Локализация пластического течения в гпу - сплавах циркония

С.В. Колосов, Г. Н. Нариманова, Т.М. Полетика (Томск)

В данной работе исследован характер локализации деформации в промышленных сплавах циркония Э110 (Zr-1%Nb) и Э635 (Zr - 1%Nb - 1.3%Sn - 0.4%Fe), применяемых для изготовления труб тепловыделяющих элементов ядерных реакторов. Интерес к этим ГПУ сплавам вызван тем, что характер их деформации и поведение кривых пластического течения слабо изучены. Тем не менее эти данные необходимы для выяснения закономерностей эволюции локализации пластической деформации на макро- и микроуровнях, ведущих к образованию очага разрушения, в частности, для оценки запаса технологической пластичности данных сплавов.

Плоские образцы испытывали растяжением на испытательной машине “Instron-1185” при скорости перемещения подвижного захвата 0.1 мм/мин. Одновременно с записью диаграммы деформации методом спекл-интерферометрии фиксировались поля векторов смещений. Электронно – микроскопические исследования проводили на электронном микроскопе ЭВМ- 125К.

Установлено, что кривые пластического течения рекристаллизованных сплавов циркония Э110 и Э635 являются многостадийными, причем параболическая стадия состоит из пяти подстадий, с постоянно убывающим показателем параболичности.

Методом лазерной спеклинтерферометрии установлены картины распределения фронтов локальных удлинений exx на каждой стадии кривой нагружения вплоть до образования шейки. Это позволило исследовать кинетику образования шейки в циркониевых сплавах с разными составом и структурой. Так, установлено, что скорость движения фронтов локализации деформации к месту будущей шейки зависит от показателя параболичности: чем ниже n, тем выше скорость движения фронтов локализации, при этом скорость образования шейки определяется величинами предела прочности и общей деформации до разрушения.

В результате направленного движения деформационных фронтов к одному очагу локализации и слияния с ним происходит периодическое накопление в нём деформации, что проявляется в более быстрой смене дислокационных субструктур вплоть до образования фрагментированной структуры, наблюдаемой при формировании шейки.

Таким образом, развитие пластической деформации представляет собой сложный процесс самосогласованного зарождения и движения локализованных очагов пластического течения. При этом кинетика развития локализации определяет закономерности эволюции микроструктуры, обуславливающие образование очага разрушения.