Випуски МФіНТ »  Том 47, випуск 3

Вплив поля напружень зсуву в площині ковзання на зміцнення твердого розчину в багатокомпонентних стопах

М. І. Луговий, Д. Г. Вербило, М. П. Бродніковський

Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, вул. Омеляна Пріцака, 3, 03142 Київ, Україна

Отримано: 06.06.2024; остаточний варіант - 14.10.2024. Завантажити: PDF

Невідповідності атомових розмірів і модулів пружности для розчинених атомів у вузлах кристалічних ґратниць концентрованого твердого розчину, який являє собою багатокомпонентний стоп, можна розглядати як дискретні випадкові величини. Визначення дисперсії цих випадкових величин уможливлює розробити метод розрахунку й одержати аналітичні вирази для основних параметрів поля стохастичних зсувних напружень, яких зґенеровано у площині ковзу розчиненими атомами. Основними параметрами є стандартні відхили та довжини кореляції коротко- та довгохвильової компонент цього поля. Розроблений метод також показує, що можна визначити дві різні ефективні дисторсії кристалічних ґратниць, кожна з яких відповідає за свою компоненту поля зсувних напружень. Ще один висновок нового методу: немає єдиної емпіричної константи одразу для всіх стопів, щоб визначити границі плинности через модуль зсуву та середню дисторсію ґратниць. Короткохвильова компонента поля зсувних напружень у площині ковзу створює домінантні силові бар’єри, які дислокація може долати за допомогою термічної активації. Довгохвильова компонента створює бар’єри, які можуть бути подолані атермічно, тобто шляхом прикладання додаткового механічного напруження. Всі ці бар’єри можна описати за допомогою основних параметрів поля зсувних напружень. Не можна нехтувати впливом атомів розчиненої речовини, розташованих далі від площини ковзу, на границю плинности, оскільки вони створюють довгохвильову компоненту поля зсувних напружень. Аналіза подолання бар'єрів від коротко- та довгохвильової компонент поля зсувних напружень дає нам температурну залежність границі плинности багатокомпонентного стопу, яка може добре описати механічну поведінку стопу в широкому діяпазоні температур, в тому числі й в області високотемпературного «плато», за винятком дуже низьких і дуже високих температур, де діють додаткові чинники та механізми.

Ключові слова: багатокомпонентний стоп, твердий розчин, площина ковзу, зсувні напруження, дислокації, межа плинности.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v47/i03/0303.html

PACS: 46.35.+z, 61.72.Bb, 61.72.Lk, 62.20.fg, 81.40.Cd, 83.60.La

ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. D. B. Miracle and O. N. Senkov, Acta Mater., 122: 448 (2017).
  2. E. P. George, W. A. Curtin, and C. C. Tasan, Acta Mater., 188: 435 (2020).
  3. F. R. N. Nabarro and P. B. Hirsch, The Physics of Metals (Cambridge: Cambridge University Press: 1976), p. 152.
  4. A. S. Argon, Strengthening Mechanisms in Crystal Plasticity (Oxford: Oxford University Press: 2008).
  5. M. Lugovy, D. Verbylo, and M. Brodnikovskyy, Uspikhy Materialoznavstva, Nos. 4/5: 36 (2022) (in Ukrainian).
  6. R. Labusch, Czech. J. Phys. B, 31: 165 (1981).
  7. G. Leyson, W. Curtin, L. Hector, and C. F. Woodward, Nature Mater., 9: 750 (2010).
  8. G. P. M. Leyson, L. G. Hector, and W. A. Curtin, Acta Mater., 60, No. 9: 3873 (2012).
  9. G. P. M. Leyson and W. A. Curtin, Phil. Mag., 93, Iss. 19: 2428 (2013).
  10. G. P. M. Leyson and W. A. Curtin, Modelling Simulation Mater. Sci. Eng., 24: 065005 (2016).
  11. C. Varvenne, A. Luque, and W. A. Curtin, Acta Mater., 118: 164 (2016).
  12. C. Varvenne, G. P. M. Leyson, M. Ghazisaeidi, and W. A Curtin, Acta Mater., 124: 660 (2017).
  13. W. G. Nöhring and W. A. Curtin, Scripta Mater., 168: 119 (2019).
  14. G. Bracq, M. Laurent-Brocq, C. Varvenne, L. Perrière, W. A. Curtin, J.-M. Joubert, and I. Guillot, Acta Mater., 177: 266 (2019).
  15. Y. Hu, B. A. Szajewski, D. Rodney, and W. A. Curtin, Modelling Simulation Mater. Sci. Eng., 28: 015005 (2020).
  16. M. Zaiser, Phil. Mag. A, 82, No. 15: 2869 (2002).
  17. J.-H. Zhai and M. Zaiser, Mater. Sci. Eng. A, 740–741: 285 (2019).
  18. G. Péterffy, P. D. Ispánovity, M. E. Foster, X. Zhou, and R. B. Sills, J. Mater. Sci.: Mater. Theory, 4: 6 (2020).
  19. R. Pasianot and D. Farkas, Computational Mater. Sci., 173: 109366 (2020).
  20. M. Lugovy, V. Slyunyayev, and M. Brodnikovskyy, Progress in Natural Sci.: Mater. Int., 31: 95 (2021).
  21. M. Lugovy, V. Slyunyayev, M. Brodnikovskyy, and S. Firstov, Ehlektronnaya Mikroskopiya i Prochnost’ Materialov, Iss. 23: 3 (2017) (in Ukrainian).
  22. M. Lugovy, V. Slyunyayev, and M. Brodnikovskyy, (2019). Ehlektronnaya Mikroskopiya i Prochnost’ Materialov, Iss. 25: 26 (2019) (in Russian).
  23. M. Lugovy, D. Verbylo, and M. Brodnikovskyy, Uspikhy Materialoznavstva, No. 2: 19 (2021) (in Ukrainian).
  24. M. Lugovy, D. Verbylo, and M. Brodnikovskyy, Uspikhy Materialoznavstva, No. 3: 24 (2021) (in Ukrainian).
  25. S. O. Firstov and T. G. Rogul, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 44, No. 1: 127 (2022) (in Ukrainian).
  26. A. V. Podolskiy, E. D. Tabachnikova, V. V. Voloschuk, V. F. Gorban, N. A. Krapivka, and S. A. Firstov, Mater. Sci. Eng. A, 710: 136 (2018).
  27. S. O. Firstov, T. G. Rogul, N. A. Krapivka, and S. I. Chugunova, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 40, No. 2: 219 (2018) (in Russian).
  28. S. O. Firstov and T. G. Rogul, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 39, No. 1: 33 (2017) (in Russian).
  29. L. A. Gypen and A. Deruyttere, J. Mater. Sci., 12: 1028 (1977).
  30. I. Toda-Caraballo, Scripta Mater., 127: 113 (2017).
  31. U. F. Kocks, A. S. Argon, and M. F. Ashby, Progress Mater. Sci., 19: 110 (1975).
  32. R. L. Fleischer, Acta Metallurgica, 11: 203 (1963).
  33. M. Lugovy, D. Verbylo, and M. Brodnikovskyy, Uspikhy Materialoznavstva, Nos. 4/5: 12 (2022) (in Ukrainian).
  34. G. Gremaud, Mater. Sci. Eng. A, 370: 191 (2004).
  35. M. Lugovy, D. Verbylo, and M. Brodnikovskyy, Uspikhy Materialoznavstva, No. 7: 3 (2023) (in Ukrainian).
  36. M. Lugovy, D. Verbylo, and M. Brodnikovskyy, Uspikhy Materialoznavstva, No. 6: 15 (2023) (in Ukrainian).
  37. R. Labusch, phys. status solidi (b), 41, Iss. 2: 659 (1970).
  38. F. Otto, A. Dlouhy, C. Somsen, H. Bei, G. Eggeler, and E. P. George, Acta Mater., 61: 5743 (2013).
  39. A. Gali and E. P. George, Intermetallics, 39: 74 (2013).
  40. S. J. Sun, Y. Z. Tian, H. R. Lin, X. G. Dong, Y. H. Wang, Z. J. Wang, and Z. F. Zhang, J. Alloys Compd., 806: 992 (2019).
  41. G. Laplanche, J. Bonneville, C. Varvenne, W. A. Curtin, and E. P. George, Acta Mater., 143: 257 (2018).

Ліцензія Creative Commons
Цю статтю ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
© 1979 «Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України»