Effect of structural instability on creep of zirconium subjected to severe plastic deformation

The peculiarities creep and electro-physical characteristics of zirconium subjected to severe plastic deformations by rolling on the different degrees at 300 K was studied. It is shown that in the process of creep of zirconium due to changes in the conditions of deformation the structure, which was created by rolling, becomes unstable. A plastic flow is carried out because of structure rearrangement at joint action of several mechanisms and accompanied by stress relaxation.Изучены особенности ползучести и электрофизические характеристики циркония, подвергнутого интенсивным пластическим деформациям прокаткой при 300 К разной степени. Показано, что вследствие изменения условий деформирования в процессе ползучести циркония возникает нестабильность структурного со- стояния, созданного прокаткой. В результате пластичное течение осуществляется за счет перестройки дефектной структуры и сопровождается релаксацией напряжений. Пластическая деформация сильно деформированного циркония обусловлена общим действием нескольких механизмов.Вивчено особливості повзучості та електрофізичні характеристики цирконію, підданого інтенсивним пластичним деформаціям прокаткою при 300 К різної ступені. Показано, що внаслідок зміни умов деформування в процесі повзучості цирконію виникає нестабільність структурного стану, створеного прокаткою. В результаті пластична течія здійснюється за рахунок перебудови дефектної структури і супроводжується релаксацією напруг. Пластична деформація сильно деформованого цирконію обумовлена спільною дією декількох механізмів

Peculiarities of stress relaxation of nanostructured alloy Zr1Nb after various influences

Processes of relaxation of internal stresses in the nanocrystalline alloy Zr1Nb after various thermomechanical influences was studied. The relationship of structural states obtained as a result of the relaxation effects with the laws of plastic deformation during creep were established. Shown that heat treatments of nanostructured alloy Zr1Nb, which provide the increase of the plasticity, changed qualitatively the alloy structure, destructing the nanostructured state, that results to decrease of the mechanical characteristics of the material and the degree of resistance to subsequent deformation during the creep at the temperature of 700 K. Ultrasonic processing reduces the level of internal stress of nanostructured material by forming the equilibrium structure of boundaries without noticeable growth of grains. During subsequent creep deformation at 700 K of nanostructured alloy Zr1Nb, subjected to ultrasonic treatment, the relaxation of the internal stresses due to dynamic recrystallization and the formation of new stable nanostructure take place that leads to the marked increase of the material thermomechanical stability.Досліджували процеси релаксації внутрішніх напружень у нанокристалічному сплаві Zr1Nb після різних механікотермічних впливів. Встановили взаємозв'язок структурних станів, отриманих в результаті релаксаційних впливів з закономірностями розвитку пластичної деформації при повзучості. Показали, що термообробки наноструктурованого сплаву Zr1Nb, які забезпечують підвищення пластичності, якісно змінюють структуру сплаву, руйнуючи наноструктурований стан, що призводить до зниження механічних характеристик і ступеня стійкості матеріалу до наступної деформації в процесі повзучості при температурі 700 К. Ультразвукова обробка призводить до зниження рівня внутрішніх напружень наноструктурованого матеріалу за рахунок формування більш рівноважної структури границь без помітного зростання зерен. У процесі подальшої деформації в умовах повзучості при 700 К наноструктурованого сплаву Zr1Nb, що піддавали ультразвуковому впливу, відбуваються релаксація внутрішніх напружень внаслідок динамічної рекристалізації і утворення нової стабільної наноструктури, що призводить до помітного підвищення термомеханічної стійкості матеріалу.Исследовали процессы релаксации внутренних напряжений в нанокристаллическом сплаве Zr1Nb после различных механико-термических воздействий. Установили взаимосвязь структурных состояний, полученных в результате релаксационных воздействий с закономерностями развития пластической деформации при ползучести. Показали, что термообработки наноструктурного сплава Zr1Nb, которые обеспечивают повышение пластичности, качественно изменяют структуру сплава, разрушая наноструктурное состояние, что приводит к снижению механических характеристик и степени устойчивости материала к последующей деформации в процессе ползучести при температуре 700 К. Ультразвуковая обработка приводит к снижению уровня внутренних напряжений наноструктурного материала за счет формирования более равновесной структуры границ без заметного роста зерен. В процессе последующей деформации в условиях ползучести при 700 К наноструктурного сплава Zr1Nb, подвергнутого ультразвуковому воздействию, происходят релаксация внутренних напряжений вследствие динамической рекристаллизации и образование новой стабильной наноструктуры, что приводит к заметному повышению термомеханической устойчивости материала

Modification of structure and properties of nanostructured VT1-0 titanium alloy under ultrasonic influence

The effect of ultrasonic influence on the structure evolution and creep of nanostructured titanium alloy of the grade VT1-0 obtained by the method of severe plastic deformation has been studied. It is shown that ultrasonic influence with a frequency of f = 20 kHz and an amplitude of 65 MPa leads to relaxation of internal stresses in the nanostructured VT1-0 alloy due to the formation of an equilibrium structure of boundaries without noticeable grain growth. In this case, the mechanical properties of the alloy change as follows: the tensile strength increases, while maintaining the yield strength and ductility. The reason for the observed effect may be the low stacking fault energy of the VT1-0 alloy, which complicates the course of relaxation processes, as well as the rearrangement of the structure during creep with the formation of new deformation boundaries, which are more resistant to tensile loads.Досліджено вплив ультразвукової дії на еволюцію структури та повзучість технічно чистого наноструктурного титанового сплаву ВТ1-0, який отриманий методом інтенсивної пластичної деформації. Показано, що ультразвукова дія частотою f = 20 кГц та амплітудою 65 МПа призводить до релаксації внутрішніх напруг наноструктурного сплаву ВТ1-0 внаслідок формування рівноважної структури границь без помітного зростання зерен. При цьому механічні властивості сплаву змінюються таким чином: збільшується межа міцності при збереженні межі плинності та пластичності. Причинами ефекту, що спостерігається, можуть бути низька енергія дефекту упаковки сплаву ВТ1-0, що ускладнює хід релаксаційних процесів, а також перебудова структури в процесі повзучості з утворенням нових деформаційних границь, які виявляються більш стійкими до навантажень, що розтягують

Peculiarities of kinetic and mechanical properties of high-entropy alloy Аl₀.₅CoCuCrNiFe in range ~ 300…77 К

The temperature dependences of the fundamental kinetic coefficients and the creep rate of steady-state plastic flow of the high-entropy alloy Аl₀.₅CoCuCrNiFe have been determined for interval ~ 300…77 К. The correlation analysis of the features of the investigated characteristics with known acoustic anomalies of Аl₀.₅CoCuCrNiFe has been carried out. Availability of the microstructure changing Аl₀.₅CoCuCrNiFe into studied temperature range has been shown. For the first time the observed structural transformation in vicinity of T ~ 160 K is assigned to the martensitic type.Визначено температурні залежності фундаментальних кінетичних коефіцієнтів i швидкості повзучості усталеної пластичної течії високоентропiйного сплаву Аl₀,₅CoCuCrNiFe в iнтервалi ~ 300…77 К. Проведено кореляційний аналіз особливостей вивчених характеристик зi знаними акустичними аномаліями Аl₀,₅CoCuCrNiFe. Продемонстрована наявність змін мікроструктури Аl₀,₅CoCuCrNiFe у дослідженому інтервалі температур. Вперше спостережене структурне перетворення поблизу T ~ 160 K віднесено до мартенситного типу.Определены температурные зависимости фундаментальных кинетических коэффициентов и скорости ползучести установившегося пластического течения высокоэнтропийного сплава Аl₀,₅CoCuCrNiFe в интервале ~ 300…77 К. Проведен корреляционный анализ особенностей исследовавшихся характеристик с известными акустическими аномалиями. Показано наличие изменений микроструктуры Аl₀,₅CoCuCrNiFe в изученном интервале температур. Впервые наблюденное структурное превращение вблизи Т ~ 160 К отнесено к мартенситному типу

Influence of electron irradiation on the structure evolution and creep of Zr1Nb alloy at 380 °C

The effect of electron irradiation on the evolution of the structure and creep of the samples Zr1Nb alloy of industrial production and samples obtained by the IPD method were studied. It was shown that irradiation with electrons with a dose not exceeding D = 5∙10¹⁹ сm⁻² does not affect the plastic deformation mechanisms of the industrial Zr1Nb alloy, as a result of which its high thermomechanical and radiation stability is maintained. Irradiation by electrons with an energy of E = 10 MeV and doses of D = 6∙10¹⁷ and 5∙10¹⁹ сm⁻² does not change the character of the deformation nanostructure of the Zr1Nb alloy, but initiates return processes in grain boundaries and boundary regions and cause the changes in crystalline anisotropy of GPU lattice, which leads to softening of the material during creep at 380 °C.Вивчено вплив електронного опромінення на еволюцію структури та повзучість сплаву Zr1Nb промислового виробництва і отриманого методом ІПД. Показано, що опромінення електронами з дозою, яка не перевищує D = 5∙10¹⁹ см⁻², не впливає на механізми пластичної деформації промислового сплаву Zr1Nb, внаслідок чого зберігається його висока термомеханічна та радіаційна стійкість. Опромінення електронами з енергією E = 10 МеВ і дозами D = 6∙10¹⁷ і 5∙10¹⁹ см⁻² не змінює характер деформаційної наноструктури сплаву Zr1Nb, але ініціює зворотні процеси в межах зерен і приграничних областях, викликає зміни кристалічної анізотропії ГПУ-ґратки, що призводить до знеміцнення матеріалу в процесі повзучості при 380 °С.Изучено влияние электронного облучения на эволюцию структуры и ползучесть сплава Zr1Nb промышленного производства и полученного методом ИПД. Показано, что облучение электронами с дозой, не превышающей D = 5∙10¹⁹ см⁻², не влияет на механизмы пластической деформации промышленного сплава Zr1Nb, вследствие чего сохраняется его высокая термомеханическая и радиационная устойчивость. Облучение электронами с энергией E = 10 МэВ и дозами D = 6∙10¹⁷ и 5∙10¹⁹ см⁻² не изменяет характер деформационной наноструктуры сплава Zr1Nb, но инициирует возвратные процессы в границах зерен и приграничных областях, вызывает изменения кристаллической анизотропии ГПУ-решетки, что приводит к разупрочнению материала в процессе ползучести при 380 °С

Effect of hydrogenation on creep and structure evolution of nanocrystalline Zr1Nb alloy

The regularities of creep, mechanical characteristics, and structure evolution of Zr1Nb nanocrystalline alloy obtained by intensive plastic deformation and hydrogenated from a gaseous medium are studied. It is shown that, due to deformation under creep conditions, a small amount of zirconium hydrides is formed in the structure of the Zr1Nb alloy, which has little effect on its strength properties and ductility. The observed features of the creep characteristics are mainly due to the past relaxation of internal stresses and the corresponding structural transformations during hydrogenation and subsequent deformation.Досліджено закономірності повзучості, механічні характеристики та еволюцію структури нанокристалічного сплаву Zr1Nb, отриманого шляхом інтенсивної пластичної деформації та насиченого воднем з газового середовища. Показано, що внаслідок деформації в умовах повзучості в структурі сплаву Zr1Nb утворюється невелика кількість гідридів цирконію, що мало впливає на його міцнісні властивості та пластичність. Спостережувані особливості характеристик повзучості зумовлені в основному релаксацією внутрішніх напружень і відповідними структурними перетвореннями під час наводнювання та подальшої деформації

Effect of alternating magnetic field on creep of irradiated vessel steel 15Kh2NMFA

The influence of alternating magnetic field on the creep at 600 K of irradiated vessel steel 15Kh2NMFA was studied. Structural investigations of the steel specimens after various actions were carried out. It is shown that the effect of alternating magnetic field on the plastic flow of strengthening by irradiation steel is ambiguous. Depending on the processing mode is observed as the active development recovery processes, and increase the stability of the structure during creep.Изучено влияние переменного магнитного поля на ползучесть при 600 К облученной корпусной стали 15Х2НМФА. Проведены структурные исследования образцов стали после различных обработок. Показано, что влияние переменного магнитного поля на процессы пластического течения упрочненной облучением стали неоднозначно. В зависимости от режима обработки возможно как активное развитие возвратных процессов, так и повышение устойчивости структуры в процессе ползучести.Вивчено вплив змінного магнітного поля на повзучість зразків опроміненої корпусної сталі 15Х2НМФА при температурі 600 К. Проведено структурні дослідження зразків сталі після різних обробок. Показано, що вплив змінного магнітного поля на процеси пластичної течії зміцненої опроміненням сталі неоднозначно. Залежно від режиму обробки можливо як активний розвиток процесів повернення, так і підвищення стійкості структури в процесі повзучості

Effect of electronic radiation on the evolution of nanostructure and creep of Zr at the temperature of 670 K

The effect of electron irradiation on the creep and evolution of the zirconium nanostructure obtained by the SPD method and previously relaxed by ultrasound is studied. It has been shown that the electron irradiation (with a dose of D = 5∙10¹⁹ cm⁻² and energy E = 10 МeV) does not change the character of the deformed zirconium nanostructure, but initiates the return processes at the grain boundaries and in the border areas, which leads to the softening of the material. The previously relaxation of internal stresses by ultrasound allows one to preserve a sufficiently high level of the strength and plasticity of nanostructured Zr after electron irradiation by reducing the intensity of dynamic recrystallization and activating an additional slip system in the creep process at 670 K.Виявлено вплив електронного опромінення на повзучість та еволюцію наноструктури цирконію, що отримана методом ІПД і попередньо релаксована ультразвуком. Показано, що опромінення електронами (дозою D = 5∙10¹⁹ см⁻² і енергією E = 10 МеВ) не змінює характер деформаційної наноструктури цирконію, але ініціює релаксаційні процеси на границях зерен і в приграничних областях, що призводить до знеміцнення матеріалу під час повзучості при 670 К. Попередня релаксація внутрішніх напруг ультразвуком дозволяє зберегти достатньо високий рівень міцності та пластичності наноструктурного Zr після електронного опромінення за рахунок зниження інтенсивності динамічної рекристалізації в процесі повзучості при 670 КИзучено влияние электронного облучения на ползучесть и эволюцию наноструктуры циркония, полученной методом ИПД и предварительно релаксированной ультразвуком. Показано, что облучение электронами (дозой D = 5∙10¹⁹ см⁻² и энергией E = 10 МэВ) не изменяет характер деформационной наноструктуры циркония, но инициирует возвратные процессы на границах зерен и в приграничных областях, что приводит к разупрочнению материала в процессе ползучести при 670 К. Предварительная релаксация внутренних напряжений ультразвуком позволяет сохранить достаточно высокий уровень прочности и пластичности наноструктурного Zr после электронного облучения за счет снижения интенсивности динамической рекристаллизации в процессе ползучести при 670 К

Creep of VT1-0 alloy in different structural states

The effect of electrons irradiation with an energy of E = 10 MeV and a dose of D = 5·10¹⁹ сm⁻² on the structure evolution and creep of alloy VT1-0 in initial and nanostructured states obtained by the IPD method has been stud-ied. It is shown that, the deformation nanostructure of VT1-0 is resistant to subsequent deformation under creep conditions at T = 20 °C and is destroyed at T = 350 °C due to the development of recrystallization processes. Irradi-ation by electrons with an energy of E = 10 MeV and a dose of D = 5·10¹⁹ сm⁻² has slightly effect on the mechanical characteristics of VT1-0, both in initial and nanostructured states, but leads to the conservation and stabilization of the nanostructure during creep at T = 20 °C and to the deceleration of the process of structure transformation at T = 350 °C as a result of a decrease in the level of internal stresses.Вивчено вплив електронного опромінення з енергією E = 10 МеВ і дозою D = 5·10¹⁹ сm⁻² на еволюцію стру-ктури та повзучість сплаву ВТ1-0 у стані постачання і наноструктурном стані, отриманого методом ІПД прокаткою. Показано, що деформаційна наноструктура стійка до подальшої деформації в умовах повзучос-ті при Т = 20 °C і руйнується при Т = 350 °C внаслідок розвитку процесів рекристалізації. Опромінення елек-тронами з енергією E = 10 МеВ i дозою D = 5·10¹⁹ сm⁻² слабо впливає на механічні характеристики ВТ1-0 як у стані постачання, так і в наноструктурному стані, проте призводить до збереження і стабілізації наностру-ктури в процесі повзучості при Т = 20 °C і до уповільнення процесу трансформації структури при Т = 350 °C у результаті зниження рівня внутрішніх напружень.Изучено влияние электронного облучения с энергией E = 10 МэВ и дозой D = 5·10¹⁹ сm⁻² на эволюцию структуры и ползучесть сплава ВТ1-0 в состоянии поставки и наноструктурном состоянии, полученном методом ИПД прокаткой. Показано, что деформационная наноструктура устойчива к последующей дефор-мации в условиях ползучести при Т = 20 °C и разрушается при Т = 350 °C вследствие развития процессов рекристаллизации. Облучение электронами с энергией E = 10 МэВ и дозой D = 5·10¹⁹ сm⁻² слабо влияет на механические характеристики ВТ1-0 как в состоянии поставки, так и в наноструктурном состоянии, однако приводит к сохранению и стабилизации наноструктуры в процессе ползучести при Т = 20 °C и замедлению процесса трансформации структуры при Т = 350 °C в результате снижения уровня внутренних напряжений

Effect of low-temperature annealings on mechanical properties and evolution of nanostructured alloy Zr1Nb

The processes of internal stresses relaxation in Zr1Nb nanocrystalline alloy after low-temperature annealing were studied. The relationship of structural states obtained as a result of annealings with the regularities of development of plastic deformation at creep was established. It is shown that heat treatments of Zr1Nb nanostructured alloy, which provide the increase of the plasticity, change qualitatively the alloy structure, destruct the nanostructured state that results in decrease of the mechanical characteristics of the material and the degree of resistance to subsequent deformation during the creep at the temperature of 700 K