ИФТТМТ
Институт физики твёрдого тела, материаловедения и технологий
НАН Украины

Методики лаборатории физики прочности и пластичности


Осуществление больших пластических деформаций (в том числе в криогенных условиях) методами квазигидроэкструзии, прокатки, волочения и их сочетания.


Формирование в металлах и сплавах структур нанометрового масштаба

нанометровой масщтаб в сплавах

Зависимость среднего размера ячейки в Cu от степени деформации прокаткой при различных температурах:
Т=300 К (1),
77 К (2),
20 К (3) и 4,2 К (4).

степень дефформации прокаткой

Распределение ячеек по размеру в Zr, деформированном прокаткой при 300 К (e=3,9)

Характеристики наноструктурных образцов Zr и Zr1Nb

Материал D,нм Nd, см2
Плотность дислокаций
Cv 102 Объёмная доля границ
Zr 82 3.4x1010 4.3
ZrlNb 61 1.5x1011 3.4


Эффекты упрочнения

Дополнительное упрочнение аустенитной стали при комбинированной деформации с различными эпюрами в криогенных условиях

Эффекты упрочнения

Зависимость микротвердости стали Х18Н10Т от степени деформации волочением при 77 К (1), квазигидроэкструзией при 77 К (2) и их сочетании (3); E1 и E2 – доли деформации волочением и квазигидроэкструзией, соответственно.

Увеличение характеристик прочности аустенитной стали в результате больших криогенных деформаций квазигидроэкструзией

микротвёрдость стали

Зависимость предела текучести при 300 К образцов стали Х18Н10Т от степени деформации квазигидроэкструзией при 300 К (1), 77 К (2) и 20,4 К (3).



электронограмма стали Х18Н10Т

Применение противодавления препятствует нарушению сплошности материалов с низкой пластичностью, деформируемых методом криогенной квазигидроэкструзии (сталь ст50, Т=77 K).



структура нанометрового масштаба

Микроструктура (а) и электронограмма (б) стали Х18Н10Т после квазигидроэкструзии при 77 К на 45% и последующего отжига при 750 К.



Механические испытания на растяжение и сжатие в области температур 4,2….1000 К


охрупчивание хрома

Охрупчивание хрома при низких температурах.
Температурные зависимости предела текучести σТ и напряжения хрупкого разрушения σf (штриховая линия) монокристаллического хрома ориентации.



структура нанометрового масштаба

Микроструктура поверхности разрушения сплава ВХ-2К (а) и монокристалла хрома (б) в области вязко-хрупкого перехода. Охрупчивание хрома при низких температурах.



Магнитные и ультразвуковые обработки конструкционных и функциональных материалов

Проявление релаксационных эффектов в конструкционных материалах в результате ультразвукового и магнитного воздействия

Увеличение ударной вязкости и снижение температуры вязко-хрупкого перехода сварного соединения корпусной стали 15Х2НМФА в результате воздействия переменного магнитного поля

ударная вязкость

Температурные зависимости ударной вязкости стандартных образцов Шарпи основного материала (1), сварного соединения до магнитной обработки (2) и после обработки (3).

Увеличение ударной вязкости корпусной стали 15Х2НМФА в результате ультразвукового воздействия

стали 15Х2НМФА

Температурная зависимость ударной вязкости образцов Шарпи стали в состоянии поставки (1) и после ультразвукового воздействия (2).

Влияние режимов ультразвукового воздействия на изменение микротвердости наноструктурного сплава Zr-2,5Nb

ультразвуковое воздействие

Зависимость Нμ от экспозиции ультразвукового воздействия для УЗ=200 МПа (1) и УЗ=85 МПа (2).



Проявление релаксационных эффектов в функциональных материалах в результате ультразвукового воздействия

Увеличение механической устойчивости металлооксидного соединения YBaCuO

УЗ воздействия

Зависимость предела прочности от продолжительности УЗ воздействия:
1. TТУЗВ = 373 К;
2. TТУЗВ= 573 К.

Увеличение критических токов технических сверхпроводников

критический ток

Полевые зависимости плотности критического тока многожильного (n=55) сверхпроводящего провода на основе Nb3Sn:
(1) – исходное состояние;
после УЗ воздействия при 300 К (2) и 77 К (3).


Ползучесть в области температур 4,2…..700 К

Проявление структурной неустойчивости и эффектов магнитной обработки в изменении скорости ползучести облученной корпусной стали

при Т=600

Зависимости скорости ползучести при Т=600 К от напряжения для корпусной стали:
1-cостояние поставки;
2- облучение электронами E=10 МэВ, D=5x1019 см-2;
3 – облучение + выдержка в переменном магнитном поле H=700 Э,2 ч;
4 – облучение + выдержка в переменном магнитном поле H=700 Э, 3ч;
5 - облучение +обработка в пульсирующем режиме

Влияние режимов механико-термических обработок на ползучесть циркония

механико-термические обработки

Зависимости скорости ползучести при Т=300 К (1,2,3) и 700 К (4,5,6) от напряжения для циркония:
1,4 – после прокатки при 300 К, е=2,5 и отжига при 800 К;
2,5 – после прокатки при 300 К, е=2,5 и закалки;
3,6 – после прокатки при 100 К, е=2,5 и отжига при 800 К.



Малоамплитудная (знакопеременный консольный изгиб ) и малоцикловая (знакопеременное кручение) усталость в области температур 4,2…..400 К

Влияние температуры испытаний на малоамплитудную усталость Zr и сплава Zr1Nb

при Т=600

Кривые усталости сплава Zr1Nb (1, 2) и Zr (3,4) при испытаниях на знакопеременный консольный изгиб при 293 К (1,3) и 77 К (3,4)





механико-термические обработки

Структура поверхности вблизи места разрушения образца из сплава Zr1Nb после усталостных испытаний при 293 К с амплитудой напряжений σа = 500 МПа



Измерение низкочастотного внутреннего трения и упругих модулей в области температур 4,2…..1000 К

Разложение на пики экспериментальных кривых внутреннего трения ультрамелкозернистого (УМЗ) титанового сплава ВТ6, деформированного прокаткой при 77 К на 60 %

внутреннее трение

Температурная зависимость
декремента затухания.

Уменьшение модуля сдвига титанового сдвига сплава ВТ6 в результате криогенных (77 К) деформаций

сплав ВТ6

Температурные зависимости модуля сдвига:
1 - УМЗ состояние;
2 - после прокатки на 42%;
3 - после прокатки на 60%;
4 - после квазигидроэкструзии на 20%.



Измерение электросопротивления в интервале температур 4,2….700 К и расчеты микроскопических параметров металлов; металлография и трансмиссионная микроскопия


ультрозвуковое воздействие

Микроструктура деформированного монокристалла хрома.
Зарождение трещины в месте пересечения двойников (а);
остановка трещины на границе двойника (б);
при встрече с другой трещиной (в);
релаксация напряжений в устье трещины двойникованием (г);
скольжением (д).

двойники

Двойники (а) и микродвойники (б)в деформированном при 4,2 К цирконии



Рассчитанные с использованием характеристик температурной зависимости электросопротивления усредненные по поверхности Ферми эффективные микроскопические параметры Nb и Та в различных структурных состояниях:
λ - константа электрон-фононного взаимодействия;
Ωр – плазменная частота,
VF – фермиевская скорость,
N(0) – плотность состояний,
z – приведенная частота столкновений

Материал α Ω p, эВ VF, 108см/с N(0), сост./эВ∙атом z
Чистый Nb 1,148 9,32 0,663 1,357 0,204
Nb с примесями 1,133 9,83 0,728 1,237 1,127
Деформированный Nb 1,181 8,65 0,588 1,533 1,404
Чистый Nf 0,817 8,12 0,611 1,216 0,064
Ta с примесями 0,804 8,16 0,627 1,191 1,183


Измерение критических параметров сверхпроводников в различных структурных состояниях


токи сверхпроводника

Критические токи технических сверхпроводников на основе Nb3Sn в условиях приложения растягивающих нагрузок.
Изменения Jс многожильного (n=7225) проволочного композита при растяжении (1) и в разгруженном состоянии (2)


полевые зависимости

Изменение критических токов сверхпроводника Nb-Ti в результате отжигов при 670 К.
Зависимость Jc (Н=5 Тл, Т=4,2К) от ζ для образцов, деформированных волочением при 300 (1) и 77 К (2).


Корреляция плотности критического тока и нормальной компоненты тока для моноатомных сверхпроводников II рода.

для ниобия

Зависимости, соответствующие вязкому течению вихревой решетки, для ниобия с высокой (~1011 см-2) плотностью равномерно распределенных дислокаций:
а – плотности нормальной компоненты тока J1 (1) и плотности критического тока Jc (2) от приведенной индукции;
b - б J1/Jc от b Критические токи технических сверхпроводников на основе Nb3Sn в условиях приложения растягивающих нагрузок.

go to ISSPMT