Гибридная модель аномальной температурной зависимости модуля сдвига меди, вызванной интенсивной пластической деформацией

Н. В. Токий, А. Н. Пилипенко, В. В. Токий

Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина НАН Украины, ул. Р. Люксембург, 72, 83114 Донецк, Украина

Получена: 11.11.2013; окончательный вариант - 09.07.2014. Скачать: PDF

Исследованы образцы, приготовленные из горячепрессованных прутков меди чистотой M0б, обработанных по оригинальной технологии с использованием гидроэкструзии и волочения. С помощью автоматизированной системы релаксационной спектроскопии, которая работает по принципу обратного крутильного маятника на проволочном образце, измерен модуль сдвига в режиме свободно затухающих крутильных колебаний в диапазонах частот $f = 48–60$ Гц и температур 293–736 К. Представлены результаты измерения изменений упругих свойств для двух циклов нагрев– охлаждение со скоростью изменения температуры при нагреве 2 К/мин. Исследовано изменение параметров, контролирующих вклады в упругие модули, на основе рентгеноструктурного анализа. Рентгеновская интерференционная картина представляет собой наложение независимых $K_{\alpha_{1}}$-, $K_{\alpha_{2}}$-кривых; поэтому при анализе результатов съёмки в характеристическом излучении внесена методом Речингера поправка на дублетность спектральной линии, необходимая для правильного выбора аппроксимирующей функции. Для установления физической природы уширения линий в этой работе использовали метод, позволяющий по анализу профиля псевдо-Фойгта одной линии определить средний размер областей когерентного рассеяния и среднеквадратичную деформацию решётки. Приведены количественные данные рентгеноструктурного анализа в направлениях 100 и 111 до и после первого цикла нагрева–охлаждения по среднему размеру областей когерентного рассеяния, а, следовательно, размеру зёрен (кристаллитов), средней деформации и средней плотности дислокаций. Выполнено сравнение экспериментальных результатов и оценок вкладов в изменение упругих свойств трёх традиционных физических механизмов (упругие модули границы, внутренние напряжения и решёточные дислокации). В рамках этих механизмов проведены количественные оценки относительного изменения модуля сдвига до и после первого цикла нагрева–охлаждения, основанные на рентгеноструктурном анализе в направлениях 100 и 111. Обсуждается возможность применения новой двухкомпонентной модели однофазного гибридного материала для объяснения аномальной температурной зависимости упругих модулей меди с субмикрокристаллической структурой. Приведены данные для объёмных долей компонентов, ориентированных в направлениях 100 и 111. В частности, представлены изменения со временем этих объёмных долей.

Ключевые слова: модуль сдвига, кинетика долей компонентов, субмикрокристаллическая медь, гибридная модель, рентгеноструктурный анализ.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v36/i08/1129.html

PACS: 61.72.Dd, 61.72.Mm, 62.20.de, 62.23.Pq, 81.07.Bc, 81.20.Hy, 83.50.Uv


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. N. A. Akhmadeev, R. Z. Valiev, N. P. Kobelev, R. R. Mulyukov, and Ya. M. Soifer, Fiz. Tverd. Tela, 34: 3155 (1992) (in Russian).
  2. E. L. Kolyvanov, N. P. Kobelev, and Yu. Estrin, Deformatsiya i Razrushenie Materialov, 4: 1 (2010) (in Russian).
  3. N. Kobelev, E. Kolyvanov, and Y. Estrin, Acta Mater., 56: 1473 (2008). Crossref
  4. N. V. Tokiy, V. V. Tokiy, A. N. Pilipenko, and N. E. Pismenova, Fiz. Tverd. Tela, 56, No. 5 (2014) (in Russian).
  5. V. Spuskanyuk, O. Davydenko, A. Berezina, O. Gangalo, L. Sennikova, M. Tikhonovsky, and D. Spiridonov, J. Mater. Process. Technol., 210: 1709 (2010). Crossref
  6. A. N. Pilipenko, Fizika i Tekhnika Vysokikh Davleniy, 23, No. 4: 5 (2013) (in Russian).
  7. F. Sanchez-Bajo and F. L. Cumbrera, J. Appl. Crystallogr., 30: 427 (1997). Crossref
  8. W. A. Rachinger, J. Sci. Instrum., 25: 254 (1948). Crossref
  9. Th. H. de Keijser, E. J. Mittemeijer, and H. C. F. Rozendaal, J. Appl. Crystallogr., 16: 309 (1983). Crossref
  10. G. K. Williamson and R. E. Smallman, Philos. Mag., 1: 34 (1956). Crossref
  11. P. Pourghahramani and E. Forssberg, Int. J. Miner. Process., 79: 120 (2006). Crossref
  12. A. Reuss and Z. Angew, Math. Mech., 9: 49 (1929).
  13. A. Granato and K. Lucke, J. Appl. Phys., 27: 583 (1965). Crossref
  14. N. A. Akhmadeev, N. P. Kobelev, R. R. Mulyukov, Ya. M. Soifer, and R. Z. Valiev, Acta Metall. Mater., 41, No. 4: 1041 (1993). Crossref
  15. Y. A. Chang and L. Himmel, J. Appl. Phys., 37: 3567 (1966). Crossref