Features of formation of crystallographic texture and properties in Ti-3Al-2.5V titanium alloy during tubes manufacture

Texture formation processes at all technological stages of tube manufacture were considered. It has been established that at the stage of hot deformation and manufacture of TREX tubes, tangential and radial textures are formed, a large share of tangential component of the texture. Influence of main factors of the technological process on formation of texture and properties was established. Conditions for formation of a maximum amount of radial texture in tubes which ensure improvement of service properties of tubes were determined. To create maximum amount of radial texture in tubes, total reduction rate in passes and the wall to diameter reduction ratio (factor Q) are important. The reduction rate should be increased, especially in the last passes, to 75…85%. Heat treatment (stress relief annealing) practically does not change the tube texture.Розглянуто процеси текстуроутворення на всіх технологічних етапах виготовлення труб. Встановлено, що на стадії гарячій деформації і виготовлення трекс труб формуються тангенціальна та радіальна текстури, причому частка тангенціальної текстури більша. Визначено вплив основних факторів технологічного процесу на формування текстури та властивостей. Встановлені умови утворення максимальної кількості радіальної текстури в трубах, що забезпечує підвищення експлуатаційних властивостей труб. Для створення в трубах максимальної кількості радіальної текстури важливими є загальна міра деформації, а також співвідношення деформації по стінці та діаметру (фактор Q). Слід збільшити загальну міру деформації, особливо на останніх проходах до 75…85%. Термічна обробка (відпал для зняття напружень) практично не змінює текстури труб.Рассмотрены процессы текстурообразования на всех технологических этапах изготовления труб. Установлено, что на стадии горячей деформации и изготовления трэкс труб формируются тангенциальная и радиальная текстуры, причем доля тангенциальной составляющей текстуры больше. Определено влияние основных факторов технологического процесса на формирование текстуры и свойств. Установлены условия образования максимального количества радиальной текстуры в трубах, что обеспечивает повышение эксплуатационных свойств труб. Для создания в трубах максимального количества радиальной текстуры важными являются общая степень деформации в проходах и соотношение деформации по стенке и диаметру (фактор Q). Следует увеличить общую степень деформации, особенно на последних проходах до 75…85%. Термическая обработка (отжиг для снятий напряжений) практически не изменяет текстуру труб

Fractal model of estimating quality of cold worked fuel cladding tubes

A possibility was considered concerning estimation of grain anisomery in the structure of fuel cladding tubes of corrosion-resistant 026Cr16Ni15Mo3Nb steel of austenitic class rolled according to two flow charts: regular and intensive technologies using fractal formalism. Role of grain boundary hardening during cold plastic deformation was analyzed by studying the effect of the fractal dimension of grains D and their boundaries Dg on σ₀.₂, σw, and δ₅. The best correlation among those that were considered was observed between relative elongation and fractal dimensions of the grain structure (R² = 0.90). The smallest correlation was observed with the yield stress (R² = 0.64). It is because of variation of plastic flow processes towards a decrease in the degree of hardening in the material rolled according to the intensive technology. Cold deformation results in refining of the average grain size from 15.50 to 15.42 µm. In this case, extent of the grain boundary length L increased by 17.62% at an iteration step δ commensurate with the average grain size which is indicated by a change in the fractal dimension according to L ∼ δ¹⁻ᴰ. Degree of the grain structure inhomogeneity was estimated using ratios of self-similarity of regions of fractal dimensions of the structure. The obtained results on the level of mechanical properties of fuel cladding tubes made of austenitic steel indicate advantage of the intensive technology over regular one that was confirmed by results of fractal modeling.Розглянуто можливість оцінки різнозернистості структури труб-оболонок твел з корозійно-стійкої сталі аустенітного класу 026Х16Н15М3Б, прокатаних за двома технологічними схемами, яка діє зараз та за інтенсивною технологією, із застосуванням фрактального формалізму. Проаналізовано роль зернограничного зміцнення при холодній пластичній деформації на прикладі дослідження впливу фрактальної розмірності зерен D і їх границь Dg на σ₀.₂, σw і δ₅. Встановлено, що найкраща кореляція серед розглянутих спостерігається між відносним подовженням і фрактальними розмірностями зеренної структури (R² = 0.90), а найменша – з межею плинності R² = 0.64, що обумовлено зміною процесів пластичної течії матеріалу, що прокатаний за інтенсивною технологією, в сторону зниження ступеня зміцнення. Холодна деформація призводить до подрібнення середнього розміру зерен з 15,50 до 15,42 мкм. При цьому збільшується протяжність довжини границь зерен L на 17,62 % при кроці ітерації δ порівнянним із середнім розміром зерна, що фіксується зміною фрактальної розмірності згідно з L ∼ δ¹⁻ᴰ. За допомогою співвідношень областей самоподібності фрактальних розмірностей зерен структури оцінено ступінь її неоднорідності. Отримані результати за рівнем механічних властивостей оболонок твел з аустенітної сталі вказують на перевагу інтенсивної технології перед штатною, що підтверджується результатами фрактального моделювання.Рассмотрена возможность оценки разнозернистости структуры труб-оболочек твэл из коррозионностойкой стали аустенитного класса 026Х16Н15М3Б, прокатанных по двум технологическим схемам – действующей и интенсивной, с применением фрактального формализма. Проанализирована роль зернограничного упрочнения при холодной пластической деформации на примере исследования влияния фрактальной размерности зерен D и их границ Dg на σ₀.₂, σw и δ₅. Установлено, что наилучшая корреляция среди рассматриваемых характеристик наблюдается между относительным удлинением и фрактальными размерностями зеренной структуры (R² = 0.90), а наименьшая – с пределом текучести R² = 0.64, что обусловлено изменением процессов пластического течения прокатываемого материала по интенсивной технологии в сторону снижения степени упрочнения. Холодная деформация приводит к измельчению среднего размера зерен с 15,50 до 15,42 мкм. При этом увеличивается протяженность длины границ зерен L на 17,62% при шаге итерации δ, соизмеримым со средним размером зерна, что фиксируется изменением фрактальной размерности согласно L ∼ δ¹⁻ᴰ. С помощью соотношений областей самоподобия фрактальных размерностей зеренной структуры оценена степень ее неоднородности. Полученные результаты по уровню механических свойств оболочек твэл из аустенитной стали указывают на преимущество интенсивной технологии перед штатной, что подтверждается результатами фрактального моделирования