Поворот кристалічної решітки внаслідок розвитку дислокаційного ковзання в плоских двовимірних полікристалічних зразках алюмінію з “млинцевою” зеренною структурою

doi:10.26565/2222-5617-2021-34-04

Є.В. Фтьомов Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, м. Свободи 4, 61022, Харків, Україна http://orcid.org/0000-0001-8856-9629

DOI: https://doi.org/10.26565/2222-5617-2021-34-04

Ключові слова: плоскі двовимірні полікристали алюмінію, активна пластична деформація розтягуванням, дислокаційне ковзання, повороти кристалічної решітки зерен

Анотація

Наведено результати досліджень переорієнтації кристалічної решітки зерен у плоских зразках двовимірних полікристалів алюмінію з “млинцевою” зеренною структурою із середнім розміром зерен мм і початковими розмірами робочої частини 100 мм (довжина), 20 мм (ширина), 0.15 мм (товщина). Переорієнтація решітки зерен виникає внаслідок дислокаційного ковзання в процесі деформування зразків розтягуванням в умовах активного навантаження з постійною швидкістю деформації при кімнатній температурі. Специфікою таких зразків, у яких в поперечному перерізі є тільки один шар зерен і розміри зерен у напрямках довжини й ширини зразка істотно перевищують товщину зразка, є відсутність обмеженості зеренної структури по товщині зразка. Внаслідок цього відсутня утрудненість пластичної деформації в цьому напрямку. Згідно з експериментом деформація ковзанням здійснюється переважно в одній системі ковзання.

У межах відомих теоретичних уявлень про ротаційну пластичність запропоновано модель поворотів кристалічної решітки зерен, які спричиняє дія однієї системи ковзання. На підставі розрахунків показано, що траєкторією переорієнтації осі розтягування на площині стереографічної проекції є дуга кола, початкова точка якої відповідає початковій кристалографічній орієнтації зерна. Одержано рівняння такого кола. При цьому є можливими два випадки взаємного розташування осі розтягування, нормалі до площини ковзання й напрямку ковзання. Якщо вихідна кристалографічна орієнтація зерна є такою, що вісь розтягування розташована в площині напрямку ковзання й нормалі до площини ковзання, то поворот решітки зерна відбуватиметься так, що вісь розтягування наближатиметься до напрямку ковзання до збігу з ним. У цьому випадку продовження траєкторії переорієнтації осі розтягування в спряженому стереографічному трикутнику потрапляє в точку [101] так само, як це відбувається для монокристалічного зразка. В іншому випадку, коли напрямки осі розтягування, ковзання й нормалі до площини ковзання є некомпланарними, продовження траєкторії переорієнтації в спряженому стереографічному трикутнику не потрапляє в точку [101], але прямує за згаданою вище дугою кола.

Порівняння експериментальних даних визначення траєкторії переорієнтації осі розтягування за результатами рентгенографічних досліджень із даними розрахунку на основі запропонованої моделі траєкторії переорієнтації осі розтягування внаслідок дії однієї системи ковзання свідчить про їхню добру узгодженість.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

R. W. K. Honeycombe. The plastic deformation of metals. 2nd ed., (London, Baltimore, Md., U.S.A., E. Arnold, 1984), 483 p.

U.F. Kocks, H. Mecking. Progr. Mater. Sci. 48, 171-273, (2003). https://doi.org/10.1016/S0079-6425(02)00003-8

P.J. Janssen, T.H. de Keijser, M.G. Geers. Mater. Sci. Eng. A 419, 238-248, (2006). https://doi.org/10.1016/j.msea.2005.12.029

G.A Malygin Phys.-Usp. 54, 1091, (2011). https://doi.org/10.3367/UFNr.0181.201111a.1129

G.A. Malygin Physics of the Solid State, 54 (3), 559-567, (2012). https://doi.org/10.1134/S1063783412030171

K.M. Davoudi, J.J. Vlassak J. Appl. Phys. 123, 085302, (2018). https://doi.org/10.1063/1.5013213

H.-J. Lee, P. Zhang, J.C. Bravman J. Appl. Phys., 93 (3), 1443-1451, (2003). https://doi.org/10.1063/1.1532933

T.R. Bieler, R. Alizadeh, M. Peña-Ortega, J. Llorca International Journal of Plasticity, 118, 269-290, (2019). https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2019.02.014

E.E. Badiyan, A.G. Tonkopryad, O.V. Shekhovtsov, R.V. Shurinov, T.R. Zetova, K.S. Kazachkova. Functional Materials, 3 (22), 396-400, (2015). https://doi.org/10.15407/fm22.03.396

E.E. Badiyan, A.G. Tonkopryad, Ye.V. Ftomov, O.V. Shekhovtsov. Problems of Atomic Science and Technology (Pure Materials and the Vacuum Technologies). 1 (125). 56-59, (2020). https://doi.org/10.46813/2020-125-056

W.F. Hosford. Texture of Crystalline Solids, 2, 175-182, (1977). https://doi.org/10.1155/TSM.2.175

R.J. Asaro. Adv. in Appl. Mech., 23, 1-115, (1983). https://doi.org/10.1016/S0065-2156(08)70242-4

V.V. Rybin. Bol'shiye plasticheskiye deformatsii i razrusheniye metallov, (Metallurgiya, Moscow, 1986), 224 p. (В.В. Рыбин. Большие пластические деформации и разрушение металлов, (Металлургия, Москва, 1986), 224 с.). [In Russian]

V.V. Rybin, YU.F. Titovets, N.YU. Zolotorevskiy, A.K. Samoylov Disklinatsii i rotatsionnaya deformatsiya tverdykh tel: Sb. nauchn. tr. (LFTI, Leningrad, 1990) pp. 205–214 (В.В. Рыбин, Ю.Ф. Титовец, Н.Ю. Золоторевский, А.К. Самойлов Дисклинации и ротационная деформация твердых тел: Сб. научн. тр. (ЛФТИ, Ленинград, 1990) с. 205–214). [In Russian]

Jun-Hyun Han, Kim Dong-Ik, Jeeb Kwang-Koo, and Oh Kyu Hwan, Materials Science Forum, 449-452, 593-596. (2004). https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.449-452.593

P. Chen, S.C. Mao, Y. Liu, F. Wang, Y.F. Zhang, Z. Zhang, X.D. Han. Mater. Sci. Eng. A, 580 114-124, (2013). https://doi.org/10.1016/j.msea.2013.05.046

M. Maj, M. Nowak, S. Musiał, T. Płociński. Materials Science & Engineering A, 790, 139725, (2020). https://doi.org/10.1016/j.msea.2020.139725

T.L. Wu, R. Smoluchowski. Physical Review, 78 (4), 468–469, (1950). https://doi.org/10.1103/PhysRev.78.468