Деформационное упрочнение и скачкообразная деформация ультрамелкозернистых поликристаллов твердого раствора Al–Li при температуре 0,5 К

Abstract

Изучено влияние микроструктуры, сформированной в результате интенсивной пластической деформации (ИПД) и отжига, на деформационное упрочнение и скачкообразную деформацию сплава Al–Li. Показано, что поликристаллы, подвергнутые ИПД, в ходе растяжения при температуре 0,5 К сохраняют значительную скорость деформационного упрочнения, обладают высокой прочностью и пластичностью. Вместе с тем, ИПД стимулирует неустойчивое (скачкообразное) течение поликристалла, обусловленное динамикой дислокаций, которое проявляется в виде скачков напряжения на кривой растяжения. Средняя амплитуда скачков растет с деформацией, а распределение амплитуд соответствует случаю коллективного движения дислокационных лавин, имеющих выделенный масштаб. В результате высокотемпературного отжига скачкообразная деформация частично подавляется, а распределение амплитуд скачков описывается степенным законом. Установлена взаимосвязь между коэффициентом деформационного упрочнения и средней амплитудой скачка напряжения, которая указывает на единую дислокационно-динамическую природу деформационного упрочнения и скачкообразной деформации при низких температурах. Наблюдаемые особенности низкотемпературной пластической деформации рассматриваются как следствие изменения размера зерна и плотности дислокаций в результате ИПД и отжига поликристалла.

Вивчено вплив мікроструктури, сформованої в результаті інтенсивної пластичної деформації (ІПД) та відпалу, на деформаційне зміцнення та стрибкоподібну деформацію сплаву Al–Li. Показано, що полікристали, які піддано ІПД, у ході розтягнення при температурі 0,5 К зберігають значну швидкість деформаційного зміцнення, мають високу міцність та пластичність. Разом з тим, ІПД стимулює нестійкий (стрибкоподібний) плин полікристала, обумовлений динамікою дислокацій, який проявляється у вигляді стрибків напруження на кривій розтягнення. Середня амплітуда стрибків росте з деформацією, а розподіл амплітуд відповідає випадку колективного руху дислокаційних лавин, які мають виділений масштаб. У результаті високотемпературного відпалу стрибкоподібна деформація частково згасає, а розподіл амплітуд стрибків описується степеневим законом. Установлено взаємозв'язок між коефіцієнтом деформаційного зміцнення та середньою амплітудою стрибка напруження, який вказує на єдину дислокаційно-динамічну природу деформаційного зміцнення та стрибкоподібної деформації при низьких температурах. Виявлені особливості низькотемпературної пластичної деформації розглядаються як наслідок зміни розміру зерна й щільності дислокацій у результаті ІПД і відпалу полікристала.

The effect of microstructure formed by severe plas-tic deformation (SPD) and annealing on strain harden-ing and jump-like deformation of Al–Li alloy is stu-died. It is shown that SPD processed polycrystals in the course of tension at 0.5 K retain considerable strain hardening rate and possess high strength and ductility. At the same time the SPD stimulates the un-stable (jump-like) flow of polycrystal caused by dislo-cation dynamic which is revealed as stress jumps in tension curve. The average jumps amplitude increases with deformation, whereas the amplitude distribution corresponds to the collective motion of dislocation avalanches of predominantly scale. After a high-temperature annealing the jump-like deformation mode is partially suppressed whereas the jumps ampli-tude distribution is described by power law. The ob-served correlation between the mean coefficient of strain hardening and the average stress jump amplitude imply the common dislocation-dynamic nature of strain hardening and jump-like deformation at low temperatures. The detected peculiarities of low-tem-perature plastic deformation are considered due to grain size and dislocation density changes during SPD processing and annealing.