Microstructure of warm worked Zircalloy-4

• Autorzy: Paul H. , Darrieulat M. , Vanderesse N. , Lityńska L. , Miszczyk M.

Warianty tytułu

PL

Mikrostruktura stopu Zircalloy-4 przetwarzanego w podwyższonych temperaturach

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The microstructure of commercial purity Zircalloy-4 (Zry-4) compressed at temperatures 650°C and 750°C up to strains of 0.8 was characterized over a wide range of scales, using optical metallography, scanning (SEM) and transmission (TEM) electron microscopy. The typical microstructure after warm deformation consisted of the α-phase matrix and the second phase particles (SPP) enriched in Fe and Cr. Two kinds of these particles were observed. The large isolated SPP were situated along boundaries of lamellae of α-phase, whereas very fine intermetallic particles were nearly homogeneously distributed inside the lamellae. The intensity of recrystallization was main factor deciding on microstructure development in this material. The efficiency of that process increased quite rapidly with temperature or decreasing strain rate. The appearance of twins was the second important feature of the "warm deformed" structure with the prevailing {1102} - type system of twins. They were occasionally observed in all samples after the deformation at 650°C and 750°C temperatures.

PL

W pracy dokonano wieloskalowej charakterystyki mikrostruktury stopu Zircalloy-4 przerabianego plastycznie w zakresie pośrednich temperatur, tj. 650°C-750°C, w zakresie odkształceń logarytmicznych do 0.8, z wykorzystaniem technik mikroskopii optycznej oraz skaningowej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej. W obrazie mikrostruktury obserwowano płytki fazy α oraz wydzielenia cząstek drugiej fazy wzbogaconoej w Fe oraz Cr. Obserwowano dwa typy wydzieleń. Duże izolowane cząstki usytuowane były wzdłuż granic płytek fazy α, podczas gdy wydzielenia dyspersyjne rozmieszczone były równomiernie w strukturze stopu. Głównym parametrem który decydował o zróżnicowaniu w strukturze stopu była intensywność zachodzenia procesu rekrystalizacji, która silnie uzależniona była od temperatury i prędkości odkształcenia. Drugim istotnym zjawiskiem obserwowanym po odkształceniu w obydwu temperaturach było pojawienie się obszarów zbliźniaczonych, przy czym dominował system zbliźniaczenia na płaszczyźnie {1102}.

Słowa kluczowe

EN

Zircalloy-4; microstructure; twinning; second phase particles; hot deformation

PL

Zircalloy-4; mikrostruktura; cząstki drugiej fazy; deformacja cieplna; bliźniakowanie

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 55, iss. 4
• Strony: 1007--1019
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Paul H.

autor

Darrieulat M.

autor

Vanderesse N.

autor

Lityńska L.

autor

Miszczyk M.

• Institute of Metallurgy and Materials Science, PAS, Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] C. Chauvy, P. Barberis, F. Montheillet, Microstructure transformation during warm working of β-treated lamellar Zircaloy-4 within the upper α-range. Mat. Sci. Eng. A, 431, 59-67 (2006).
• [2] C. Chauvy, Traitments thermomechaniques dans le haut domaine α du Zircaloy-4 trempe-β, PhD. Thesis, Ecole Nationale Superieure des Mines de Saint Etienne (2005).
• [3] J. Crépin, T. Bretheau, D. Caldemaison, Plastic deformation mechanisms of β-treated zirconium. Acta metall. mater. 43, 3709-3719 (1995).
• [4] J. W. Christian, S. Mahajan, Deformation twinning. Progress in Materials Science, 39, 1-157 (1995).
• [5] J. J. Fundenberger, M.J. Philippe, C.S. Esling, Mechanical twinning at high temperatures in some hexagonal alloys. Scripta Metall. et Mater. 24, 1215-1220 (1990).
• [6] C. Lemaignan, A. T. Motta, Zirconium Alloys in Nuclear Applications, Nuclear Engineering Department, The Pensylvania University, PA, 16802 (1992).
• [7] R. E. Logé, J. W. Signorelli, Y. B. Chastel, M. Y. Perrin, R. A. Lebensohn, Sensitivity of αZy-4 high temperature deformation textures to the β-quenched precipitate structure and to recrystallization: application to hot extrusion. Acta Mater. 48, 3917-3930 (2000).
• [8] A. R. Massih, T. Anderson, P. Witt, M. Dahlbäck, M. Limbäck, Effect of quenching rate to β-to-α phase transformation structure in zirconium alloy. J. Nucl. Mater. 322, 138-151 (2003).
• [9] A. Morawiec, Automatic orientation determination from Kikuchi patterns, J. Applied Crystal. 32, 788-798 (1999).
• [10] H. Paul, TEM Orientation imaging in characterization of texture changes in fcc metals Advanced Engineering Materials, in print (2010).
• [11] S. G. Song, G. T. Gray III, Structural interpretation of the nucleation and growth of deformation twins in Zr and Ti-I. Application of the coincidence site lattice (CSL) theory to twinning problems in H.C.P. structures. Acta metall. mater. 43, 2325-2337 (1995).
• [12] G. Tang, B.H. Choi, W. Kim, K-S. Jung, J.H. Lee, T.Y. Song, D.S. Shon, J.G. Han, Study of precipitation and dislocations in nitrogen implanted Zircaloy-4. Surface and Coatings Technology. 83, 115-119 (1996).
• [13] C. N. Tome, R. A. Lebensohn, U. F. Kocks, A model for texture development dominated by deformation twinning: application to zirconium alloys. Acta metall. mater. 39, 2667-2680 (1991).
• [14] W. Xiao, C. Ma, Study on the precipitates in Zircaloy-4 by Mössbauer spectroscopy. J. Nucl. Mater. 255, 67-71 (1998).