«Плато» на температурной зависимости критического напряжения сдвига в бинарных и поликомпонентных твёрдых растворах и в чистых металлах
С. А. Фирстов, Т. Г. Рогуль
Институт проблем материаловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины, ул. Академика Кржижановского, 3, 03142 Киев, Украина
Получена: 30.08.2021; окончательный вариант - 22.10.2021. Скачать: PDF
Одним из наиболее интересных результатов, полученных при изучении механических свойств бинарных и поликомпонентных твёрдых растворов (высокоэнтропийных сплавов (ВЭС)), является наличие протяжённого атермического упрочнения, которое приводит к появлению характерного «плато» на кривой температурной зависимости критического напряжения сдвига $\tau_{\textrm{кр}}$($T$) (или соответствующего предела текучести $\sigma_{0,2}$($T$)) при температуре выше (0,2–0,35)$T_{\textrm{пл}}$. С точки зрения создания новых материалов, способных выдерживать механические нагрузки при высоких температурах, выяснение механизмов появления такого «плато» является крайне актуальным. В представленной работе рассмотрены существующие представления об особенностях температурной зависимости критического напряжения сдвига в бинарных и поликомпонентных твёрдых растворах и в чистых металлах. Показано, что существование «плато» на зависимости $\tau_{\textrm{кр}}$($T$) в твёрдых растворах и в чистых металлах при указанных температурах есть, по сути, аномальным, так как при повышении температуры имеет место заметное уменьшение их модуля Юнга, что соответственно должно приводить и к уменьшению критического напряжения сдвига $\tau_{\textrm{кр}}$. Проведённый авторами анализ свидетельствует, что фактором, который компенсирует связанное с уменьшением модуля упругости снижение $\tau_{\textrm{кр}}$, в чистых металлах является рост средних квадратичных смещений атомов из идеальных положений в кристаллической решётке в результате линейного увеличения динамических искажений с повышением температуры. В поликомпонентных твёрдых растворах, кроме увеличения средних квадратичных смещений атомов, на зависимость $\tau_{\textrm{кр}}$($T$) в области температур, где наблюдается «плато», также могут иметь влияние эффекты, подобные динамическому деформационному старению, сопровождающиеся неодинаковой подвижностью атомов различных элементов. Полученные результаты могут быть использованы для выбора элементного состава конкурентоспособных по сравнению с известными традиционными сплавами многокомпонентных жаропрочных сплавов.
Ключевые слова: температурная зависимость критического напряжения сдвига, бинарные и поликомпонентные твёрдые растворы, модуль Юнга, атермическое упрочнение.
URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v44/i01/0127.html
PACS: 62.20.D-, 62.20.fg, 81.05.Bx, 81.40.Lm, 81.40.Np