юркова 18.10.2017

1. выявление закономерностей и механизмов изменений
характеристик текстуры деформации сплава Zr-2.5%Nb в процессе
холодной прокатки
Цель исследований:
ВЛИЯНИЕ ПРОДОЛЬНОЙ ИВЛИЯНИЕ ПРОДОЛЬНОЙ И
ПОПЕРЕЧНОЙ ПРОКАТКИ НА ТЕКСТУРНЫЙПОПЕРЕЧНОЙ ПРОКАТКИ НА ТЕКСТУРНЫЙ
ПАРАМЕТР СПЛАВА Zr-2,5%NbПАРАМЕТР СПЛАВА Zr-2,5%Nb
Воеводин В.Н.1
, Ковтун Г.П.1
, Ковтун К.В.1
, Малыхин Д.Г.1
,
Рудычева Т.Ю.1
, Юркова Т.С.1
,
Красноруцкий В.С.2
, Грицина В.М.2
, Слабоспицкая Е.А.2
, Черняева Т.П.2
1
Институт физики твёрдого тела, материаловедения и технологий, ННЦ ХФТИ;
2
Научно-технический комплекс "Ядерный топливный цикл" (НТК ЯТЦ), ННЦ ХФТИ

2. текстурный рентгеновский анализ методом обратных
полюсных фигур (ОПФ) с расчётом текстурного параметра
Текстурный параметр Кернса (f) – характеристика направленности осей «с»
кристаллических ячеек зёрен в выбранном направлении изделия из ГПУ-металла –
фактор анизотропии ряда характеристик изделия (qj) в заданном направлении (j):
с
НП (ПН)
НН
с
( ) ajacj qfqqq +−=
с
2
jij
f α2
cos=
ВЛИЯНИЕ ПРОДОЛЬНОЙ И ПОПЕРЕЧНОЙ ПРОКАТКИ НА ТЕКСТУРНЫЙ ПАРАМЕТР СПЛАВА Zr-2,5%NbВЛИЯНИЕ ПРОДОЛЬНОЙ И ПОПЕРЕЧНОЙ ПРОКАТКИ НА ТЕКСТУРНЫЙ ПАРАМЕТР СПЛАВА Zr-2,5%Nb
Метод
исследований:
fНН ≈ 0 fНН = 1

3. ОПФ трубы
аксиальное
направление AD
тангенциальное
направление TD
(НП)
радиальное
направление RD
(НН)
сплав Zr-2.5%Nb,
– труба ∅15,0×1,5 мм² направляющего канала ТВС РБМК
Исходный
материал:
ВЛИЯНИЕ ПРОДОЛЬНОЙ И ПОПЕРЕЧНОЙ ПРОКАТКИ НА ТЕКСТУРНЫЙ ПАРАМЕТР СПЛАВА Zr-2,5%NbВЛИЯНИЕ ПРОДОЛЬНОЙ И ПОПЕРЕЧНОЙ ПРОКАТКИ НА ТЕКСТУРНЫЙ ПАРАМЕТР СПЛАВА Zr-2,5%Nb
3

4. заготовки
– вырезанные из трубы продольно и поперечно,
– выпрямленные до формы плоских пластин (полос),
– отожжённые при 580°C в течение 3 ч. (частичная рекристаллизация)
– и деформированные прокаткой при комнатной температуре
на 7, 14, 20, 30, 40 и 55%
Образцы для
исследований:
НН
AD
RD
TD
НП
31 32 33 34 35 36 37 38
интенсивность(у.е.)
угол 2θ°
Фрагменты рентгенограмм исходных
образцов (снизу вверх): циркония и сплава
Zr-2.5%Nb предыдущих исследований – и
этого же сплава в данных исследованиях.
ВЛИЯНИЕ ПРОДОЛЬНОЙ И ПОПЕРЕЧНОЙ ПРОКАТКИ НА ТЕКСТУРНЫЙ ПАРАМЕТР СПЛАВА Zr-2,5%NbВЛИЯНИЕ ПРОДОЛЬНОЙ И ПОПЕРЕЧНОЙ ПРОКАТКИ НА ТЕКСТУРНЫЙ ПАРАМЕТР СПЛАВА Zr-2,5%Nb
4

5. ТП при разных деформациях пластин – на
внешней () и внутренней () сторонах
Изменения ТП пластин со степенью деформации
«внешней» () и «внутренней» () сторон.
0,2
0,4
0,6
0,8
внешн.
внутр.
f
0,2
0,4
0,6
0,8
0 0,2 0,4 0,6 0,8
внешн.
внутр.
степень деформации пластин
продольнаяпрокатка
(вдольоситрубы)
поперечнаяпрокатка
0,2
0,4
0,6
0,8
внешн.
внутр.
f
а
0,2
0,4
0,6
0,8
-0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8
внешн.
внутр.
степень деформации поверхностей
б
5
Результаты
исследований:

6. 0,2
0,4
0,6
0,8
-0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8
степень деформации
f
-7,5
-6,0
-4,5
-3,0
-1,5
0,0
1,5
3,0
4,5
6,0
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
исх.
7%
14%
19%
30%
39%
55%
cos²α
lnP
30°60° 45°90°
6
с
Распределение ориентаций осей «c» по «пирамидам» первого рода
при поперечной прокатке пластин сплава Zr-2.5%Nb
(поперечная прокатка)В структурном аспекте осцилляции ТП связаны
с поочерёдной активностью систем двойников {1012}〈1011〉 и {1011}〈1012〉
-- - -

7. E. Tenckhoff. Review of deformation mechanisms, texture and mechanical anisotropy in
zirconium and zirconium base alloys // Proceedings of XVI International Symposium:
Zirconium in Nuclear Industry. West Conshohocken, ASTM STP1467. 2006, p. 25-50.
7

8. 0,3
0,5
0,7
0,9
-0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8
внешн.
внутр.
non-stop
non-stop
аппр.
прод.
аппр.
f
степень деформации поверхностей
Технической причиной осцилляций предположительно считается задание интервалов
~ 0,5 ч. между звеньями прокатки
В результате исследований образцов, изготовленных без перерывов между
звеньями прокатки выявлено полное отсутствие осцилляций ТП.
Изменения ТП со степенью деформации поверхностей
пластин при поперечной прокатке.
8

9. 2
B.F. Luan, Q. Ye, J.W. Chen, H.B. Yu, D.L. Zhou, Y.C. Xin. Deformation twinning and textural evolution of
pure zirconium during rolling at low temperature // Trans. Nonferrous Met. Soc. China Engl. Ed., 23 (10)
(2013), pp. 2890-2895

10. Рентгеновским методом обратных полюсных фигур (ОПФ) исследована тек-
стура деформации холодной прокаткой образцов сплава Zr-2.5%Nb в виде плос-
ких пластин, полученных из заготовок, вырезанных продольно и поперечно из
трубы ∅15,0×1,5 мм² направляющего канала тепловыделяющих сборок (ТВС)
реакторов РБМК. Деформация пластин по её характеру рассматривалась как
аналогия поперечной прокатки. Исследования проведены в интервале степеней
деформации от 7 до 55%. Рассчитаны значения текстурного параметра Кернса
(ТП) для обеих сторон пластин.
Отмечены значительные различия текстуры на поверхности разных сторон
пластин, что связывается с эффектом разгибания заготовок и режимом их
предварительного отжига, недостаточным для выравнивания текстуры по
толщине пластин.
Построен оптимальный график изменений ТП со степенью деформации
поверхностей пластин – деформация при разгибании плюс прокатка. Отмечена
удовлетворительная точность поправок на разгибание, рассчитанных по
параметрам трубы.
Выявлена нерегулярность в виде осцилляций значений ТП на поверхностях
пластин от степени деформации поверхностей. Установлена структурная
причина осцилляций – поочерёдное действие систем двойникования {1012}〈1011〉
и {1011}〈1012〉 в условиях неоднородности макронапряжений вдоль толщины
пластин.
Выводы:Выводы:
9

11. Специальными исследованиями установлено, что такая нерегулярность
связана с заданием между звеньями прокатки временных интервалов. Тем
самым обнаружен эффект структурной релаксации материала в состоянии
отдыха, с чем связано перераспределение активности систем двойникования и
изменение направленности текстурных изменений.
Скорректированные графики подтверждают двухстадийный характер
изменений ТП и роль в этом конкретных систем деформации двойникованием.
Поперечная прокатка отличается более высоким темпом возрастания
текстурного параметра и повышенной активностью в этом системы {1012}〈1011〉
двойников растяжения.
Эффект структурной релаксации способен влиять на характеристики
материала, связанные с текстурой, и сказывается негативно на стойкость его к
гидридной коррозии.
10

12. Использованные источники
1. Kearns J. Thermal expansion and preferred orienta-tion in Zircaloy //USAEC WAPD-TM-472. Nov. 1965.
2. Мацегорин И.В., Евстюхин А.И., Никишов О.А., Осипов В.В. Влияние текстуры на анизотропию
физических и механических свойств канальных и оболочечных труб из сплавов на основе циркония /
Препринт МИФИ 008-84. Москва. 1984.
3. Tempest P.A. Preferred orientation and its effect on bulk physical properties of hexagonal polycrystalline
materials // Journal of Nuclear Materials/. 1992. – V.2-3. – p.191-200.
4. Хоникомб Р. Пластическая деформация металлов. Пер. с англ. Москва: «Мир». 1972. – 408 с.
5. Перлович Ю.А., Исаенкова М.Г., Грехов М.М. и др. Механизмы пластической деформации сплавов на
основе циркония в условиях одноосного сжатия при различных температурно-скоростных режимах //
Физика металлов и металловедение. 2006. – Т. 102, №6. – С. 683 692.
6. Агеев Н.В., Бобарэко А.А., Бецофен С.Я. Метод обратных полюсных фигур //Известия АН СССР. Серия
«Металлы». 1974. – № 1. – с. 94.
7. Morris P.R. Reducing the effects of non-uniform pole distribution in inverse pole figure studies // Journal of
Applied Physics. 1959. V.30, №4, P.595 -596.
8. Grytsyna V., Stukalov A., Chernyayeva T. et al. De-struction of crystallographic texture in zirconium alloy
tubes // Fourteenth International Symposium: Zirconium in Nuclear Industry. Stockholm, Sweden, June 13-17,
2005. ASTM Stock. Number: STP1467. Bridgeport, NJ. 2006. – 305-329.
9. Calnan E.A., Clews C.J.B. The development of de-formation texture in metals. Part. III. Hexagonal struc-tures //
Phil. Mag. Ser. 7. 1951. – V.42. – Issue 331. – p. 919-931.
10. E. Tenckhoff. Review of deformation mechanisms, texture and mechanical anisotropy in zirconium and
zirconium base alloys // Proceedings of XVI Interna-tional Symposium: Zirconium in Nuclear Industry. West
Conshohocken, ASTM STP1467. 2006, p. 25-50.
11. Т.П. Черняева, В.М. Грицина. Характеристики ГПУ-металлов, определяющие их поведение при
механическом, термическом и радиационном воз-действии // Вопросы атомной науки и техники. Се-
рия: «Физика радиационных повреждений и радиа-ционное материаловедение» (92). 2008, вып. 2, с.
15-27.
12. Tome C.N., Lebensohn R.A., Kocks U.F. A model for texture development dominated by deformation twinning;
application to zirconium alloys // Acta metal. Mater. 1991. – Vol. 39, No. 11. – pp. 2667-2680.
13. Малыхин Д.Г. , Ковтун Г.П. , Поти-на Т.С. Особенности текстуры, микротвёрдости и механизмов
деформации при холодной прокатке гафния // Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Вакуум, чистые
металлы, сверхпроводники (21). 2016. – №1(101). – С. 34-40.
14. Mendelson S. Zonal dislocations and dislocation reactions with twins in HCP metals // Scri. Met. 1970. – V.4,
No.1. – p. 5-8.
15. Вишняков Я.Д., Бабарэко А.А., Владимиров С.А., Эгиз И.В. Теория образования текстур в металлах и
сплавах. – М.: Наука, 1979. – 343 с.