Istota umocnienia osnowy dyspersyjnymi cząstkami tlenków dla zahamowania procesu pełzania w wysokiej temperaturze.

Wasilkowska, A.; Czyrska-Filemonowicz, A.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Istota umocnienia osnowy dyspersyjnymi cząstkami tlenków dla zahamowania procesu pełzania w wysokiej temperaturze.

Autorzy

Wasilkowska A. , Czyrska-Filemonowicz A.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Importance of oxide dispersion strengthening for creep detain at high temperatures.

Języki publikacji

Abstrakty

Umocnienie żaroodpornych stopów dyspersyjnymi cząstkami tlenków wpływa korzystnie na ich charakterystykę pełzania. Zahamowanie pełzania pochodzi od niekoherentnych cząstek tlenków działających jako przeszkody zakotwiczające dyslokacje. Wyznaczenie naprężenia krytycznego pełzania obejmuje odpowiednie próby mechaniczne, dla uściślenia zależności prędkości odkształcenia od naprężenia przy stałej temperaturze. Opis mikroprocesów odkształcenia, takich jak mechanizm Orowana, wspinanie, aktywowane cieplnie oderwanie dyslokacji od cząstek, opiera się na bezpośrednich badaniach oddziaływania dyslokacji z cząstkami za pomocą mikroskopu elektronowego. Wyniki otrzymane na ferrytycznych stopach (np. INCOLOY MA 956) wskazują, że wytrzymałość na pełzanie maleje znacznie w pośrednim zakresie temperatur wskutek procesów cieplnych ułatwiających zdrowienie dyslokacji. W temperaturach 0,5/0,7 Tm na prędkość pełzania można wpływać obniżając naprężenie poniżej wartości krytycznej. Przy dużych i pośrednich naprężeniach niezależny wpływ na umocnienie odgrywają: zakotwiczenie dyslokacji, umocnienie przez roztwór stały i wspinanie dyslokacji. W pobliżu naprężenia krytycznego, dużą wrażliwość prędkości pełzania na naprężenie można dobrze opisać równaniem pełzania Roeslera-Arta. Przy małych naprężeniach odkształcenie stopu jest zlokalizowane i zachodzi przez kolektywny ruch dyslokacji. Zdaniem autorek, mniejsza wrażliwość prędkości pełzania na naprężenie przy małych naprężeniach jest spowodowana zjawiskami atermicznymi, typu łatwego poślizgu w obszarach o mniejszej gęstości cząstek.

Dispersion strengthening of the heat-resitant alloys is beneficial for their creep characteristics. The detain of creep is caused by incoherent oxide particles acting as pinning barriers for dislocations. Determination of a threshold stress for creep demands mechanical testing revealing a dependence of creep rate from the stress at constant temperature. The description of deformation microprocesses like Orowan mechanism, climb, thermally activated detachment of dislocations from the particles, is based on observations of dislocation-particle interaction in electron microscope. Studies on ferritic alloys (e.g. INCOLOY MA956) show fall-down of the creep resistance in intermediate temperatures due to the thermally activated dislocation recovery. At temperatures of 0,5-0,7 Tm the strain rate can be varied by changing the stress below its critical value. In high stresses are activated dislocation pinning, solid solution hardening and climb over particles. Near the critical stress, a high stress sensitivity of a strain rate can be modelled using the Roesler-Arzt equation. Low stresses cause localized deformation, where collective motion of dislocations take place. In our opinion, the smaller stress sensitivity of the strain rate at low stresses is caused by athermal processes like, the easy glide of dislocations in areas of lower particle density.

Słowa kluczowe

umocnienie cząstki tlenków dyspersyjne tlenki pełzanie wytrzymałość na pełzanie temperatura wysoka stop żaroodporny zahamowanie pełzania odkształcenie

strengthening oxide dispersion creep creep resistance high temperature heat-resistant alloys detain of creep deformation

Wydawca

Wydawnictwo SIGMA-NOT

Czasopismo

Inżynieria Materiałowa

Rocznik

2002

Tom

R. XXIII, nr 4

Strony

168--172

Opis fizyczny

Bibliogr. 41 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Wasilkowska A.

Max Planck Institut fuer Mikrostrukturphysik, Halle, Niemcy

autor

Czyrska-Filemonowicz A.

Wydział Metalurgii Inżynierii Materiałowej AGH w Krakowie

Bibliografia

1. Arzt E.: Creep of Dispersion Strengthened Materials: A Critical Assesment, Res. Mechanica 31 (1991) 399
2. Raj S. V.: Creep and Fracture of Dispersion-Strengthened Mate rials, w Mechanical Properties of Metallic Composites, Shojiro Ochiai (Ed), Marcel Dekker Inc., 1994, str. 97
3. McLean M.: On the Threshold Stress for Dislocation Creep in Particle Strenthened Alloys, Acta Met. 33 (1985) 545
4. Nardone V. C., Matejczyk D. E., Tien J. K.: The threshold stress depature side pinning of dislocations by dispersoids, Acta metal 32 (1984) 1509
5. Haghi M., Anand L.: High Temperature Deformation Mechanisms Constitutive Equation for the Oxide Dispersion Strenthened Superalloy MA956, Metallurgical Transactions A, 21A (1990) 353
6. Gibeling J. C., Nix W. D.: The Description of Elevated Tem perature Deformation in Terms of Threshold Stresses and Back Stresses, A Review, Mater. Sci. Eng. 45 (1980) 123
7. Kocks U. F., Argon A. S., Ashby M. F.: Thermodynamics and kinetics of slip, Pergamonn Press Ltd., 1975
8. Suzuki T., Takeuchi S., Yoshinaga H.: Dislocation Dynamics and Plasticity, Springer-Verlag, 1991
9. Yoshinaga H.: High Temperature Deformation Mechanism in Metals and Alloys, Materials Transactions JIM 34 (1993) 635
10. Scatergood R. O, Bacon D. J.: The Orowan mechanism in anisotropic crystals, Phil. Mag 31 (1975) 179
11. Dollar M., Gorczyca S.: Wpływ cząstek drugiej fazy na umocnienie metali i stopów, Hutnik 9 (1983) 333
12. Brown B., Ham R. K.: Strengthening Methods in Crystals, Kelly A, Nicholson R. B. (ed), Elsevier, Amsterdam, 1971, str. 9
13. Shewfelt R. S., Brown L. M: High-temperature strength of dispersion-hardened single crystals. II Theory, Phil. Mag. 35 (1977) 945 (1977) 945
14. Holbrook J. D., Nix W. D.: Edge Dislocation Climb Over NonDeformable Circular Inclusion, Met. Trans 5 (1974) 1033
15. Reppich B: Particle Strenthening, w Materials Science and Technology, vol 6, H. Mughrabi, (red). VCH, 1993, str. 311
16. Preston J., Wilshire B., Little E. A.: Dislocation Particle Interactions in an Oxide-Dispersion-Strengthened Ferritic Steel, Scripta Met. 25 (1991)183
17. Czyrska-Filemonowicz A., Wróbel M., Dubiel B., Ennis P. J.: Transmission Electron Microscopy Study of Dislocation-Dispersoid Interaction in Deformed Incoloy MA956, Scripta Met. 32 (1995) 331
18. Wasilkowska A.: Żaroodporność i żarowytrzymałość stopów ODS korelacja własności ze zmianami mikrostruktury, praca doktorska, AGH Kraków, 1998
19. Morris-Munos M. A.: Creep deformation of oxide-dispersionstrengthened Fe-40A1 intermetallics: thermal and athermal contributions, Intermetallics 7 (1999) 653
20. Schröder J. H., Arzt E.: Electron-Microscopic Investigations of Dispersion-Strengthened Superalloys, Prakt. Met. 25 (1988) 264
21. Häussler D., Reppich B., Bartsch M., Messetschmidt U.: Interaction processes between dislocation and particles in the ODS nickel-base superalloy INCONEL MA754 studied by means of in situ straining in an HVTEM, Mater. Sci. Eng. A309-310 (2001) 500
22. M., Cowley J.: Particle dislocation interaction in a dispersion strengthened tungsten alloy at ultrahigh temperatures, Scripta Met et Mater. 28 (1993) 307
23. Srolowitz D. J., Luton M. J., Petkovic-Luton R., Barnett D. M., Nix D.: Diffusionally modified dislocation-particle elastic interaction, Acta Met. 32 (1984) 1079
24. Arzt E., Wilkinson D. S.: Threshold Stress for Dislocation Climb Hard Particles: The Effect of an Attractive Interaction, Acta 34 (1986) 1893
25. Rösler J., Arzt E.: A New Model-Based Creep Equation for Dispersion Strengthened Materials, Acta Met. et Mat. 38 (1990) 671
26. Reppich B.: On the attractive particle-dislocation interaction idispersion-strengthened material, Acta Mater 46 (1998) 61
27. Orlova A., Čadek J.: On Rösler and Arzt’s New Model of Creep in Dispersion Strengthened Alloys, Acta Met. et Mat. 40 (1992) 1865
28. Schuster H., Herzog R., Czyrska-Filemonowicz A.: Iron-base oxide dispersion strengthened alloys: tensile and creep behaviour and its modeling, Metallurgy and Foundry Engineering 21 (1995) 273-286
29. Behr R., Mayer J., Arzt E.: TEM investigations of the superdisocations and their interaction with particles in dispersion strengthened intermetallics, Intermetallics 7 (1999) 423
30. Dubiel B., Czyrska-Filmonowicz A.: Żarowytrzymałe i żaroodporne stopy umocnione dyspersyjnie cząstkami tlenków (stopy ODS), Inżynieria Materiałowa 1 (2000) 20
31. Inco MAP MA956 – informacja producenta stopu
32. Wróbel M., Schwarze D., Dubiel B., Ennis P. J., Czyrska-Filemonowicz A.: Microstructure and Mechanical properties of the Oxide Dispersion Strengthened INCOLOY MA956, Archives of Metallurgy 40 (1995) 447
33. Dubiel B., Osuch W., Wróbel M., Ennis P. J., Czyrska-Filemonowicz A.: Correlation of the Microstructure and the Tensile Deformation of Incoloy Alloy MA956, Journ. Mat. Proc. Tech. 53 (1995) 121
34. Normy PN-76, oraz DIN 50118
35. Wasilkowska A., Ennis P. J., Czyrska-Filemonowicz A.: Microstructural changes of INCOLOY alloy MA 956 caused by creep deformation, Materiały konferencji „Central European and World Connection Electric Power Industry Forum’ 95”, 12-14.10.1995, Kraków
36. Messerschmidt U.: In situ Straining Experiments in the High Voltage Electron Microscope to Study Precipitation Hardening, Z. Metallkd. 84 (1993) 391
37. Messerschmidt U., Baither D., Bartsch M., Baufeld B., Geyer B., Guder S., Wasilkowska A., Czyrska-Filemonowicz A., Yamaguchi M., Feuerbacher M., Urban K. et al.: High-Temperature In-Situ Straining Experinents in the High-Voltage Electron Microscope, Microscopy and Microanalysis 4 (1998) 226
38. Bartsch M., Wasilkowska A., Czyrska-Filemonowicz A., Messer schmidt U.: Dislocation dynamics in the oxide dispersion strenghened alloy INCOLOY MA956, Materials Science and Engineering A272 (1999) 152
39. Wasilkowska A., Bartsch M., Häussler D., Reppich B., Messer schmidt U., Czyrska-Filemonowicz A.: In situ tensile tests in an HVTEM – a powerful method to investigate dislocation motion in ODS alloys, Metallurgy and Foundry Engineering 26 (2000) 247
40. Wasilkowska A., Herzog R., Czyrska-Filemonowicz A.: Quantitative Microstructural TEM Investigations of ODS Alloy PM2000 after High Temperature Creep Deformation, Archives of Metallurgy 42 (1997) 89-99
41. Herzog R., Schubert F., Nickel H., Schuster H.: High-Temperature of the Iron-Base ODS Alloy PM2000 and its Modelling, w ,,Microstructure and Mechanical properties of metallic High-Temperature Materials”, Mughrabi H. i wsp. (red.), WILEY-VCH, 1999, p. 495

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BOS5-0004-0078