Диссертация (1149735), страница 16
Текст из файла (страница 16)
В работе [138] был разработан экспериментальный методоценки размеров ЗСТ, основываясь на МСВ [163]. В этой работе скоростьнеупругого деформирования зависит от динамических переменных (размер ЗСТ) вдополнениизависимости:кнапряжениюидеформации.Упрощеннаяформаданной98̇ = ̇ 0 exp (−∗),(10)где ̇ – скорость неупругого деформирования, ̇ 0 – константа, ∗ = 40 2 (1 − 3/2 (4) – энергия барьера при конечном напряжении 0 < τ < τC, G0 и τС – модуль)сдвига и пороговое сопротивление сдвигу сплава при температуре 0 K.
Тогда,дифференцируя активационную энергию W* мы получим активационный объём вМСВ: ∗∗ = − (1),160 2 =(1 − 2),(11)Согласно экспериментальным данным активационный объём может бытьопределён следующим образом [138]:̇ ∗ = (По),= ̇определению( ),.скоростная(12)чувствительность̇=() ,,тогдаактивационный объём равен: ∗ =.(13)Приравняв правые части (11) и (13), можно определить размер Ω:=(0 2)1161/2)(1− ).(14)(При наноиндентирования выполняется следующая пропорциональность твёрдостиH ≈ 3 σy = 3√3τy, тогда= ′ ,(15)где выражение ′ равно:′ =2 0 2√3(1 − 1/2),(16)99где=1−0.016 2/30.036 .Таким образом, измеренных значений твёрдости искоростной чувствительности достаточно для определения размеров Ω.
РазмерыЗСТ для состояний исходного Zr62Cu22Al10Fe5Dy1 ОМС, ОМС после ИПДК прикомнатной температуре и температуре в 150ºС составляют 4.22, 1.79 и 2.77 нм3,соответственно. ИПДК при комнатной температуре и температуре 150 ºС приводитк уменьшению размеров ЗСТ по сравнению с исходным Zr62Cu22Al10Fe5Dy1 ОМС в2.35 и 1.52 раза, соответственно.4.4. Выводы по главе- ИПДК при комнатной температуре приводит к понижению значений упругогомодуля и твёрдости, ИПДК при температуре в 150°C приводит к повышениюзначений упругого модуля и твёрдости в сравнении с исходным состоянием;- ИПДК при комнатной температуре изменят характер кривой индентированияZr62Cu22Al10Fe5Dy1 ОМС с зубчатого на гладкий.
Что может быть объясненоформированием высокой плотности полос сдвига, мешающих прохождению полоссдвига при индентировании, являющихся источником формирования множестваболее мелких полос сдвига. Таким образом, интенсивная пластическая деформацияподавляетилизначительнопонижаетлокализациюдеформациипридеформировании, что приводит к более однородному деформированию прииндентировании;-ИПДК при комнатной температуре и температуре в 150°C приводит кповышению значения скоростной чувствительности с 0.014 в исходном состояниидо 0.036 и 0.020, соответственно;- Основываясь на МСВ по данным наноиндентирования были определены размерыЗСТ в исходном Zr62Cu22Al10Fe5Dy1 ОМС и состояниях после ИПДК. ИПДК при100комнатной температуре и температуре 150ºС приводит к уменьшению размеровЗСТ от 4.22 нм3 в исходном состоянии до 1.79 и 2.77 нм3, соответственно.101ГЛАВА 5.
МЕХАНИЗМЫ ДЕФОРМИРОВАНИЯ,ПРОЧНОСТИ И ПЛАСТИЧНОСТИ АМОРФНЫХСПЛАВОВ, ПОДВЕРГНУТЫХ ИНТЕНСИВНОЙПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ5.1. Данные механических испытаний на растяжениеИсследования показали, что исходное ОМС Zr62Cu22Al10Fe5Dy1 и состоянияпосле ИПДК при комнатной температуре и температуре 150°C разрушаютсяхрупко. На Рисунке 5.1 представлены диаграммы деформирования указанныхсостояний. Напряжение разрушения для исходного ОМС Zr62Cu22Al10Fe5Dy1составляет 1410 МПа, для состояния Zr62Cu22Al10Fe5Dy1 + ИПДК 20°C – 250 МПа,для состояния Zr62Cu22Al10Fe5Dy1 + ИПДК 150°C – 1240 МПа (Таблица 6).Рисунок 5.1.
Диаграммы растяжения образцов исходного ОМС Zr62Cu22Al10Fe5Dy1и состояний после ИПДК при комнатной температуре и температуре 150°C.102Как видно из данных Таблицы 5.1, значения напряжений разрушения ОМСZr62Cu22Al10Fe5Dy1 после ИПДК при комнатной температуре и температуре 150°Cстали меньше. Для состояний после ИПДК точно определить значения напряженийне получается, т.к. разрушение носит случайный характер из-за предполагаемогоналичия микротрещин в образцах.Таблица 5.1.
Механические свойства исходного ОМС Zr62Cu22Al10Fe5Dy1 исостояний после ИПДК при комнатной температуре и температуре 150°C.СостояниеНапряжение разрушения, МПаИсходное ОМС Zr62Cu22Al10Fe5Dy11410Zr62Cu22Al10Fe5Dy1 + ИПДК 20°C1240Zr62Cu22Al10Fe5Dy1 + ИПДК 150°C2505.2. Анализ фрактографии образцовПосле испытаний на растяжение были проведены CЭМ исследования [173,174] поверхности изломов после растяжения исходного ОМС Zr62Cu22Al10Fe5Dy1(Рисунок 5.2) и состояний после ИПДК при комнатной температуре (Рисунок 5.3)и температуре 150°C (Рисунок 5.4).НаповерхностиразрушенияисходногоОМСZr62Cu22Al10Fe5Dy1наблюдается излом, близкий к ямочному с крупными глубокими гребнями отрыва.Среднее расстояние между такими гребнями отрыва составляет около 5 мкм(Рисунок 5.2а, б). Область между гребнями отрыва преимущественно не имеетзаметного рельефа, скругленная, в форме чаши.
На изломе в отдельныхвстречаются ямки около 0.5 мкм размером, образовавшиеся, вероятно, отвыпавших при разрушении кристаллических частиц Dy2O3 (Рисунок 5.2в). Самигребни отрыва имеют интенсивный контраст, что говорит о их относительнобольшой высоте и большой локальной деформации при образовании гребней(Рисунок 5.2в, г). Еще одной характерной особенностью поверхности разрушения103исходного ОМС после растяжения является то, что на снимках СЭМ наблюдаютсякапли в вершинах гребней отрыва, которые сформировались в процессе локальногонагрева и оплавления при растяжении (Рисунок 5.2в, г). Ранее подобные каплинаблюдали в работе [28] на металлическом стекле Zr59Cu20Al10Ni8Ti3.
Авторыпоказали, что образование данных капель происходит в результате локальногооплавления металлического стекла в пространстве между первичными полосамисдвига в результате растяжения. Это оплавление вызвано высокой внутреннейэнергией аморфного сплава и энергией деформации при растяжении.
Такимобразом, локально оплавленное металлическое стекло свободно течет и наповерхности излома формируется венообразный излом.(а)(в)(б)(г)Рисунок 5.2. СЭМ снимки разного увеличения поверхности излома образцаисходного ОМС Zr62Cu22Al10Fe5Dy1 после растяжения.Также в работе [28] было установлено, что такому типу разрушения должныспособствовать два необходимых условия. Во-первых, материал должен быть104достаточнопрочным(проявлятьвысокуюпрочность)длятого,чтобыаккумулировать большую упругую энергию за счет приложенной нагрузки. Вовторых, запасенная энергия деформации должна рассеивать тепло в небольшомобъеме образца во время разрушения, что, видимо, соответствует условиямразрушения исходного Zr62Cu22Al10Fe5Dy1.Несколько иная картина разрушения наблюдается для состояния ОМСZr62Cu22Al10Fe5Dy1, подвергнутого ИПДК при комнатной температуре (Рисунок5.3).
Сами гребни отрыва не так выражены, возможно, имеют меньшую высоту.Области между гребнями – более плоские, менее глубокие, чем в исходном ОМСZr62Cu22Al10Fe5Dy1. Можно предположить, что это вызвано уменьшениемлокальной пластической деформации в области разрушения. Расстояние междугребнями отрыва в образце, подвергнутом ИПДК при комнатной температуре,составляет около 10 мкм (Рис. 5.3а).Другое характерное отличие поверхности разрушения состояния ОМСZr62Cu22Al10Fe5Dy1, подвергнутого ИПДК при комнатной температуре, в том, чтообласти между крупными гребнями отрыва имеют внутренний рельеф, т.е.
областимежду гребнями отрыва дополнительно фрагментируются вторичными гребнямиотрыва (Рисунок 5.3б). Капли, которые сформировались в вершинах гребнейотрыва в процессе локального нагрева на поверхности разрушения образца ОМСZr62Cu22Al10Fe5Dy1, подвергнутого ИПДК при комнатной температуре, стали болеедисперсными. Можно предположить, что это свидетельствует о распределениилокальной пластической деформации в области разрушения. Таким образом,полученные данные свидетельствуют о некотором сложном изменении процессовразрушенияврезультатеизмененияструктурыаморфнойфазыОМСZr62Cu22Al10Fe5Dy1 после воздействия ИПДК и, возможно, формировании развитойсистемы полос сдвига под воздействием ИПДК.105(а)(б)Рисунок 5.3. СЭМ снимки разного увеличения поверхности излома образца ОМСZr62Cu22Al10Fe5Dy1, подвергнутого ИПДК при комнатной температуре, послерастяжения.Тип излома образцов ОМС Zr62Cu22Al10Fe5Dy1, подвергнутого ИПДКтемпературе 150°C, отличается от типа изломов образцов ОМС Zr62Cu22Al10Fe5Dy1,подвергнутого ИПДК при комнатной температуре.
Для излома образцов ОМСZr62Cu22Al10Fe5Dy1, подвергнутого ИПДК температуре 150°C можно выделить двехарактерные зоны разрушения 1 и 2 (Рисунок 5.4а). В области 1 наблюдается болеевенозный узор с крупными гребнями отрыва. Расстояние между гребнями отрывасоставило от 10 до 15 мкм (Рисунок 5.4б). В центральной части излома (Рисунок5.4в) наблюдаются скорее ямочный излом. Так же наблюдаются характерные ямки,правильной округлой формы (Рисунок 5.4в). В центре части ямок наблюдаютсякристаллические образования правильной формы – частицы кристаллическихвключений Dy2O3 (Рисунок 5.4б), которые остаются в данном сплаве при выплавкеи не разрушаются даже после ИПДК.Вероятно, что причина возникновения этих округлых ямок – кристаллы,присутствовавшие в исходном аморфном сплаве, они наблюдается послезастывания расплава в исходном ОМС Zr62Cu22Al10Fe5Dy1 в количестве до 1 об.%.Центрами кристаллизации с последующим образованием данных сферолитовпослужили частицы Dy2O3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
