Sự tiến hóa của kết cấu tinh thể và cơ chế biến dạng trong các chu kỳ biến dạng và xử lý nhiệt lặp lại của hợp kim Uranium 6% niobi (U-6Nb)

Donald W. Brown1, Kester D. Clarke2, Bjorn Clausen1, Catherine N. Tupper3, Sven Vogel1, Eloisa Zepeda-Alarcon1
1Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, USA
2Colorado School of Mines, Golden, USA
3Materials Science and Engineering Department, Northwestern University, Evanston, USA

Tóm tắt

Sự tiến hóa của kết cấu tinh thể và biến dạng lưới của các mẫu hợp kim uranium 6% niobi được theo dõi trong quá trình thực hiện nhiều chu kỳ biến dạng và xử lý nhiệt nhằm hiểu và kiểm soát các tính chất cơ học của vật liệu sau quá trình xử lý nhiệt-cơ học. Cấu trúc vi mô bị khuyết tật nặng và cấu trúc tinh thể đối xứng thấp của U-6Nb dẫn đến nhiều cơ chế biến dạng hoạt động liên tiếp khác nhau, liên quan đến các kết cấu biến dạng đặc trưng trong khoảng biến dạng từ 0-0,15 biến dạng thực. Kết quả cho thấy khi được đun nóng lên pha γ nhiệt độ cao, phần lớn kết cấu dạng đã hình thành trong quá trình biến dạng ở nhiệt độ phòng ở pha α′′ sẽ bị xóa nhòa và thiết lập lại các cơ chế biến dạng hoạt động. Thông qua một số lượng nhỏ chu kỳ biến dạng/xử lý nhiệt với các biến dạng vừa phải, tức là ~ 0,13 cho mỗi chu kỳ, cường độ chảy của vật liệu được phục hồi về giá trị ban đầu. Tuy nhiên, tại chu kỳ thứ tư như vậy, một sự giảm cường độ được quan sát và mẫu đã thất bại.

Từ khóa

#uranium #niobium #crystallographic texture #lattice strain #deformation mechanisms #heat treatment #mechanical properties #thermomechanical processing

Tài liệu tham khảo

[1] B.W. Howlett, J. Nucl. Mater., 1970, vol. 35, pp. 278-292. [2] K. Tangri, D.K. Chaudhuri, J. Nucl. Mater., 1965, vol. 15, pp. 278-287. [3] M. Anagnostidis, M. Colombie, H. Monti, J. Nucl. Mater., 1964, vol. 26, pp. 67-76. Y. Takahashi, M. Yamawaki, K. Yamamoto, J. Nucl. Mater., 1988, vol. 154, pp. 141-144. J.G. Speer, D.V. Edmonds, Acta Metall., 1988, vol. 36, pp. 1015-1033. [6] E. Kahana, M. Talianker, A. Landau, J. Nucl. Mater., 1997, vol. 246, pp. 144-149. K.H. Eckelmeyer, A.D. Romig, L.J. Weirick, Metall. Trans. A, 1984, vol. 15, pp. 1319-30. J. Koike, M.E. Kassner, R.E. Tate, R.S. Rosen, Journal of Phase Equilibria, 1998, vol. 19, pp. 253-60. R.D. Field, D.J. Thoma, P.S. Dunn, D.W. Brown, C.M. Cady, Philos. Mag. A, 2001, vol. 81, pp. 1691-1724. R.A. Vandermeer, Acta Metall., 1980, vol. 28, pp. 383-393. R.J. Jackson (1970). Report RFP-1535. Rocky Flats Division, The Dow Chemical Company. [12] H.L. Yakel, in: J.J. Burke, D.A. Colling, A.E. Gorum, J. Greenspan (Eds.) Physical Metallugy of Uranium Alloys :Third Army Materials Technology Confernece, Brook Hill Publishing Company, Vail, Colorado, 1974, pp. 259-307. [13] J. Lehmann, R.F. Hills, J. Nucl. Mater., 1960, vol. 2, pp. 261-268. [14] B.A. Hatt, J. Nucl. Mater., 1966, vol. 19, pp. 133-141. D.W. Brown, M.A.M. Bourke, P.S. Dunn, R.D. Field, M.G. Stout, D.J. Thoma, Metall. Mater. Trans. A, 2001, vol. 32, pp. 2219-28. C.N. Tupper, D.W. Brown, R.D. Field, T.A. Sisneros, B. Clausen, Metall. Mater. Trans. A, 2012, vol. 43A, pp. 520-30. R.A. Vandermeer, J.C. Ogle, W.B. Snyder, Scr. Metall., 1978, vol. 12, pp. 243-48 R.A. Vandermeer, J.C. Ogle, W.G. Northcutt, Metall. Trans. A, 1981, vol. 12, pp. 733-741. [19] D.A. Carpenter, R.A. Vandermeer, Adv. X-Ray Anal., 1985, vol. 26, pp. 307-312. [20] D.W. Brown, M.A.M. Bourke, P.S. Dunn, R.D. Field, M.G. Stout, D.F. Teter, D.J. Thoma, S.C. Vogel, in: S. Bhatia, P. Khalifah, D. Pochan, P. Radaelli (Eds.) Materials Research Society Fall Meeting, Materials Research Society, Boston, MA, 2005, pp. 205-210. [21] A.S. Sastri, M.J. Marcinkowski, Metallurgical Society of American Institute of Mining, Metallurgical and Petroleum Engineers–Transactions, 1968, vol. 242, pp. 2393-2398. [22] R.V. Krishnan, L.C. Brown, Metall. Trans., 1973, vol. 4, pp. 423-429. [23] T.A. Schroeder, I. Cornelis, C.M. Wayman, Metall. Trans. A, 1976, vol. 7A, pp. 535-553. D.H. Wood, J.W. Dini, H.R. Johnson, J. Nucl. Mater., 1983, vol. 114, pp. 199-207. R.E. Hackenberg, D.W. Brown, A.J. Clarke, L.B. Dauelsberg, R.D. Field, W.L. Hults, A.M. Kelly, M.F. Lopez, D.F. Teter, D.J. Thoma, T.J. Tucker, C.J. Vigil, H.M. Volz (2007). Report LA-14327. Los Alamos National Lab. [26] R.E. Hackenberg, G.M. Hemphill, R.T. Forsyth, P.A. Papin, A.M. Kelly, T.J. Tucker, R.M. Aikin, Jr., D.J. Alexander, M.F. Lopez, A.J. Clarke, Mater. Sci. Forum, 2017, vol. 879, pp. 665-670. [27] M.A.M. Bourke, D.C. Dunand, E. Ustundag, Appl. Phys. A, 2002, vol. A74, pp. S1707-S1709. N. Shi, M.A.M. Bourke, J.A. Roberts, J.E. Allison, Metall. Mater. Trans. A, 1997, vol. 28, pp. 2741-53. H. Wang, B. Clausen, C.N. Tome, P.D. Wu, Acta Mater., 2013, vol. 61, pp. 1179-88. S.C. Vogel, C. Hartig, L. Lutterotti, R.B. Von Dreele, H.R. Wenk, D.J. Williams, Powder Diffr., 2004, vol. 19, pp. 65-68. [31] S. Takajo, S.C. Vogel, J. App. Crys., 2018, vol. 51, pp. 895-900. R.J. Jackson, D.V. Miley, ASM Trans, 1968, vol. 61, pp. 336-43. A.C. Larson, R.B. Von Dreele (1986). Los Alamos National Lab. [34] P.W. Stephens, J. App. Crys., 1999, vol. 32, pp. 281-289. [35] R.B. Von Dreele, J. App. Crys., 1997, vol. 30, pp. 517-525. R.E. Hackenberg, R.M. Aikin, J.A. Balog, B.L. Bingham, R. Casey, A. Casteel, I. Cordova, R. Forsyth, F.G. Garcia, D. Guidry, D.L. Hammon, W.L. Hults, D.R. Korzekwa, A.M. Kelly, M.W. Kolby, K.A. Lao, J.C. Lashley, M.F. Lopez, R.J. McCabe, D.E. Nye, P.A. Papin, S.W. Quintana, J.L. Smith, D.F. Teter, D.J. Thoma, T. Tucker, P.K. Tubesing, R.R. Trujillo, C.J. Vigil, H.M. Volz (2007). Los Alamos National Laboratory. D.W. Brown, M.A.M. Bourke, R.D. Field, W.L. Hults, D.F. Teter, D.J. Thoma, S.C. Vogel, Mater. Sci. Eng. A 2006, vol. 421, pp. 15-21. B. Clausen, C.N. Tome, D.W. Brown, S.R. Agnew, Acta Mater., 2008, vol. 56, pp. 2456- 2468. A.J. Clarke, D.W. Brown, B. Clausen, T.A. Sisneros, R.D. Field, Metall. Mater. Trans. A, 2020, vol. 51A, pp. 1614-24. [40] C.M. Cady, G.T. Gray, III, S.R. Chen, R.D. Field, D.R. Korzekwa, R.S. Hixson, M.F. Lopez, J. Phys. IV, 2006, vol. 134, pp. 203-208. A.J. Sunwoo, D.S. Hiromoto, J. Nucl. Mater., 2004, vol. 327, pp. 37-45. R.D. Field, D.W. Brown, D.J. Thoma, Phil. Mag., 2005, vol. 85, pp. 1441-57. B. Clausen, M. Bourke, Metall. Mater. Trans. A, 2001, vol. 32A, pp. 691-694.