïåðàòóðíîé çàâèñè-
ìîñòè G):
�
� � �
�
�
( ) ( ) ( )
( ) ( )
T
T
T A T
T A T
/
/
1
2
1
1 2
1
2
1 2
2
� , (5)
ãäå Ò — òåìïåðàòóðà ýêñïåðèìåíòà. Ïîäñòàíîâ-
êà ýêñïåðèìåíòàëüíî èçìåðåííûõ âåëè÷èí (ñì.
òàáë. 2) â ñîîòíîøåíèå (5) ïîäòâåðæäàåò åãî ñïðà-
âåäëèâîñòü, ÷òî ïîçâîëÿåò ñäåëàòü âûâîä î òîì, ÷òî
îñîáåííîñòè ôîðìèðîâàíèÿ äèñëîêàöèîííîé ñòðóê-
òóðû â ñïëàâå ïðè ðàçëè÷íûõ òåìïåðàòóðàõ îïðå-
äåëÿþò õîä ìàêðîñêîïè÷åñêîé êðèâîé äåôîðìà-
öèîííîãî óïðî÷íåíèÿ. Óïðî÷íåíèå îäíîôàçíîãî
�-ñïëàâà îïðåäåëÿåòñÿ, î÷åâèäíî, â îñíîâíîì ïðè-
òÿãèâàþùèì âçàèìîäåéñòâèåì äèñëîêàöèé ïåðåñå-
êàþùèõñÿ ñèñòåì ñêîëüæåíèÿ, ÷òî ïðèâîäèò ê áî-
ëåå âûñîêèì çíà÷åíèÿì êîýôôèöèåíòîâ äåôîðìà-
öèîííîãî óïðî÷íåíèÿ è âçàèìîäåéñòâèÿ äèñëîêàöèé
ñ ïîíèæåíèåì òåìïåðàòóðû.
Ýëåêòðîííàÿ ôðàêòîãðàôèÿ. Â òåìïåðàòóðíîì
èíòåðâàëå 4,2–300 Ê ïîâåðõíîñòè èçëîìîâ ñîäåðæàò
ïîäîáíûå ýëåìåíòû ñòðóêòóðû, õàðàêòåðíûå äëÿ
ðàçëè÷íûõ òèïîâ ðàçðóøåíèÿ, ÷òî óêàçûâàåò íà îä-
íîâðåìåííóþ ðåàëèçàöèþ íåñêîëüêèõ ìåõàíèçìîâ
çàðîæäåíèÿ è ðàñïðîñòðàíåíèÿ äåôåêòîâ, îòâåòñò-
âåííûõ çà ðàçðóøåíèå ñïëàâà. Íàáëþäàåòñÿ òàêæå
ðÿä ñòðóêòóðíûõ ñîñòàâëÿþùèõ, ñïåöèôè÷åñêèõ
äëÿ èñïûòàíèé ïðè ðàçëè÷íûõ òåìïåðàòóðàõ.
Äåòàëüíûé àíàëèç äèñëîêàöèîííûõ êîíôèãó-
ðàöèé è ìîðôîëîãèè ïîâåðõíîñòåé ðàçðóøåíèÿ,
ïðîâåäåííûé â [11,12], ïîêàçàë, ÷òî çàðîæäåíèå
ìèêðîòðåùèí ïðîèñõîäèò áëàãîäàðÿ äåéñòâèþ äèñ-
ëîêàöèîííûõ ìåõàíèçìîâ, à äàëüíåéøåå ðàñïðî-
ñòðàíåíèå òðåùèí, ïðèâîäÿùåå ê ðàçðóøåíèþ ìàòå-
ðèàëà, ìîæåò ïðîèñõîäèòü â èäåíòè÷íûõ âíåøíèõ
óñëîâèÿõ ðàçëè÷íûìè ñïîñîáàìè — îò âÿçêîãî äî
êâàçèõðóïêîãî.
Äëÿ âûÿâëåíèÿ ãëàâíîãî â êîíêðåòíîé ñèòóàöèè
ìåõàíèçìà ðàçðóøåíèÿ áûë ïðîâåäåí ñòàòèñòè÷å-
ñêèé àíàëèç ðàñïðåäåëåíèÿ ðàçëè÷íûõ ñòðóêòóðíûõ
ñîñòàâëÿþùèõ ïî ïëîùàäÿì äëÿ ðàçíûõ òåìïåðàòóð
èñïûòàíèÿ. Ãèñòîãðàììû, ïðèâåäåííûå íà ðèñ. 2,
ñâèäåòåëüñòâóþò îá óâåëè÷åíèè îòíîñèòåëüíîé äîëè
âÿçêèõ ñîñòàâëÿþùèõ èçëîìà è óìåíüøåíèè äîëè
êâàçèõðóïêèõ ñîñòàâëÿþùèõ ñ ïîíèæåíèåì òåìïå-
ðàòóðû, ÷òî êà÷åñòâåííî êîððåëèðóåò ñ âîçðàñòàíè-
åì ìàêðîñêîïè÷åñêîé ïëàñòè÷íîñòè ñïëàâà ïðè íèç-
êèõ òåìïåðàòóðàõ. Î÷åâèäíî, âÿçêèé õàðàêòåð ðàç-
ðóøåíèÿ ïðåîáëàäàåò ñ ïîíèæåíèåì òåìïåðàòóðû.
Íà îñíîâàíèè ðåçóëüòàòîâ ñòàòèñòè÷åñêîé îá-
ðàáîòêè ãåîìåòðè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ ðåëüåôîâ ðàç-
ðóøåíèÿ óäàëîñü îöåíèòü âåëè÷èíó èñòèííîé ïëà-
ñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè ñïëàâà, ëîêàëèçîâàííîé â
ìèêðîîáúåìàõ ïðè ðàçðóøåíèè (�loc) [12].
Îêàçàëîñü, ÷òî �loc
300 3 7� , è �loc
42 4 5, ,� , ÷òî ñâèäå-
òåëüñòâóåò îá óâåëè÷åíèè ëîêàëèçàöèè ïëàñòè÷å-
ñêîé äåôîðìàöèè â ìèêðîîáúåìàõ ñ ïîíèæåíèåì
òåìïåðàòóðû. Ñîîòíîøåíèå ëîêàëèçîâàííîé â ìèê-
ðîøåéêàõ äåôîðìàöèè ïðè ðàçëè÷íûõ òåìïåðàòó-
ðàõ êîëè÷åñòâåííî íåïëîõî êîððåëèðóåò ñ ñîîòíî-
øåíèåì ìàêðîñêîïè÷åñêîé ïëàñòè÷íîñòè ñïëàâà �
ïðè ñîîòâåòñòâóþùèõ òåìïåðàòóðàõ:
� � � �loc loc
300 42 300 42/ /, ,� ,
÷òî òàêæå óêàçûâàåò íà âåäóùóþ ðîëü ìåõàíèçìà
âÿçêîãî ðàçðóøåíèÿ ñïëàâà â èññëåäîâàííîì èíòåð-
âàëå òåìïåðàòóð.
3.3. Ïîâåäåíèå ìÿãêîóïðî÷íÿþùèõñÿ ìàòåðèàëîâ
Êàê ãîâîðèëîñü â ðàçä. 3.1, ýòà ãðóïïà ìàòå-
ðèàëîâ ïðåäñòàâëåíà ÷åòûðüìÿ ñïëàâàìè ñèñòåìû
Fe–Cr–Ni–Ti ñ ñîäåðæàíèåì Cr � 16,5%, Ni � 31,4%
è Ti—1,6; 1,9; 2,05 è 2,5%.
Òåðìè÷åñêàÿ îáðàáîòêà âñåõ ñïëàâîâ ñîñòîÿëà â
çàêàëêå îò òåìïåðàòóðû 1000
Ñ (1 ÷àñ) â âîäó è ñòà-
ðåíèè ïðè òåìïåðàòóðå 720
Ñ â òå÷åíèå 16 ÷àñîâ ñ
ïîñëåäóþùèì îõëàæäåíèåì íà âîçäóõå. Ïðîâåäåí-
íàÿ òåðìîîáðàáîòêà îáåñïå÷èâàåò âûäåëåíèå ìàêñè-
ìàëüíîãî êîëè÷åñòâà äèñïåðñíîé �� -ôàçû, áëàãîäàðÿ
Còðóêòóðíûå ìåõàíèçìû íèçêîòåìïåðàòóðíîãî äåôîðìàöèîííîãî óïðî÷íåíèÿ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 4 451
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
III
II
I
I
I
4,2 Ê 77 Ê 300 Ê
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
S
/
S
i
0
Ðèñ. 2. Ðàñïðåäåëåíèå ñòðóêòóðíûõ ñîñòàâëÿþùèõ èçëî-
ìà ïî ïëîùàäÿì äëÿ ðàçëè÷íûõ òåìïåðàòóð èñïûòàíèé â
ñïëàâå Ti–5%Al: ÿìêè (I); ãðåáíè îòðûâà ïðè 4,2 Ê è
ðàññëîåíèå ïðè 77 è 300 Ê (II); êâàçèñêîë (III). Si —
ïëîùàäü èçëîìà, çàíÿòàÿ õàðàêòåðíûì ìîðôîëîãè÷åñêèì
ïðèçíàêîì ðàçðóøåíèÿ, S0 — îáùàÿ ïëîùàäü èçëîìà.
÷åìó ñïëàâû ïðèîáðåòàþò ìàêñèìàëüíûå ïðî÷íîñò-
íûå õàðàêòåðèñòèêè [13]. Ðàçìåð çåðåí â èññëåäî-
âàííûõ îáðàçöàõ, îïðåäåëåííûé ìåòîäîì îïòè÷å-
ñêîé ìåòàëëîãðàôèè, ñîñòàâëÿë 20–50 ìêì.
Ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà ñïëàâîâ. Äåôîðìàöèîí-
íûå êðèâûå ñïëàâîâ âñåõ èññëåäîâàííûõ ñîñòàâîâ
ïðè òåìïåðàòóðàõ 300, 77 è 55 Ê èìåþò ïàðàáîëè÷å-
ñêèé ìîíîòîííûé õàðàêòåð ñ ìàêñèìóìîì íàãðóçêè,
äîñòèãàåìûì äî ðàçðóøåíèÿ, è ïîñëåäóþùèì ñïà-
äîì, îòðàæàþùèì ïîÿâëåíèå ìàêðîøåéêè â îáðàç-
öå. Ïðè Ò = 20 Ê íåçàäîëãî äî ðàçðóøåíèÿ íà êðè-
âîé ïîÿâëÿþòñÿ íåñêîëüêî íåðåãóëÿðíûõ ñêà÷êîâ
íàãðóçêè, à ïðè Ò = 4,2 Ê ïëàñòè÷åñêàÿ äåôîðìàöèÿ
ñóùåñòâåííî íåîäíîðîäíà è èìååò íåóñòîé÷èâûé
ñêà÷êîîáðàçíûé õàðàêòåð âäîëü âñåé äåôîðìàöèîí-
íîé êðèâîé. Êîýôôèöèåíò äåôîðìàöèîííîãî óïðî÷-
íåíèÿ ñïëàâîâ íåâåëèê ïî àáñîëþòíîé âåëè÷èíå è
ñëåãêà âîçðàñòàåò ñ ïîíèæåíèåì òåìïåðàòóðû äå-
ôîðìèðîâàíèÿ.
Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ
ñïëàâîâ ïðèâåäåíû íà ðèñ. 3. Âèäíî, ÷òî ïîíèæå-
íèå òåìïåðàòóðû îò 77 äî 4,2 Ê ïðèâîäèò ê ðîñòó ïðå-
äåëà òåêó÷åñòè �0,2 , ïðåäåëà ïðî÷íîñòè �u è îòíîñè-
òåëüíîãî óäëèíåíèÿ � äëÿ ñïëàâîâ âñåõ ñîñòàâîâ (çà
èñêëþ÷åíèåì ñïëàâà ñ ñîäåðæàíèåì Ti = 2,5%). Âå-
ëè÷èíà îòíîñèòåëüíîãî ñóæåíèÿ ïîïåðå÷íîãî ñå÷å-
íèÿ � óìåíüøàåòñÿ ïðè òåìïåðàòóðàõ íèæå 77 Ê.
Õàðàêòåðíî, ÷òî âî âñåì èññëåäîâàííîì èíòåðâàëå
òåìïåðàòóð ïðî÷íîñòü ñïëàâîâ âîçðàñòàåò ïî ìåðå
óâåëè÷åíèÿ ñîäåðæàíèÿ òèòàíà, â òî âðåìÿ êàê ïëà-
ñòè÷íîñòü ñïëàâà ñ 2,5% Ti ïîíèæåíà ïî ñðàâíåíèþ
ñ ïëàñòè÷íîñòüþ îñòàëüíûõ ñïëàâîâ, ïðàêòè÷åñêè
íå çàâèñÿùåé îò êîíöåíòðàöèè Ti. Âàæíî îòìåòèòü,
÷òî ïðè ýòîì âñå æå ñîõðàíÿåòñÿ âûñîêàÿ ïëàñòè÷-
íîñòü ìàòåðèàëà âïëîòü äî òåìïåðàòóðû äåôîðìèðî-
âàíèÿ 4,2 Ê.
Èçìåðåíèÿ ìàêðîñêîïè÷åñêèõ ìåõàíè÷åñêèõ
ñâîéñòâ (â òîì ÷èñëå êîýôôèöèåíòà äåôîðìàöè-
îííîãî óïðî÷íåíèÿ, äåôîðìàöèè äî ðàçðóøåíèÿ)
ñâèäåòåëüñòâóþò î òîì, ÷òî èññëåäîâàííàÿ ñåðèÿ
Fe–Cr–Ni–Ti ñïëàâîâ ñîîòâåòñòâóåò ïî ïðåäëî-
æåííîé êëàññèôèêàöèè ìàòåðèàëàì ñ ìÿãêèì äå-
ôîðìàöèîííûì óïðî÷íåíèåì. Ïðèâåäåííûå íèæå
ðåçóëüòàòû ýëåêòðîííîìèêðîñêîïè÷åñêîãî èññëåäî-
âàíèÿ äåôåêòíîé ñòðóêòóðû è õàðàêòåðà ðàçðóøå-
íèÿ ïîäòâåðæäàþò ñêàçàííîå.
Îñîáåííîñòè ñòðóêòóðû äåôîðìèðîâàííûõ ïðè
íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ ñïëàâîâ. ÒÝÌ èññëåäîâàíèå.
Èññëåäîâàíèå ýâîëþöèè ñ íèçêîòåìïåðàòóðíîé äå-
ôîðìàöèåé äèñëîêàöèîííîé ñòðóêòóðû ñïëàâîâ ïî-
êàçàëî, ÷òî, íåçàâèñèìî îò ñîäåðæàíèÿ â ìàòåðèàëå
Ti, âûïîëíÿåòñÿ ñîîòíîøåíèå òèïà (1) ìåæäó äå-
ôîðìèðóþùèì íàïðÿæåíèåì � è ïëîòíîñòüþ äèñëî-
êàöèé
, ïðèíàäëåæàùèõ ñèñòåìå ñêîëüæåíèÿ è
��111 110�. Õàðàêòåðíî ïðè ýòîì, ÷òî âåëè÷èíà
êîíñòàíòû âçàèìîäåéñòâèÿ äèñëîêàöèé � ïðèíèìàåò
çíà÷åíèÿ � 0,4–0,6, ñëàáî çàâèñÿùèå îò òåìïåðàòó-
ðû äåôîðìèðîâàíèÿ è ñîäåðæàíèÿ â ñïëàâàõ Ti (íà-
áëþäàåòñÿ ñëàáàÿ òåíäåíöèÿ ê âîçðàñòàíèþ � ñ ïî-
íèæåíèåì Ò è óâåëè÷åíèåì êîíöåíòðàöèè Ti).
ÒÝÌ èññëåäîâàíèå ñòðóêòóðû äåôîðìèðîâàííûõ
äî ðàçðóøåíèÿ ñïëàâîâ [14] îáíàðóæèëî íàëè÷èå
ïåðåñåêàþùèõñÿ ãðóáûõ ïîëîñ ñêîëüæåíèÿ òèïà
��111 110�, ïîëîñîâîé ðàçîðèåíòèðîâàííîé ñóá-
ñòóêòóðû è ñòóïåí÷àòûõ ñóáãðàíèö ñ êðèñòàëëîãðà-
ôè÷åñêè îðèåíòèðîâàííûìè ñòóïåíüêàìè. Ñóùåñò-
âîâàíèå òàêîãî ðîäà äèñëîêàöèîííîé ñóáñòðóêòóðû
îáúÿñíÿåò è íàáëþäàåìûå â ðàçðóøåííûõ îáðàçöàõ
çèãçàãîîáðàçíûå ìèêðîòðåùèíû, ñòóïåíüêè êîòî-
ðûõ âñêðûâàþòñÿ âäîëü ìîùíûõ ïîëîñ ñêîëüæåíèÿ.
Çàðîæäåíèå ìèêðîòðåùèí â èññëåäîâàííûõ ñïëà-
âàõ ïðè íèçêîòåìïåðàòóðíîé äåôîðìàöèè ïðîèñõî-
äèò â ìåñòàõ ñ âûñîêîé êîíöåíòðàöèåé âíóòðåííèõ
íàïðÿæåíèé — íà äèñëîêàöèîííûõ ñóáãðàíèöàõ è
íà ãðàíèöàõ ðàçäåëà ìåæäó ìàòðèöåé è èíòåðìåòàë-
452 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 4
Þ.À. Ïîõèë
1600
1400
1200
1000
1000
800
600
60
40
20
60
40
20
20 77 300
T, Ê
,%
,%
,Ì
Ï
à
,Ì
Ï
à
u
0
,2
Ðèñ. 3. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ïðåäåëà òåêó÷åñòè
�0,2, ïðåäåëà ïðî÷íîñòè �u, óäëèíåíèÿ äî ðàçðóøåíèÿ
�, îòíîñèòåëüíîãî ïîïåðå÷íîãî ñóæåíèÿ � ñïëàâîâ
Fe–Cr–Ni–Ti; ñîäåðæàíèå Ti,%: 1,6 (�); 1,9 (� � �);
2,5 (�).
ëèäíûìè âêëþ÷åíèÿìè. Äàëüíåéøåå ðàñïðîñòðàíå-
íèå òðåùèíû, ïðèâîäÿùåå ê ðàçðóøåíèþ ìàòåðèàëà,
ìîæåò ïðîèñõîäèòü ðàçëè÷íûì êîìáèíèðîâàííûì
îáðàçîì — îò âÿçêîãî äî êâàçèõðóïêîãî.
Ôðàêòîãðàôè÷åñêîå èññëåäîâàíèå. Ðàçðóøåíèå
îáðàçöîâ ñïëàâîâ âñåõ êîíöåíòðàöèé Ti â èññëåäî-
âàííîì òåìïåðàòóðíîì èíòåðâàëå (77–4,2 Ê) ïðîèñ-
õîäèò ñ îáðàçîâàíèåì ÷åòêî âûðàæåííîé ìàêðîøåé-
êè. Ïðè ýòîì îáëàñòü ðàçðóøåíèÿ èìååò âèä òèïà
«÷àøêà—êîíóñ», ÷òî õàðàêòåðíî äëÿ âÿçêèõ ìàòå-
ðèàëîâ [15].
Ðåçóëüòàòû êîëè÷åñòâåííîãî ìèêðîôðàêòîãðàôè-
÷åñêîãî èññëåäîâàíèÿ ïðèâåäåíû íà ãèñòîãðàììå
(ðèñ. 4) è â òàáë. 3 (öèôðàìè â ñêîáêàõ óêàçàíà
äîëÿ ïëîùàäè èçëîìà, èìåþùàÿ ïðèçíàêè âÿçêîãî
ðàçðóøåíèÿ) [14].
Ðåçþìèðóÿ ïðèâåäåííûå ðåçóëüòàòû, íåîáõîäè-
ìî çàêëþ÷èòü, ÷òî äëÿ èññëåäîâàííûõ ñïëàâîâ â èí-
òåðâàëå òåìïåðàòóð 77–4,2 Ê îñíîâíûì ìåõàíèçìîì
ðàçðóøåíèÿ ÿâëÿåòñÿ òðàíñêðèñòàëëèòíûé âÿçêèé
ìåõàíèçì çàðîæäåíèÿ, ðîñòà è ñëèÿíèÿ ìèêðîíå-
ñïëîøíîñòåé. Ïîíèæåíèå òåìïåðàòóðû íèæå 50 Ê
ïðèâîäèò ê çàìåòíîìó ïðîÿâëåíèþ êâàçèâÿçêèõ è
êâàçèõðóïêèõ ñîñòàâëÿþùèõ, ò.å. ïðè íèçêèõ òåì-
ïåðàòóðàõ ðàçðóøåíèå íîñèò êîìáèíèðîâàííûé âÿç-
êîõðóïêèé õàðàêòåð. Îñîáåííî çàìåòåí âêëàä íå-
âÿçêèõ ìåõàíèçìîâ ðàçðóøåíèÿ ïðè 20 Ê áëàãîäàðÿ
ïîÿâëåíèþ èíòåðêðèñòàëëèòíîãî àíèçîòðîïíîãî èç-
ëîìà, ñâÿçàííîãî, ïî-âèäèìîìó, ñ îõðóï÷èâàþùèì
âëèÿíèåì ñðåäû æèäêîãî âîäîðîäà. Ïîâûøåíèå ñî-
äåðæàíèÿ Ti â ñïëàâàõ âûçûâàåò óâåëè÷åíèå îòíîñè-
òåëüíîé äîëè íåâÿçêèõ ìåõàíèçìîâ ðàçðóøåíèÿ ïðè
íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ, ÷òî ïðèâîäèò ê ñíèæåíèþ
ìàêðîñêîïè÷åñêîé ïëàñòè÷íîñòè ñïëàâîâ. Êðîìå òî-
ãî, ïîíèæåííàÿ ìàêðîñêîïè÷åñêàÿ ïëàñòè÷íîñòü
ñïëàâà ñ ñîäåðæàíèåì Ti 2,5% îáóñëîâëåíà íàëè÷è-
åì äîñòàòî÷íî êðóïíûõ âûäåëåíèé èíòåðìåòàëëèä-
íîé ôàçû (Fe, Ni2)Ti, ñïîñîáñòâóþùèõ äåéñòâèþ
äîïîëíèòåëüíîãî ìåõàíèçìà çàðîæäåíèÿ ìèêðîïîð
— ìåõàíèçìà äåêîãåçèè.
Ïðîâåäåííîå ôðàêòîãðàôè÷åñêîå èññëåäîâàíèå
ïîçâîëÿåò ïðåäñòàâèòü ïðîöåññ ðàçðóøåíèÿ ñïëàâîâ
ñëåäóþùèì îáðàçîì. Ïðè äîñòèæåíèè âíåøíèì íà-
Còðóêòóðíûå ìåõàíèçìû íèçêîòåìïåðàòóðíîãî äåôîðìàöèîííîãî óïðî÷íåíèÿ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 4 453
1,6 % Ti 1,9 % Ti
2,05 % Ti 2,5 % Ti
4,2 4,2
4,24,2
K K
KK
20 20
2020 K
K K
K
77 77
7777
K K
KK
1,0 1,0
1,01,0
0,8 0,8
0,80,8
0,6 0,6
0,60,6
0,4 0,4
0,40,4
0,2 0,2
0,20,2
S
/S
S
/S
S
/S
S
/S
i i
ii
0 0
00
âÿçêèé êâàçèâÿçêèé
êâàçèñêîë
Ðèñ. 4. Ðàñïðåäåëåíèå ïî ïëîùàäÿì ñòðóêòóðíûõ ñîñòàâ-
ëÿþùèõ ðàçðóøåíèÿ ñïëàâîâ Fe–Cr–Ni–Ti äëÿ ðàçëè÷-
íûõ òåìïåðàòóð èñïûòàíèé (Si — ïëîùàäü, çàíÿòàÿ ñîîò-
âåòñòâóþùèì ðåëüåôîì, So — ïîëíàÿ ïëîùàäü èçëîìà).
Òàáëèöà 3
Ìèêðîìåõàíèçìû ðàçðóøåíèÿ ñïëàâîâ Fe–Cr–Ni–Ti
Ñïëàâ
(ñîäåðæàíèå Ti, %)
Òåìïåðàòóðà äåôîðìèðîâàíèÿ, Ê
4,2 20 77
Ñîñòàâ I
(1,6)
Òðàíñêðèñòàëëèòíûé êîìáèíèðî-
âàííûé: âÿçêèé (90%) �
êâàçèâÿçêèé, ìèêðîøåéêè.
Òðàíñêðèñòàëëèòíûé � èíòåðêðèñòàëëèò-
íûé êîìáèíèðîâàííûé: âÿçêèé (75%) �
êâàçèñêîë.
Òðàíñêðèñòàëëèòíûé âÿçêèé
(96%), ìèêðîøåéêè.
Ñîñòàâ II
(1,9)
Òðàíñêðèñòàëëèòíûé êîìáèíèðî-
âàííûé: âÿçêèé (87%) � êâàçèâÿç-
êèé � êâàçèñêîë.
Òðàíñêðèñòàëëèòíûé � èíòåðêðèñòàëëèò-
íûé, êîìáèíèðîâàííûé: âÿçêèé (75%) +
êâàçèñêîë.
Òðàíñêðèñòàëëèòíûé âÿçêèé
(98%), ìèêðîøåéêè.
Ñîñòàâ III
(2,05)
Òðàíñêðèñòàëëèòíûé êîìáèíèðî-
âàííûé: âÿçêèé (80%) � êâàçèâÿç-
êèé � êâàçèñêîë.
Òðàíñêðèñòàëëèòíûé � èíòåðêðèñòàëëèò-
íûé, êîìáèíèðîâàííûé: âÿçêèé (76%) �
êâàçèñêîë.
Òðàíñêðèñòàëëèòíûé âÿçêèé
(93%), ìèêðîøåéêè.
Ñîñòàâ IV
(2,5)
Òðàíñêðèñòàëëèòíûé êîìáèíèðî-
âàííûé: âÿçêèé (82%) � êâàçè-
ñêîë, ìèêðîøåéêè, äåêîãåçèÿ.
Òðàíñêðèñòàëëèòíûé � èíòåðêðèñòàëëèò-
íûé, êîìáèíèðîâàííûé: âÿçêèé (70%) �
êâàçèñêîë, äåêîãåçèÿ.
Òðàíñêðèñòàëëèòíûé âÿçêèé
(95%), ìèêðîøåéêè, äåêîãå-
çèÿ.
ïðÿæåíèåì çíà÷åíèÿ ïðåäåëà ïðî÷íîñòè äåôîðìà-
öèÿ ëîêàëèçóåòñÿ â îáëàñòè ìàêðîøåéêè, ãäå ïðîèñ-
õîäèò ñìåíà îäíîîñíîãî íàïðÿæåííîãî ñîñòîÿíèÿ
òðåõîñíûì (íàèáîëåå æåñòêèì ñîñòîÿíèåì ïëîñêîé
äåôîðìàöèè), ïðè÷åì ìàêñèìàëüíîå íàïðÿæåíèå
ðàçâèâàåòñÿ â öåíòðå îáðàçöà. Ïðè ýòîì â öåíòðàëü-
íîé ÷àñòè îáðàçöà íà íåîäíîðîäíîñòÿõ äèñëîêà-
öèîííîé ñóáñòðóêòóðû âîçíèêàþò ìèêðîíåñïëîø-
íîñòè, êîòîðûå ïîä äåéñòâèåì âîçðàñòàþùåãî
èñòèííîãî íàïðÿæåíèÿ è ïî ìåðå óâåëè÷åíèÿ äåôîð-
ìàöèè ðàñòóò è ñëèâàþòñÿ ïî ìåõàíèçìó îáðàçîâà-
íèÿ âíóòðåííåé ìèêðîøåéêè, îáðàçóÿ çàðîäûøåâóþ
ìèêðîòðåùèíó.
Òàêàÿ çàðîäûøåâàÿ ìèêðîòðåùèíà, âûçûâàÿ êîí-
öåíòðàöèþ íàïðÿæåíèé â åå âåðøèíå, ðàñïðîñòðà-
íÿåòñÿ îò öåíòðàëüíîé ÷àñòè îáðàçöà ê ïåðèôåðèé-
íîé ïî çèãçàãîîáðàçíîé ïîâåðõíîñòè, îáðàçóåìîé
÷åðåäóþùèìèñÿ ïëîñêîñòÿìè ïîä óãëîì �45
, ãäå
äåéñòâóþò ìàêñèìàëüíûå ñäâèãîâûå íàïðÿæåíèÿ.
Óêàçàííûé ïðîöåññ îòâå÷àåò çà ôîðìèðîâàíèå íà-
áëþäàåìîãî ðåëüåôà äíà ÷àøêè, ìàêðîñêîïè÷åñêè
íîðìàëüíîãî îñè ðàñòÿæåíèÿ è ñîäåðæàùåãî ðàâíî-
îñíûå ÿìêè íà ôîíå ðèôëåíîé ïîâåðõíîñòè. Äàëü-
íåéøåå ðàçâèòèå öåíòðàëüíîé òðåùèíû ïðîèñõîäèò
ïóòåì ëîêàëüíîãî ñäâèãà â ïîëîñàõ, ðàñïîëîæåííûõ
ïîä óãëîì � 45
ê îñè ðàñòÿæåíèÿ, ãäå è ïðîèñõîäèò
îêîí÷àòåëüíîå ðàçðóøåíèå è ÷åìó ñîîòâåòñòâóþò
âûòÿíóòûå ÿìêè ñäâèãà íà ñòåíêàõ ÷àøêè.
 òàáëèöå 4 ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû îöåíêè ëî-
êàëüíîé ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè �loc, ðåàëèçóå-
ìîé â ïåðåãîðîäêàõ (ìèêðîøåéêàõ), îãðàíè÷èâàþ-
ùèõ ÿìêè íà ïîâåðõíîñòè ðàçðóøåíèÿ, äëÿ ñïëàâà ñ
ñîäåðæàíèåì Ti–1,9%.
Èç äàííûõ, ïîìåùåííûõ â òàáë. 4, âèäíî, ÷òî
ïëàñòè÷åñêàÿ äåôîðìàöèÿ, ëîêàëèçîâàííàÿ â ìèê-
ðîîáúåìàõ ïðè ðàçðóøåíèè ñïëàâà, áîëåå ÷åì íà ïî-
ðÿäîê ïðåâûøàåò çíà÷åíèÿ ìàêðîñêîïè÷åñêîãî óä-
ëèíåíèÿ îáðàçöîâ è ïðè ïîâûøåíèè òåìïåðàòóðû
èñïûòàíèé çàìåòíî óâåëè÷èâàåòñÿ. Ïîñëåäíèé âû-
âîä êà÷åñòâåííî ñîãëàñóåòñÿ ñ íàáëþäàåìûì èç
ôðàêòîãðàôè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé âîçðàñòàíèåì ñ
òåìïåðàòóðîé ðîëè âÿçêîãî ìåõàíèçìà ðàçðóøåíèÿ
(ñì. ðèñ. 4). Îáðàùàåò íà ñåáÿ âíèìàíèå îäèíàêî-
âûé òåìïåðàòóðíûé õîä âåëè÷èíû �loc è �, ñâèäå-
òåëüñòâóþùèé î òîì, ÷òî â óñëîâèÿõ íåîäíîðîäíîé
ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè âåëè÷èíà îòíîñèòåëüíîãî
ñóæåíèÿ ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ äîñòîâåðíî õàðàêòå-
ðèçóåò ïëàñòè÷íîñòü ìàòåðèàëà.
Îòìå÷åííàÿ êîððåëÿöèÿ, âîçìîæíî, êà÷åñòâåííî
ñâÿçàíà ñ òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòüþ êîýôôèöèåí-
òà äåôîðìàöèîííîãî óïðî÷íåíèÿ ñïëàâîâ ñ ìÿãêèì
óïðî÷íåíèåì. Ñ ïîíèæåíèåì òåìïåðàòóðû êîýôôè-
öèåíò äåôîðìàöèîííîãî óïðî÷íåíèÿ íåñêîëüêî âîç-
ðàñòàåò, ÷òî, â ñâîþ î÷åðåäü, äîëæíî ïðèâåñòè ê
óâåëè÷åíèþ îäíîðîäíîñòè ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìà-
öèè (óìåíüøåíèþ � è �loc), ïîñêîëüêó àêòèâíàÿ
çîíà äåôîðìàöèè áûñòðåå óïðî÷íÿåòñÿ è äåôîðìà-
öèÿ ïåðåíîñèòñÿ âäîëü îáðàçöà â äðóãîå ïîïåðå÷íîå
ñå÷åíèå. Ïîâûøåíèå òåìïåðàòóðû äåôîðìèðîâàíèÿ
ñîïðîâîæäàåòñÿ íåêîòîðûì óìåíüøåíèåì êîýôôè-
öèåíòà äåôîðìàöèîííîãî óïðî÷íåíèÿ, äåôîðìàöèÿ
äîëüøå ïðîòåêàåò â îäíîé «îñëàáëåííîé» çîíå
âïëîòü äî ðàçðóøåíèÿ, ÷òî ïðîÿâëÿåòñÿ â óâåëè÷å-
íèè íåîäíîðîäíîñòè äåôîðìàöèè (âîçðàñòàåò � è
�loc) è á�ëüøåé ñêëîííîñòè ê øåéêîîáðàçîâàíèþ
ïðè ðàçðóøåíèè.
3.4. Çàêîíîìåðíîñòè íèçêîòåìïåðàòóðíîé
ïëàñòè÷íîñòè è ðàçðóøåíèÿ â ñëó÷àÿõ
ïîëèôàçíûõ ñòðóêòóðíî-íåñòàáèëüíûõ
è ãåòåðîôàçíûõ ìàòåðèàëîâ
Èññëåäîâàíû ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà, ñòðóêòóð-
íî-ôàçîâîå ñîñòîÿíèå (â èíòåðâàëå Ò = 300–4,2 Ê) è
èõ âçàèìîñâÿçü äëÿ òèïè÷íûõ ïðåäñòàâèòåëåé äâóõ
ãðóïï (3 è 4, ñì. ðàçä. 3.1.) ìàòåðèàëîâ [16] íà ïðè-
ìåðàõ:
— ÎÖÊ äåôîðìèðóåìûõ ñâåðõïðîâîäÿùèõ (ÑÏ)
ñïëàâîâ ñèñòåìû NbTi (45–50% ïî ìàññå Nb) â ðàç-
ëè÷íîì èñõîäíîì ñòðóêòóðíîì ñîñòîÿíèè;
— ãåòåðîôàçíîãî êîìïîçèöèîííîãî ìàòåðèàëà
Cu–(Nb–Ti), êîìïîíåíòû êîòîðîãî èìåþò ðàçëè÷-
íûå êðèñòàëëè÷åñêèå ðåøåòêè — ÃÖÊ (Cu) è ÎÖÊ
(Nb–Ti) è, ñîîòâåòñòâåííî, ñóùåñòâåííî ðàçëè÷íûå
ïðî÷íîñòíûå, ïëàñòè÷åñêèå è óïðóãèå ñâîéñòâà.
Îáå ãðóïïû ìàòåðèàëîâ ïðîøëè ðàçëè÷íûå òåð-
ìîìåõàíè÷åñêèå îáðàáîòêè, ñîñòîÿùèå â ìíîãîêðàò-
íîé ïðîòÿæêå, âîëî÷åíèè, ïðîìåæóòî÷íûõ îòæèãàõ,
çàêàëêå, ãèäðîýêñòðóçèè â ðàçëè÷íûõ ñî÷åòàíèÿõ.
3.4.1. Ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà è äåôîðìàöèîííàÿ
ñòðóêòóðà ñïëàâîâ Ti–Nb
Ïðè èññëåäîâàíèè ìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ è ñòðóê-
òóðíî-ôàçîâîãî ñîñòîÿíèÿ ÎÖÊ ñïëàâà Ti–45%Nb
ïîêàçàíî ñëåäóþùåå.
454 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 4
Þ.À. Ïîõèë
Òàáëèöà 4
Çíà÷åíèÿ îòíîñèòåëüíûõ ìàêðîñêîïè÷åñêèõ äåôîðìà-
öèé (óäëèíåíèÿ , ñóæåíèÿ ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ � ) è
ëîêàëèçîâàííîé â ìèêðîøåéêàõ ïðè èõ ðàçðûâå ïëàñ-
òè÷åñêîé äåôîðìàöèè
lîc ïðè ðàçíûõ òåìïåðàòóðàõ â
ñïëàâå Fe–Cr–Ni–Ti c ñîäåðæàíèåì Ti 1,9%
Ò, Ê �, % �, % �
loc
4,2 42,6 49 6,02
20 41,8 50 6,54
77 36,1 57 7,30
Âïåðâûå ïðÿìûì (ðåíòãåíîñòðóêòóðíûì) è êîñ-
âåííûì (ðåçèñòîìåòðèè) ìåòîäàìè óñòàíîâëåíî [4,5],
÷òî ïðè îõëàæäåíèè â çàêàëåííûõ è âîëî÷åíûõ
îáðàçöàõ ñïëàâà Ti–45% Nb, íàõîäÿùèõñÿ ïîä âîç-
äåéñòâèåì ïðèëîæåííîãî íàïðÿæåíèÿ � �0,2 ïðè
293 Ê, à â çàêàëåííûõ òàêæå ïîñëå ïðåääåôîð-
ìàöèè äî ïðåäåëà òåêó÷åñòè ïðè 293 Ê, ïðîòåêàåò
� ���-ìàðòåíñèòíîå ïðåâðàùåíèå. Èíòåðâàë òåì-
ïåðàòóð, â êîòîðîì ïðîèñõîäèò
� ���-ïðåâðàùå-
íèå, çàâèñèò îò ïðèëîæåííîãî íàïðÿæåíèÿ è ïðåä-
øåñòâóþùåé òåðìîìåõàíè÷åñêîé îáðàáîòêè (ÒÌÎ).
 ÷àñòíîñòè, ïîä äåéñòâèåì íàïðÿæåíèÿ, ñîñòàâ-
ëÿþùåãî � 0,8�02
293
,
K ,
� ���-ïðåâðàùåíèå íà÷èíàåò-
ñÿ â çàêàëåííûõ îáðàçöàõ íèæå � 140 Ê è â âîëî÷åíûõ
— íèæå � 90 Ê. Ðåíòãåíîãðàôè÷åñêè â èíòåðâàëå
òåìïåðàòóð 293–5 Ê îïðåäåëåíû òèï ðåøåòêè (îð-
òîðîìáè÷åñêàÿ) è ïàðàìåòðû ðåøåòêè ���-ìàðòåíñè-
òà [4] (ïðè 293 Ê: à = 0,303(8) íì; b = 0,470(7) íì;
ñ = 0,462(6) íì).
Îáùåé íèçêîòåìïåðàòóðíîé ñòðóêòóðíîé íåîäíî-
ðîäíîñòüþ äëÿ âñåõ ìàòåðèàëîâ ýòîé ãðóïïû ÿâëÿåò-
ñÿ ðåçêàÿ ëîêàëèçàöèÿ ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè.
Ìåòîäîì êîëè÷åñòâåííîé ýëåêòðîííîé ôðàêòîãðà-
ôèè ïîêàçàíî, ÷òî âåëè÷èíà äåôîðìàöèè, ëîêàëèçî-
âàííîé â ìèêðîîáúåìàõ ïðè ðàçðóøåíèè, çàìåòíî
âîçðàñòàåò, à äåôîðìèðóåìûé îáúåì óìåíüøàåòñÿ ñ
ïîíèæåíèåì òåìïåðàòóðû. Íàèáîëåå ðåçêîå óâåëè-
÷åíèå �loc (â äâà ðàçà) ñ ïîíèæåíèåì òåìïåðàòóðû îò
20 äî 4,2 Ê íàáëþäàåòñÿ â ïðîâîëîêå ÍÒ-50 è Nb ïî-
ñëå ïðîìåæóòî÷íûõ îòæèãîâ [7,17]. Îáðàùàåò íà
ñåáÿ âíèìàíèå áîëüøîå àáñîëþòíîå çíà÷åíèå �loc =
= (3–6), õàðàêòåðèçóþùåå çàïàñ ïëàñòè÷íîñòè ìàòå-
ðèàëà â ìèêðîîáúåìàõ.
Íà îñíîâàíèè äàííûõ êîëè÷åñòâåííîãî ôðàêòî-
ãðàôè÷åñêîãî àíàëèçà óñòàíîâëåíî, ÷òî â èíòåðâà-
ëå òåìïåðàòóð 300–4,2 Ê, â òîì ÷èñëå â îáëàñòè
20–4,2 Ê, âåäóùèì ìèêðîìåõàíèçìîì ðàçðóøåíèÿ
ñïëàâîâ Ti–Nb (45 è 50% Nb) ïîñëå âñåõ ÒÌÎ ÿâëÿ-
åòñÿ âÿçêîå ðàçðóøåíèå ïî ìåõàíèçìó îáðàçîâàíèÿ,
ðîñòà è ñëèÿíèÿ ìèêðîíåñïëîøíîñòåé [7,18].
Ïðè èññëåäîâàíèè õàðàêòåðà ïëàñòè÷åñêîé äå-
ôîðìàöèè è ìåõàíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ÎÖÊ ÑÏ
ìàòåðèàëîâ â ñïëàâå Ti–45% Nb è ïðîâîëîêå ÍÒ-50
â èíòåðâàëå 300–4,2 Ê îáíàðóæåíû ñëåäóþùèå îñî-
áåííîñòè (ðèñ. 5): à) èçìåíåíèå çíàêà ïðîèçâîäíûõ
d�pr /dT è d�0,2 /dT äëÿ çàêàëåííûõ îáðàçöîâ â
îáëàñòè 160–140 Ê; á) âîçðàñòàíèå ïëàñòè÷íîñòè â
çàêàëåííûõ è âîëî÷åíûõ îáðàçöàõ ñ ïîíèæåíèåì
òåìïåðàòóðû â èíòåðâàëàõ 160–70 Ê è 130–70 Ê
ñîîòâåòñòâåííî; â) íåìîíîòîííîå èçìåíåíèå çàâèñè-
ìîñòåé �u(Ò) âñåõ òèïîâ îáðàçöîâ â îáëàñòè òåìïå-
ðàòóð 20–4,2 Ê; ã) ïñåâäîóïðóãîñòü è îáðàòèìûå
ñêà÷êè íàïðÿæåíèÿ íà äåôîðìàöèîííûõ êðèâûõ
Ð(�l), èíòåðâàë ïðîÿâëåíèÿ êîòîðûõ çàâèñèò îò
ÒÌÎ.
Ñîïîñòàâëåíèå ðåçóëüòàòîâ èññëåäîâàíèÿ ìåõà-
íè÷åñêèõ ñâîéñòâ è ñòðóêòóðíîãî ñîñòîÿíèÿ ñïëà-
âîâ äàëî îñíîâàíèå óòâåðæäàòü, ÷òî íàáëþäàå-
ìûå íåìîíîòîííîñòè íà êðèâûõ �pr(Ò), �0,2(Ò),
Ð(�l) è �(Ò) ñïëàâîâ Ti–Nb îïðåäåëÿþòñÿ ïðîöåñ-
ñàìè
� ���-ïðåâðàùåíèÿ, êîòîðîå ñîïðîâîæäàåòñÿ
çíà÷èòåëüíûì îáúåìíûì ýôôåêòîì è ïðîèñõîäèò
ïóòåì îðèåíòèðîâàííîãî ñäâèãà. Êðîìå òîãî, âêëàä
â óâåëè÷åíèå ïëàñòè÷íîñòè çàêàëåííûõ îáðàçöîâ (â
èíòåðâàëå 160–70 Ê) âíîñèò äâîéíèêîâàíèå.
Äëÿ âûÿñíåíèÿ ïðè÷èí àíîìàëèè õîäà �u(Ò),
÷åòêî âûðàæåííîé â ïðîâîëî÷íûõ îáðàçöàõ ñïëàâîâ
Ti–Nb â îáëàñòè 20–4,2 Ê, è ñíèæåíèÿ óðîâíÿ ïëà-
ñòè÷íîñòè çàêàëåííîãî è âîëî÷åíîãî ñïëàâîâ Ti–Nb
â îáëàñòè 77–4,2 Ê ðàññìàòðèâàëè âëèÿíèå ñëåäóþ-
ùèõ ôàêòîðîâ: âÿçêîõðóïêîãî ïåðåõîäà, ÑÏ ïåðå-
õîäà, ðàçâèòèÿ äâîéíèêîâàíèÿ è òåìïåðàòóðíîé
Còðóêòóðíûå ìåõàíèçìû íèçêîòåìïåðàòóðíîãî äåôîðìàöèîííîãî óïðî÷íåíèÿ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 4 455
,%
,Ì
Ï
à
,Ì
Ï
à
,Ì
Ï
à
p
r
u
0
,2
~
~
~
~
~
~
50 100 150 200 250 300
T , K
800
400
0
2000
1200
800
400
0
2000
1200
800
400
0
20
10
0
2
1
3
3
3
2
2
2
1
1
1
Ðèñ. 5. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ìåõàíè÷åñêèõ
ñâîéñòâ çàêàëåííûõ (1), âîëî÷åíûõ îáðàçöîâ (2) ñïëàâà
Ti–45% Nb è ïðîìûøëåííîé ïðîâîëîêè Ti–50% Nb (3).
çàâèñèìîñòè êîýôôèöèåíòà äåôîðìàöèîííîãî óï-
ðî÷íåíèÿ. Êàê ïîêàçàíî âûøå, âÿçêîõðóïêèé ïå-
ðåõîä íå íàáëþäàåòñÿ íè â îäíîì èç ìàòåðèàëîâ
ýòîé ãðóïïû. ÑÏ ïåðåõîä òàêæå íå âûçûâàåò ñíè-
æåíèÿ ïðåäåëà ïðî÷íîñòè ñïëàâîâ; äâîéíèêîâàíèå
ïðîèñõîäèò òîëüêî â çàêàëåííûõ îáðàçöàõ ñïëàâà
Ti–45% Nb [18].
 òî æå âðåìÿ ñóùåñòâåííîå âîçðàñòàíèå �loc è
óìåíüøåíèå îáúåìà àêòèâíîé ïëàñòè÷åñêîé äå-
ôîðìàöèè ïðè òåìïåðàòóðå 4,2 Ê ÿâëÿþòñÿ ñâèäå-
òåëüñòâîì òîãî, ÷òî äàæå ïðè ñòîëü íèçêîé òåìïåðà-
òóðå äåôîðìàöèîííîå óïðî÷íåíèå â çîíå àêòèâíîé
ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè íåäîñòàòî÷íî äëÿ ñäåð-
æèâàíèÿ ëîêàëèçàöèè äåôîðìàöèè è ïåðåäà÷è
ñêîëüæåíèÿ â ñîñåäíèå îáëàñòè.  òàêîì ñëó÷àå â
óçêîé çîíå àêòèâíîé ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè ïðî-
èñõîäèò íàêîïëåíèå äåôîðìàöèîííûõ äåôåêòîâ, èñ-
òî÷íèêîâ çàðîæäåíèÿ íåñïëîøíîñòåé, ÷òî, â êîíöå
êîíöîâ, ïðèâîäèò ê êàòàñòðîôè÷åñêîìó ðàçðóøå-
íèþ ìàòåðèàëà ïðè íåçíà÷èòåëüíîé ìàêðîñêîïè÷å-
ñêîé äåôîðìàöèè. Ñ ýòèì, ïî-âèäèìîìó, è ñâÿçàíî
àíîìàëüíîå ñíèæåíèå �u â óêàçàííîì òåìïåðàòóð-
íîì èíòåðâàëå.
3.4.2. Ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà è õàðàêòåð
ðàçðóøåíèÿ êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ
Èçó÷åíèå ìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ ãåòåðîôàçíîãî
ìíîãîæèëüíîãî êîìïîçèòà, ñîñòîÿùåãî èç ñòðóêòóð-
íî-íåñòàáèëüíîé àðìèðóþùåé êîìïîíåíòû — òîí-
êèõ ïðîâîëîê èç ñïëàâà ÍÒ-50 è ìåäíîé ìàòðèöû,
ïîêàçàëî, ÷òî â îáëàñòè òåìïåðàòóð 9,5–4,2 Ê ïðî-
èñõîäèò ñíèæåíèå êàê ïðî÷íîñòíûõ, òàê è, â îñîáåí-
íîñòè, ïëàñòè÷åñêèõ ñâîéñòâ ìàòåðèàëà, ïðîøåäøå-
ãî ÒÌÎ ñ ïðèìåíåíèåì ïðîìåæóòî÷íûõ îòæèãîâ
(ÂÏÎ), òîãäà êàê ïëàñòè÷íîñòü ãèäðîýêñòðóäèðî-
âàííîãî êîìïîçèòà (ÃÝ) ñîõðàíÿåòñÿ íà ïîðÿäîê áî-
ëåå âûñîêîé â ýòîé æå îáëàñòè òåìïåðàòóð (ðèñ. 6).
Ñòðóêòóðíûå èññëåäîâàíèÿ [16] ïîêàçàëè, ÷òî
ðåçêîå ñíèæåíèå ïëàñòè÷íîñòè êîìïîçèòà ïðè íèç-
êèõ òåìïåðàòóðàõ íå ìîæåò áûòü îáóñëîâëåíî âÿç-
êîõðóïêèì ïåðåõîäîì â àðìèðóþùåé êîìïîíåíòå.
Îêàçàëîñü, ÷òî â êîìïîçèòàõ ñ «ìÿãêîé» ìàòðè-
öåé (ïîëó÷åííûõ ïî òåõíîëîãèÿì ñ ïðèìåíåíèåì
ïðîìåæóòî÷íûõ îòæèãîâ) ïðîèñõîäèò ìíîæåñòâåí-
íîå îáðàçîâàíèå øååê â àðìèðóþùåì êîìïîíåíòå, â
êîòîðûõ ïðè 30 Ê ïîÿâëÿþòñÿ ðàçðûâû îòäåëüíûõ
æèë, à íèæå 9–9,5 Ê íàáëþäàþòñÿ ìíîæåñòâåííûå
ðàçðûâû àðìèðóþùåãî êîìïîíåíòà. Â òî æå âðåìÿ â
êîìïîçèòàõ ñ «æåñòêîé» ìàòðèöåé (ïîëó÷åííûõ áåç
îòæèãîâ) äåôîðìàöèÿ ïðîòåêàåò ìàêðîñêîïè÷åñêè
îäíîðîäíî â æèëàõ è â ìàòðèöå âïëîòü äî îäíîâðå-
ìåííîãî ðàçðóøåíèÿ âñåãî êîìïîçèòà.
Ïðîâåäåííîå èññëåäîâàíèå ïîçâîëÿåò óòâåðæäàòü,
÷òî óðîâåíü íèçêîòåìïåðàòóðíîé ïëàñòè÷íîñòè êîì-
ïîçèòîâ, ñîñòîÿùèõ èç ìåòàëëè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ ñ
ðàçëè÷íûìè êðèñòàëëè÷åñêèìè ðåøåòêàìè (ÎÖÊ è
ÃÖÊ), êàê â ñëó÷àå ñòðóêòóðíîñòàáèëüíîãî, òàê è â
ñëó÷àå ìåòàñòàáèëüíîãî ÎÖÊ êîìïîíåíòà, îïðåäå-
ëÿåòñÿ ñîîòíîøåíèåì ïðî÷íîñòíûõ è ïëàñòè÷åñêèõ
ñâîéñòâ ìàòðèöû è àðìèðóþùåãî âîëîêíà ñ ó÷åòîì
ðåçêî âîçðàñòàþùåé ñ ïîíèæåíèåì òåìïåðàòóðû îò
20 äî 4,2 Ê ëîêàëèçàöèè ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè
ïîñëåäíåãî. Ïðè âûñîêîé ïðî÷íîñòè ìàòðèöû ëîêà-
ëèçàöèÿ ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè àðìèðóþùåãî
êîìïîíåíòà ïîäàâëÿåòñÿ ïóòåì ïåðåäà÷è óñèëèÿ
ìàòðèöå, äåôîðìèðóåìûé îáúåì êîòîðîé ëîêàëüíî
óïðî÷íÿåòñÿ, è äàëüíåéøàÿ äåôîðìàöèÿ êîìïîçèòà
òðàíñëèðóåòñÿ âäîëü îñè îáðàçöà â íîâîå ñå÷åíèå.
Òàêîâ ñòðóêòóðíûé ìåõàíèçì ñîõðàíåíèÿ âûñîêîé
ïðî÷íîñòè â ñî÷åòàíèè ñ çàìåòíîé ïëàñòè÷íîñòüþ
êîìïîçèòà ïðè ñàìûõ íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ åãî äå-
ôîðìèðîâàíèÿ. Ïðè íèçêîé ïðî÷íîñòè ìàòðèöû
íèçêîòåìïåðàòóðíàÿ äåôîðìàöèÿ êîìïîçèòà ïðîèñ-
õîäèò â äàííîì ëîêàëüíîì ñå÷åíèè âïëîòü äî ðàç-
ðóøåíèÿ àðìèðóþùåãî êîìïîíåíòà è êîìïîçèòà â
öåëîì, ÷òî è ÿâëÿåòñÿ ïðè÷èíîé îõðóï÷èâàíèÿ ãåòå-
ðîôàçíîãî ìàòåðèàëà ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ.
Çàêëþ÷åíèå
 íàñòîÿùåé ðàáîòå ïðîâåäåí ñèñòåìíûé àíàëèç
è êëàññèôèêàöèÿ ðàçíîîáðàçíûõ ïî ñâîåé ôèçè-
÷åñêîé ïðèðîäå è âíåøíèì ïðîÿâëåíèÿì íà ðàç-
ëè÷íûõ óðîâíÿõ ìåõàíèçìîâ, êîíòðîëèðóþùèõ
ïëàñòè÷íîñòü, äåôîðìàöèîííîå óïðî÷íåíèå è ðàçðó-
øåíèå ðåàëüíûõ ìåòàëëè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ ïðè
íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ. Ïðåäëîæåíû ïðèíöèïû ðàç-
äåëåíèÿ ðàçíîîáðàçíûõ ìàòåðèàëîâ ïî ãðóïïàì ñ
456 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 4
Þ.À. Ïîõèë
~
~
~
~~
~
~
~
~~
~ ~
20 40 60 80 100 295
T , K
1200
1000
800
600
400
16
12
8
4
3
2
1
3
2
1
,%
,Ì
Ï
à
u
Ðèñ. 6. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ïðåäåëà ïðî÷íîñòè
�u è îòíîñèòåëüíîãî óäëèíåíèÿ êîìïîçèòîâ , ïîëó÷åí-
íûõ ïóòåì ÂÏÎ (1) è ÃÝ ñ óëüòðàòîíêèìè æèëàìè äèà-
ìåòðîì 0,2 (2) è 0,1 ìêì (3).
òî÷êè çðåíèÿ èõ ïîâåäåíèÿ ïðè íèçêîòåìïåðàòóð-
íîì äåôîðìèðîâàíèè.
Òàêàÿ ñèñòåìàòèçàöèÿ îêàçàëàñü âîçìîæíîé áëà-
ãîäàðÿ ðàññìîòðåíèþ ìíîãîñòàäèéíîãî è ìíîãîôàê-
òîðíîãî ïðîöåññà ïëàñòè÷åñêîé äåôîðìàöèè íà âñåõ
åãî ñòàäèÿõ ñ ïîçèöèé îïðåäåëÿþùåé ðîëè ýâîëþ-
öèè äåôåêòíîé ìèêðîñòðóêòóðû è óñòàíîâëåíèÿ êà-
÷åñòâåííîé è êîëè÷åñòâåííîé êîððåëÿöèè ìåæäó
ìèêðîñêîïè÷åñêèìè ïàðàìåòðàìè ñòðóêòóðû è ìàê-
ðîñêîïè÷åñêèìè ìåõàíè÷åñêèìè õàðàêòåðèñòèêàìè
ìàòåðèàëîâ.
Ðàçâèòûé ïîäõîä îêàçàëñÿ äîñòàòî÷íî ýôôåêòèâ-
íûì ïðè âûðàáîòêå êðèòåðèåâ îöåíêè è îòáîðà êîí-
ñòðóêöèîííûõ ìàòåðèàëîâ, ðàáîòîñïîñîáíûõ â ýêñ-
òðåìàëüíûõ óñëîâèÿõ ýêñïëóàòàöèè êðèîãåííîé è
àýðîêîñìè÷åñêîé òåõíèêè, à òàêæå ïðè ðàçðàáîòêå
íåòðàäèöèîííûõ ìåòîäîâ êðèîãåííîé òåðìîìåõàíè-
÷åñêîé îáðàáîòêè ðÿäà ìàòåðèàëîâ [1].
 çàêëþ÷åíèå àâòîð ïðèíîñèò ãëóáîêóþ áëàãî-
äàðíîñòü ïðîô. Ô.Ô. Ëàâðåíòüåâó çà ìíîãîëåòíåå
îïðåäåëÿþùåå ñîòðóäíè÷åñòâî è Â.À. Ëîòîöêîé,
Â.Â. Ñåðãèåíêî, È.Í. Áîãàåíêî çà ïîìîùü â ïîäãî-
òîâêå ðóêîïèñè ê ïóáëèêàöèè.
1. Þ.À. Ïîõèë, Ìåòàëëîôèçèêà è íîâåéøèå òåõíîëî-
ãèè 21, ¹6, 3 (1999).
2. Â.À. Ìîñêàëåíêî, À.Ð. Ñìèðíîâ, Â.Í. Êîâàëåâà,
Â.Ä. Íàöèê, ÔÍÒ 28, 1310 (2002).
3. Á.È. Âåðêèí, Â.Â. Ïóñòîâàëîâ, Íèçêîòåìïåðàòóð-
íûå èññëåäîâàíèÿ ïëàñòè÷íîñòè è ïðî÷íîñòè. Ïðè-
áîðû, òåõíèêà, ìåòîäû, Ýíåðãîèçäàò, Ìîñêâà (1982).
4. Â.À. Ëîòîöêàÿ, Â.ß. Èëüè÷åâ, À.È. Ïðîõâàòèëîâ,
À.Ï. Èñàêèíà, Ìåòàëëîôèçèêà 12, 78 (1990).
5. Â.À. Ëîòîöêàÿ, Â.ß. Èëüè÷åâ, ÔÌÌ 9, 141 (1990).
6. Â.ß. Èëüè÷åâ, Â.À. Ëîòîöêàÿ, Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè
5, 61 (1980).
7. Þ.À. Ïîõèë, Â.À. Ëîòîöêàÿ, Ô.Ô. Ëàâðåíòüåâ,
Â.ß. Èëüè÷åâ, ÔÌÌ 64, 549 (1987).
8. V.Ya. Ilichev, F.F. Lavrentev, V.A. Lototskaya, and
Yu.O. Pokhyl, Cryogenics 23, 387 (1983).
9. Þ.À. Ïîõèë, Âçàèìîäåéñòâèå äèñëîêàöèé è äåôîð-
ìàöèîííîå óïðî÷íåíèå ìîíîêðèñòàëëîâ ìàãíèÿ è
öèíêà, Äèñc… êàíä. ôèç.-ìàò. íàóê, Õàðüêîâ (1975).
10. F.F. Lavrentev, Yu.O. Pokhyl, and I.N. Zolotukhina,
Mater. Sci. Engin. 23, 69 (1976).
11. P.P. Dudko, F.F. Lavrentev, and Yu.O. Pokhyl,
Cryogenic Properties of Metals and Welds. Proc.
Inter. Conf., K.A. Yuschenko, D.A. Wigley, and A.F.
Clark (eds.), Boulder, Colorado Published (1987),
p. 345.
12. B.I. Verkin, F.F. Lavrentev, Yu.O. Pokhil, and V.V.
Sergienko, Cryogenic Properties of Metals and Welds.
Proc. Inter. Conf., K.A. Yuschenko, D.A. Wigley, and
A.F. Clark (eds.), Boulder, Colorado Published (1987),
p. 357.
13. Ì.Ì. Õèìóøèí, Æàðîïðî÷íûå ñòàëè è ñïëàâû, Ìå-
òàëëóðãèÿ, Ìîñêâà (1964).
14. F.F. Lavrentev, Yu.O. Pokhyl, V.V. Sergienko, P.P.
Dudko, V.Ya. Ilichev, G.I. Maslii, A.I. Telegon,
P. Petza, and I. Krczicz, Mater. Sci. Engin. A158, 157
(1992).
15. D.A. Wigley, Mechanical Properties of Materials at
Low Temperatures, New-York–London.: Plenum Press.
373 (1971) (in Russian).
16. Â.À. Ëîòîöêàÿ, Þ.À. Ïîõèë, Ìåòàëëîôèçèêà è íî-
âåéøèå òåõíîëîãèè 22, ¹2, 70 (2000).
17. Yu.O. Pokhyl, V.A. Lototskaya, and F.F. Lavrentev,
Cryogenics 33, 1053 (1993).
18. V.A. Lototskaya, Yu.O. Pokhyl, V.Ya. Ilichev, F.F.
Lavrentev, and S.P. Zabolotin, Cryogenics 25, 146
(1985).
19. F.F. Lavrentev and V.L. Vladimirova, Mater. Sci.
Engin. 30, 131 (1977).
The structural mechanisms of low-temperature
work hardering and fracture of cryogenic metallic
materials
Yu.O. Pokhyl
The results of original investigations were
used to consider and to analyse different physi-
cal problematic aspects of fracture and work har-
dening of metallic materials at low temperatures
(the macroscopic behavior, the microstructural
processes influencing the plastic flow and work
hardening, the mechanisms of fracture nucleation
and propagation at the final stage of plastic de-
formation). The analisis was made from the
viewpoint of microstructural state evolution in
the course of plastic deformation in a tempe-
rature range 300–4.2 K for different types of
structural metallic materials. The characteristic
physical situations which occur under low-tem-
perature plastic deformation and fracture of sol-
ids are summarized and classified.
Còðóêòóðíûå ìåõàíèçìû íèçêîòåìïåðàòóðíîãî äåôîðìàöèîííîãî óïðî÷íåíèÿ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 4 457
|