Введение
1 Модернизация методик изучения текстуры металлических материалов в связи с автоматизацией и компьютеризацией рентгеновских измерений 19
1.1 Введение 19
1.2 Методики автоматизированного экспериментального построения ПППФ 20
1.2.1 Основы метода построения ППФ 20
1.2.2 Конструктивные особенности и программное обеспечение текстурного комплекса, использованного при выполнении работы 22
1.2.3 Учёт дефокусировки дифрагированного пучка в методе наклона при расчёте НППФ 24
1.2.3.1 Методика измерения коэффициентов дефокусировки путём сшивки кривых наклона 25
1.2.3.2 Методика определения коэффициентов дефокусировки по бестекстурньгм эталонам 26
1.2.3.3 Учёт эффекта дефокусировки для образцов малых размеров 27
1.2.4 Компьютерные методики построения полных ППФ 28
1.2.4.1 Согласование ("сшивка") результатов съёмки текстуры "на отражение" с трёх взаимно перпендикулярных поверхностей образца 29
1.2.4.2 Экстраполяция данных НППФ на неисследованную область стереографической проекции 33
1.3 Метод вычисления интегральных текстурных параметров Кернса по прямым полюсным фигурам 35
1.4. Анализ ошибок построения ППФ и расчёта интегральных параметров 37
1.4.1 Ошибки дифрактометрического текстурного анализа, обусловленные природой регистрации рентгеновского излучения 37
1.4.2 Текстурная неоднородность как источник ошибок в описании текстуры материала 40
1.4.3 Точность измерения интегральных текстурных параметров Кернса 44
1.4.3.1 Выбор порядка рентгеновского отражения для расчёта текстурных параметров 44
1.4.3.2 Оценка систематических ошибок определения параметров Кернса 45
1.4.3.3 Сравнение результатов расчёта параметров Кернса из ПППФ(0001), построенных с использованием экстраполяции и путём «сшивки» НППФ (0001) 47
2 Рентгеновские методы изучения структурного состояния поликристаллических материалов, основанные на использовании элементов текстурного анализа 54
2.1 Введение 54
2.2 Метод количественного фазового анализа сплавов Zr-Nb с уточненным определением объемного соотношения а- и |3-фаз при учете особенностей их кристаллографической текстуры 56
2.2.1 Фазовый состав промышленных сплавов системы Zr-Nb 56
2.2.2 Принцип предлагаемой методики фазового анализа 57
2.2.3 Текстуры деформации разных фаз циркониевых сплавов 59
2.2.3.1 Текстуры р-фазы 59
2.2.3.2 Текстуры сс-фазы 60
2.2.4 Методика количественного фазового анализа изделий из сплавов Zr-Nb с учётом их кристаллографической текстуры 61
2.2.4.1 Расчёт интенсивности линий для каждой фазы 61
2.2.4.2 Практическая процедура измерения интегральной интенсивности рентгеновских линий а- и р-фаз для зёрен разной ориентации 64
2.2.5 Примеры проведения количественного рентгеновского фазового анализа с учетом текстуры исследуемых образцов 67
2.3 Методики построения траекторий переориентации зерен при пластической деформации 69
2.4 Метод оценки степени рекристаллизации листов и труб по ППФ 73
2.5. Оценка участия зернограничного проскальзывания в горячей деформации циркониевых сплавов по рассеянию текстуры a-Zr 76
2.6 Методики компьютерной обработки профилей рентгеновских линий с целью вычисления параметров субструктуры отражающих зерен 78
2.6.1 Обработка профиля рентгеновской линии 79
2.6.2 Восстановление профиля рентгеновской линии по ограниченному числу экспериментальных точек 84
2.6.3 Определение плотности дислокаций в a-Zr путем анализа профиля рентгеновских линий 85
2.6.3.1 Принципы рентгеновского определения плотности дислокаций 85
2.6.3.2 Основные этапы определения плотности дислокаций 89
2.7 Методы получения обобщенных полюсных фигур, изображающих распределение дифракционных или субструктурных параметров на стереографической проекции в зависимости от ориентации отражающих плоскостей 95
2.7.1 Метод получения обобщенных полюсных фигур путем регистрации и обработки профилей рентгеновских линий в каждой точке текстурной ППФ 97
2.7.2 Некоторые проблемы, возникающие при обработке данных 103
2.8 Метод построения распределений объемных долей зерен a-Zr, различающихся величинами субструктурных характеристик 104
2.9 Рентгеновская методика определения остаточных макронапряжений в изделиях из сплавов на основе Zr 106
2.9.1 Теоретические основы рентгеновских методов определения остаточных 106
2.9.1.1 Классификация упругих напряжений в поликристаллических материалах 106
2.9.1.2 Обобщённый подход к расчёту тензоров напряжений и деформации 107
2.9.2 Рентгеновские константы упругости в зіп2\|/-методе 108
2.9.3 Методика расчёта макронапряжений 109
2.9.4 Анализ напряженного состояния в изделиях из малолегированных сплавов циркония 111
2.9.5 Пример оценки остаточных упругих макронапряжений в трубе по данным рентгеновского анализа 113
2.10 Методика определения размера зёрен по флуктуациям интенсивности, регистрируемым при съёмке ППФ 116
2.11 Расчёт распределения границ зёрен по углу разориентации 118
3 Закономерности формирования текстуры a-Zr при холодной деформации циркониевых сплавов 120
3.1 Текстурный анализ как метод изучения механизмов пластической деформации 120
3.2 Кинетика текстурообразования в a - Zr при холодной прокатке 121
3.3 Особенности текстурообразования в a -Zr при растяжении и сжатии 135
3.3.1 Текстурообразование в a - Zr при сжатии 135
3.2.2 Текстурообразование в a - Zr при растяжении 137
3.4 Моделирование текстурообразования a -Zr при прокатке 142
3.5 Базисное скольжение в a -Zr: история вопроса и причины разногласий 147
3.6 Двойникование в a -Zr по данным текстурного анализа 151
3.6.1. Участие двойникования в пластической деформации a -Zr при прокатке согласно диаграммам вычитания 152
3.6.2 Об участии двойникования в поддержании устойчивости компонент текстуры прокатки 153
3.6.3 Двойникование в циркониевых сплавах при растяжении и сжатии 155
3.7 Влияние исходного состояния материала на особенности текстурообразования в a -Zr
158
3.7.1 Влияние предшествующей обработки материала на особенности текстурообразова-ния в a -Zr при холодной прокатке 158
3.7.2 Влияние примесей внедрения на закономерности формирования текстуры прокатки a-Zr 160
3.7.3 Влияние легирования на формирование текстуры холодной прокатки циркониевых сплавов 163
3.7.3.1 Влияние легирующих добавок на исходную текстуру заготовок под холодную прокатку 164
3.7.3.2 Кинетика текстурообразования в сплавах Zr-Cr, Zr-Fe и Zr-Nb 167
4 Изменение текстуры прокатанных листов при термообработке 172
4.1 Изменение текстуры при рекристаллизации a -Zr 172
4.2 Закономерности протекания ФП р<-»а. в сплавах на основе Zr 180
4.3 Конкуренция между рекристаллизацией и ФП а—>Р~>а в зоне термического влияния сварного соединения 189
5 Роль горячей деформации сплавов на основе Zr в формировании текстуры конечных изделий 192
5.1 Механизмы пластической деформации сплавов на основе Zr в условиях одноосного сжатия при различных температурно-скоростных режимах 193
5.1.1 Кристаллография скольжения, двойникования и ФП в циркониевых сплавах 194
5.1.2 Результаты анализа прессованных модельных образцов 196
5.1.3 Текстуры одноосного сжатия образцов из сплавов Zr-l%Nb и Zr-2,5%Nb: основные особенности и механизмы формирования 205
5.1.4 Дополнительные данные о субструктурном состоянии образцов 212
5.1.5 Реконструкция деформационного процесса по кривым нагружения для случая одноосного сжатия сплавов на основе Zr при повышенных температурах 214
5.1.6 Особенности формирования текстуры в сплаве Zr-l%Nb-l,2%Sn-0,4%Fe при деформации сжатием 217
5.1.6.1 Текстура горячей деформации сжатием в сплаве Zr-l%Nb-l,2%Sn-0,4%Fe 217
5.1.6.2 Возможные механизмы дробления структуры сплава при деформации в Р-фазе 219
5.1.6.3 Особенности субструктуры образцов сплава Zr-l%Nb-l,2%Sn-0,4%Fe , выявляемые по полуширине рентгеновских линий 223
5.1.6.4 Влияние режима деформации на микротвердость образцов сплава Zr-l%Nb-l,2%Sn-0,4%Fe 224
5.1.6.5 Микроструктура образцов сплава Zr-l%Nb-l,2%Sn-0,4%Fe 225
5.1.6.6 Распределения легирующих элементов в образце сплава Zr-l%Nb-l,2%Sn-0,4%Fe 225
5.2 Сопоставление процессов пластической деформации в модельных образцах и реальных полуфабрикатах 228
5.2.1 О влиянии масштабного фактора на текстуру горячедеформированных заготовок 228
5.2.2 Исследованные образцы полуфабрикатов для труб 229
5.2.3 Текстура заготовок круглого сечения 229
5.2.4 Текстура горячедеформированных плит 235
5.3. Развитие неоднородности текстуры в листах из сплавов на основе Zr при высокотемпературной прокатке 241
5.3.1 Влияние фазового состава при прокатке на ориентацию базисных нормалей в циркониевых сплавах 244
5.3.2 Деформация путём взаимного перемещения зёрен по их границам 245
5.3.3 Динамическая рекристаллизация при прокатке 245
5.3.4 Наследование текстурной неоднородности холоднокатаными и отожжёнными листами 246
6 Особенности текстурообразования в трубах при пластической деформации и термообработке 252
6.1 Основные этапы развитие текстуры в трубах 252
6.2 Текстура горячего выдавливания трубных заготовок 262
6.3. Эволюция кристаллографической текстуры в трубах при холодной прокатке 274
6.4 Причины послойной и окружной неоднородности текстуры труб 280
6.4.1 Послойная неоднородность текстуры оболочечных труб 282
6.4.2 Окружная неоднородность текстуры труб 284
6.4.3 Асимметрия текстуры как проявление неоднородности деформации поверхностного слоя оболочечной трубы 285
6.5 Особенности изменения текстуры при термообработке труб 287
6.5.1 Изменение текстуры канальных труб в результате рекристаллизации 288
6.5.2 Изменение текстуры оболочечных труб при рекристаллизации 293
6.5.3 Особенности развития ФП в трубах 298
7 Закономерности субструктурной неоднородности изделий из сплавов на основе циркония 301
7.1 Применение метода обобщенных полюсных фигур для изучения субструктурной неоднородности материалов с развитой кристаллографической текстурой 301
7.2 Субструктурная неоднородность текстурованных металлических материалов 303
7.3 Механизмы развития субструктурной неоднородности 309
7.4 Распределение остаточной упругой микродеформации 311
7.5 Равновесие упругих микронапряжений в текстурованном a -Zr 315
7.6 Распределение с- и а-дислокаций в трубах из сплавов на основе Zr 316
7.7 Субструктурная неоднородность рекристаллизованных сплавов на основе Zr 322
7.8 Влияние содержания Nb в сплаве на структурные особенности a -Zr 325
7.9 Об изменении параметров элементарной ячейки a -Zr при отжиге образцов 326
7.10 Распределение остаточных макронапряжений в плоскости прокатки 327
7.11 Изучение фазовых превращений р—»со и р—>а на примере закаленного прокатанного сплава Zr-20%Nb 329
7.12 Особенности формирования субструктуры при фазовом превращении р—»ю 337
8 Влияние текстуры и её неоднородности на технологические и эксплуатационные свойства изделий из циркониевых сплавов 345
8.1 Изменение текстуры в зоне пластической деформации вблизи вершины движущейся трещины в листах сплава Zr-l%Nb 345
8.1.1. Специфика рентгеновского анализа поверхности разрушения 346
8.1.2 Анизотропия разрушения листов из сплава Zr-l%Nb 349
8.1.3 Особенности текстуры в зоне разрушения 351
8.1.4 Поле деформации вблизи движущейся трещины 353
8.2 Зависимость замедленного гидридного растрескивания от текстуры изделий из сплавов на основе циркония 357
8.2.1 Особенности выделения гидридной фазы в сплавах на основе циркония 358
8.2.2 Рентгеноструктурный анализ гидридной фазы в зоне разрушения канальных труб из сплава Zr-2.5%Nb 361
8.2.3 Переориентация a -Zr в зоне пластической деформации вблизи поверхности разрушения 364
8.2.4 Ориентационное соотношение между гидридной фазой и матрицей a -Zr 368
8.2.5 О габитусных плоскостях гидридных выделений 370
8.2.6 Влияние растягивающих напряжений на особенности повторного вьщеления гидридов 370
8.3 Происхождение неблагоприятной ориентации гидридов в оболочечных трубах из сплава Zr-l%Nb 373
8.3.1 Ориентация гидридов как индикатор распределения напряжений в трубе на стадии выделения гидридов 376
8.3.2 Образование гидридов и пластическая деформация как альтернативные механизмы релаксации напряжений 376
8.3.3 Возможные механизмы влияние кислорода на распределение гидридов в оболочечной трубе 377
8.3.4 Возникновение в оболочечной трубе напряжений под влиянием послойной текстурной неоднородности 379
8.4 Особенности развития структуры и текстуры в цирконии при равноканальном угловом прессовании 382
8.4.1 Восстановление деформационной схемы по особенностям текстуры 385
8.4.2 Развитие текстуры и действующие механизмы пластической деформации 388
8.4.3 Текстура деформации как индикатор субструктурного состояния 392
8.4.4 Субструктурное состояние РКУП-прутков 393
Основные выводы 398
