Механизмы пластической деформации ультрамелкозернистой меди в интервале температур 4,2–300 К

Abstract

Основные характеристики микроструктуры ультрамелкозернистых поликристаллов бескислородной меди Cu–OF, полученных путем прямой и равноканальной угловой гидроэкструзии, изучены методами дифракции обратно рассеянных электронов и рентгеновских лучей. В экспериментах по растяжению и релаксации напряжения в малоизученном интервале температур 4,2–300 К исследовано влияние микроструктуры на температурные зависимости предела текучести и скоростной чувствительности деформирующего напряжения поликристаллов. В результате термоактивационного анализа установлено, что в интервале температур 77–200 К скорость пластической деформации контролируется термически активированным механизмом пересечения дислокаций «леса», получены эмпирические параметры этого механизма. Обнаруженные при температурах ниже 77 К аномалии, которые не описываются механизмом пересечения «леса», обусловлены проявлением инерционных свойств дислокаций под действием больших эффективных напряжений и малых сил динамического трения. При температурах выше 200 К наблюдаемые инверсии температурных зависимостей активационного объема пластической деформации объясняются активацией механизма открепления дислокаций от локальных препятствий в границе зерна поликристалла.

Основні характеристики мікроструктури ультрадрібнозернистих полікристалів безкисневої міді Cu–OF, одержаних шляхом прямої та рівноканальної кутової гідроекструзії, вивчені методом дифракції зворотно розсіяних елетронів та ренгенівських променей. В експериментах з розтягнення та релаксації напруження у маловивченому інтервалі температур 4,2– 300 К отримані температурні залежності границі плинності й швидкісної чутливості деформуючого напруження полікристалів. У результаті термоактиваційного аналізу встановлено, що в інтервалі температур 77– 200 K швидкість пластичної деформації контролюється термічно активованим механізмом перетинання дислокацій «лісу», отримані емпіричні параметри цього механізму. Виявлені при температурах нижче 77 К аномалії, які не описуються механізмом перетинання «лісу», обумовлені проявом інерційних властивостей дислокацій під дією значних ефективних напружень та малих сил динамічного тертя. При температурах вище 200 К спостережувані інверсії температурних залежностей активаційного об'єму пластичної деформації пояснюються активацією механізму відкріплення дислокацій від локальних перешкод у границі зерна ультрадрібнозернистого полікристалу.

Main microstructural features of ultrafine-grained (UFG) polycrystalline oxygen-free copper (Cu–OF) obtained by direct and equal-channel angular hydrostatic extrusion were studied by EBSD and XRD methods. The effect of microstructure on the temperature dependences of the yield stress and strain rate sensitivity of the deforming stress was investigated using tensile and stress relaxation tests in the insufficiently studied temperature range of 4.2–300 K. Using thermal activation analysis it was established that in the range 77–200 K the rate of plastic deformation is controlled by the thermally activated mechanism of crossing the forest dislocations and its empirical parameters were obtained. The experimental anomalies below 77 K unaccountable by the forest crossing mechanism were explained by the inertial properties of dislocations revealed under conditions of high effective stress and low dynamic friction. The inversion of the temperature dependences of the activation volume observed above 200 K was attributed to the thermally activated detachment of dislocations from local pinning centers within the grain boundaries.