Выпуски УФМ »  Том 17, выпуск 2

Закономерности формирования структурно-фазовых состояний и функциональных свойств циркониевых сплавов в условиях ультразвуковой ударной обработки

Н. И. Хрипта

Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина

Получена: 15.10.2015. Скачать: PDF

В работе проведен обзор литературных данных, по обоснованию использования циркониевых сплавов с различным фазовым составом в деформационно-упрочненном состоянии в качестве биосовместимых материалов. Проанализированы недавние исследования о влиянии структурного состояния поверхностных слоёв циркониевых сплавов на их релаксационную и коррозионную стойкость. Особое внимание уделено механизмам формирования ультрадисперсных и наноразмерных зёренных структур, текстурообразованию и механо-химической реакции формирования оксидных слоёв, при воздействии ультразвуковой ударной обработки (УЗУО) по контактно-сдвиговой схеме. Определены причины положительного влияния сформированных при УЗУО ультрадисперсных зёренных структур и оксидных слоёв на сопротивление микропластической деформации и коррозионную стойкость сплавов Zr.

Ключевые слова: сплавы циркония, дислокационная структура, ультразвуковая ударная обработка, ультрадисперсные зёрна, микропластическая деформация, коррозионная стойкость.

PACS: 43.35.+d, 61.72.-y, 62.20.-x, 81.07.-b, 81.40.-z, 81.65.Kn, 81.65.Ps

Citation: N. I. Khripta, Regularities of Formation of Structure–Phase States and Functional Properties of Zirconium Alloys in Conditions of Ultrasonic Impact Treatment, Usp. Fiz. Met., 17, No. 2: 119—152 (2016) (in Ukrainian), doi: 10.15407/ufm.17.02.119

Цитированная литература (93)  
  1. L. M. Howe and W. R. Thomas, J. Nucl. Mater., 2, No. 3: 248 (1960). Crossref
  2. H. Richter, P. Wincierz, K. Anderko, and U. Zwicker, J. Les. Com. Met., 4, No. 3: 252 (1962). Crossref
  3. X. Lin, J. Eng. Matert. Technol., 122, No. 1: 42 (1999). Crossref
  4. C. N. Tomé, P. J. Maudlin, R. A. Lebensohn, and G. C. Kaschner, Acta Mater., 49, No. 15: 3085 (2001). Crossref
  5. M. Niinomi, Int. J. Fatigue, 29, No. 6: 992 (2007). Crossref
  6. D. Kuroda, M. Niinomi, M. Morinaga, Y. Kato, and T. Yashiro, Mater. Sci. Eng. A., 243, Nos. 1–2: 244 (1998). Crossref
  7. B. Cox, J. Nucl. Mater., 336, Nos. 2–3: 331 (2005). Crossref
  8. Д. Дуглас, Металловедение циркония (Москва: Атомиздат: 1975) (пер. с англ.).
  9. L. Saldaña, A. Méndez-Vilas, L. Jiang, M. Multigner, J. L. González-Carrasco, M. T. Pérez-Prado, M. L. González-Martín, L. Munuera, and N. Vilaboa, Biomater., 28, No. 30: 4343 (2007). Crossref
  10. А. И. Колпашников, А. С. Белоусов, В. Ф. Майнулов, Высокопрочная нержавеющая проволока (Москва: Металлургия: 1971).
  11. Остаточные напряжения: Сборник статей (ред. В. Р. Осгуд) (Москва: Иностранная литература: 1957) (пер. с англ.).
  12. А. В. Гурьев, В. И. Водопьянов, Заводская лаборатория, № 9: 1124 (1971).
  13. Е. Ф. Дударев, Микропластическая деформация и предел текучести поликристаллов (Томск: Изд-во Томского ун-та: 1988).
  14. А. В. Головин, В. Г. Епифанов, А. И. Ефимов, А. Ю. Коломиец, А. Л. Созинов, В. Э. Шевкопляс, Установка для определения сопротивления микропластическим деформациям при температурах 20–1000С (Киев: 1990) (Препринт/НАН Украины, Институт металлофизики, 1990).
  15. G. Gleiter, Acta Mater., 48, No. 1: 1 (2000). Crossref
  16. C. І. Сидоренко, Ю. М. Макогон, С. М. Волошко, Матеріалознавство тонкоплівкових наноструктур. Дифузія і реакції (Київ: Наукова думка: 2000).
  17. А. П. Шпак, Ю. А. Куницкий, В. И. Лысов, Кластерные и наноструктурные материалы (Киев: Академпериодика: 2002).
  18. K. S. Kumar, H. Van Swygenhoven, and S. Suresh, Acta Mater., 51, No. 19: 5743 (2003). Crossref
  19. K. Lu and J. Lu, J. Mater. Sci. Technol., 15, No. 3: 193 (1999).
  20. N. R. Tao, M. L. Sui, J. Lu, and K. Lua, Nanostructured Mater., 11, No. 4: 433 (1999). Crossref
  21. G. Liu, J. Lu, and K. Lu, Mater. Sci. Eng. A., 286, No. 1: 91 (2000). Crossref
  22. G. Liu, S. C. Wang, X. F. Lou, J. Lu, and K. Lu, Scr. Mater., 44, Nos. 8–9: 1791 (2001). Crossref
  23. Z. B. Wang, N. R. Tao, S. Li, W. Wang, G. Liu, J. Lu, and K. Lu, Mater. Sci. Eng. A., 352, Nos. 1–2: 144 (2003). Crossref
  24. N. R. Tao, Z. B. Wang, W. P. Tong, M. L. Sui, J. Lu, and K. Lu, Acta Mater., 50, No. 18: 4603 (2002). Crossref
  25. H. W. Zhang, Z. K. Hei, G. Liu, J. Lu, and K. Lu, Acta Mater., 51, No. 7: 1871 (2003). Crossref
  26. M. Ya, Y. Xing, F. Dai, K. Lu, and J. Lu, Surf. Coat. Technol., 168, Nos. 2–3: 148 (2003). Crossref
  27. X. Wu, N. Tao, Y. Hong, B. Xu, J. Lu, and K. Lu, Acta Mater., 50, No. 8: 2075 (2002). Crossref
  28. Z. Ni, X. Wang, J. Wang, and E. Wu, Physica B, 334, Nos. 1–2: 221 (2003). Crossref
  29. И. И. Муханов, Ю. М. Голубев, Вестник машиностроения, № 11: 52 (1966).
  30. В. А. Котко, Г. И. Прокопенко, С. А. Фирстов, Физика металлов и ме-талловедение, 37, № 2: 444 (1974).
  31. А. И. Марков, А. М. Чураев, В. Н. Каленов, Вестник машиностроения, № 5: 75 (1977).
  32. И. Г. Полоцкий, А. Я. Недосека, Г. И. Прокопенко, Автоматическая сварка, № 5: 74 (1974).
  33. В. Г. Степанов, Е. Ш. Статников, М. И. Клестов, Е. М. Шевцов, Технология судостроения, № 7: 32 (1974).
  34. Y. Wei, C. Zhu, and X. Wu, Sci. China: G, 47: 86 (2004).
  35. M. Sato, N. Tsuji, Y. Minamino, and Y. Koizumi, Sci. Technol. Adv. Mater., 5, Nos. 1–2: 145 (2004). Crossref
  36. R. Kapoor, A. Sarkar, J. Singh, I. Samajdar, and D. Raabe, Scr. Mater., 74: 72 (2014). Crossref
  37. M. Tane, T. Nakano, S. Kuramoto, M. Niinomi, N. Takesue, and H. Nakajima, Acta Mater., 61, No. 1: 139 (2013). Crossref
  38. Б. М. Мордюк, Г. І. Прокопенко, І. О. Скиба, Н. І. Хріпта, П. Е. Рудой, О. О. Дринь, Пристрій для ультразвукової обробки поверхні довгомірних виробів: Патент України № 86299 (опубліковано 10 квітня 2009 р.).
  39. B. N. Mordyuk and G. I. Prokopenko, J. Sound Vib., 308, Nos. 3–5: 855 (2007).
  40. B. N. Mordyuk, G. I. Prokopenko, M. O. Vasylyev, and M. O. Iefimov, Mater. Sci. Eng. A, 458: 253 (2007). Crossref
  41. B. N. Mordyuk, M. O. Iefimov, G. I. Prokopenko, T. V. Golub, and M. I. Danylenko, Surf. Coat. Technol., 204, Nos. 9–10: 1590 (2010). Crossref
  42. B. N. Mordyuk, M. O. Iefimov, K. E. Grinkevych, A. V. Sameljuk, and M. I. Danylenko, Surf. Coat. Technol., 205, Nos. 23–24: 5278 (2011). Crossref
  43. H. Huang, J. Ding, and P. G. McCormick, Mater. Sci. Eng. A, 216, Nos. 1–2: 178 (1996). Crossref
  44. C. С. Горелик, Ю. А. Скаков, Л. Н. Расторгуев, Рентгенографический и электронно-оптический анализ (Москва: МИСиС: 1994).
  45. P. Jiang, Q. Wei, Y. S. Hong, J. Lu, and X. L. Wu, Surf. Coat. Technol., 202, No. 3: 583 (2007). Crossref
  46. B. N. Mordyuk and G. I. Prokopenko, Mater. Sci. Eng. A, 437, No. 2: 396 (2006). Crossref
  47. K. Y. Zhu, A. Vassel, F. Brisset, K. Lu, and J. Lu, Acta Mater., 52, No. 14: 4101 (2004). Crossref
  48. A. I. Dekhtyar, B. N. Mordyuk, D. G. Savvakin, V. I. Bondarchuk, I. V. Moiseeva, and N. I. Khripta, Mater. Sci. Eng. A, 641: 348 (2015). Crossref
  49. F. Gerspach, N. Bozzolo, and F. Wagner, Scr. Mater., 60, No. 4: 203 (2009). Crossref
  50. L. Jiang, M. T. Pérez-Prado, P. A. Gruber, E. Arzt, O. A. Ruano, and M. E. Kassner, Acta Mater., 56, No. 6: 1228 (2008). Crossref
  51. С. С. Горелик, Л. Н. Расторгуев, Ю. А. Скаков, Рентгенографический и электрооптический анализ: Приложения (Москва: Металлургиздат: 1970).
  52. B. N. Mordyuk, O. P. Karasevskaya, G. I. Prokopenko, and N. I. Khripta, Surf. Coat. Technol., 210: 54 (2012). Crossref
  53. R. A. Lebensohn, M. I. Gonzaléz, C. N. Tomé, and A. A. Pochettino, J. Nucl. Mater., 229: 57 (1996). Crossref
  54. Г. И. Прокопенко, М. А. Васильев, Б. Н. Мордюк, В. С. Скородзиевский, Н. С. Машовец, Металлофиз. новейшие технол., 28, № 6: 781 (2006).
  55. B. K. Kad, J.-M. Gebert, M. T. Perez-Prado, M. E. Kassner, and M. A. Meyers, Acta Mater., 54, No. 16: 4111 (2006). Crossref
  56. Y. B. Wang, M. Louie, Y. Cao, X. Z. Liao, H. J. Li, S. P. Ringer, and Y. T. Zhu, Scr. Mater., 62, No. 4: 214 (2010). Crossref
  57. M. Wen, G. Liu, J. Gu, W. Guan, and J. Lu, Surf. Coat. Technol., 202, No. 19: 4728 (2008). Crossref
  58. Н. И. Хрипта, Б. Н. Мордюк, О. П. Карасевская Г. И. Прокопенко, И. А. Скиба, Металлофиз. новейшие технол., 30: 369 (2008).
  59. E. Sukedai, D. Yoshimitsu, H. Matsumoto, H. Hashimoto, and M. Kiritani, Mater. Sci. Eng. A, 350, Nos. 1–2: 133 (2003). Crossref
  60. Y. Choi, E. J. Shin, and H. Inoue, Physica B, 385–386, No. 1: 529 (2006). Crossref
  61. M. Hoseini, A. Shahryari, S. Omanovic, and J. A. Szpunar, Corros. Sci., 51, No. 12: 3064 (2009). Crossref
  62. Z. Pu, S. Yang, G.-L. Song, O. W. Dillon Jr., D. A. Puleo, and I. S. Jawahir, Scr. Mater., 65, No. 6: 520 (2011). Crossref
  63. V. Randle and B. Ralph, Proc. R. Soc. А, 415: 239 (1988). Crossref
  64. N. Bozzolo, G. Sawina, F. Gerspach, K. Sztwiertnia, A. D. Rollett, and F. Wagner, Mater. Sci. Forum, 558–559: 863 (2007). Crossref
  65. B. S. Lee, M. H. Kim, S. K. Hwang, S. I. Kwun, and S. W. Chae, Mater. Sci. Eng. A, 449–451: 1087 ( 2007). Crossref
  66. X. Y. Zhang, M. H. Shi, C. Li, N. F. Liu, and Y. M. Wei, Mater. Sci. Eng. A, 448, Nos. 1–2: 259 (2007). Crossref
  67. B. N. Mordyuk, G. I. Prokopenko, Y.V. Milman, M. O. Iefimov, and A. V. Sameljuk, Mater. Sci. Eng. A, 563: 138 (2013). Crossref
  68. Б. М. Мордюк, Закономірності структуроутворення та кінетика деформаційних процесів у металевих матеріалах при комбінованих впливах із застосуванням ультразвуку (Автореферат дис. … д.ф.-м.н.) (Київ: Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України: 2012).
  69. А. В. Белоцкий, В. Н. Винниченко, И. М. Муха, Ультразвуковое упрочнение металлов (Киев: Техника: 1989).
  70. K. Lu and J. Lu, Mater. Sci. Eng. A, 375–377: 38 (2004). Crossref
  71. М. А. Васильев, Г. И. Прокопенко, В. С. Филатова, Успехи физики металлов, 5: 345 (2004).
  72. B. N. Morduyk, O. P. Karasevskaya, and G. I. Prokopenko, Mater. Sci. Eng. A, 559: 453 (2013). Crossref
  73. Г. И. Прокопенко, Т. В. Голуб, О. Н. Кашевская, Б. Н. Мордюк, Н. А. Ефимов, В. Г. Безкоровайный, Металлофиз. новейшие технол., 28, № 2: 151 (2006).
  74. А. М. Сулима, М. И. Евстигнеев, Качество поверхностного слоя и усталостная прочность деталей из жаропрочных и Ті сплавов (Москва: Машиностроение: 1974).
  75. Н. И. Хрипта, Г. И. Прокопенко, Б. Н. Мордюк, О. П. Карасевская, И. А. Скиба, Металлофиз. новейшие технол., 30, № 8: 1065 (2008).
  76. Х. Гляйтер, Е. Хорнбоген, Упрочнение при образовании твёрдых растворов и дисперсионном твердении (Москва: Металлургия: 1986) (пер. с англ.).
  77. G. K. Dey, R. Tewari, S. Banerjee, G. Jyoti, S. C. Gupta, K. D. Joshi, and S. K. Sikka, Acta Mater., 52, No. 18: 5243 (2004). Crossref
  78. В. И. Трефилов, В. Ф. Моисеев, Э. П. Печковский, Деформационное упрочнение и разрушение поликристаллических металлов (Киев: Наукова думка: 1989).
  79. А. Келли, Р. Николсон, Дисперсное твердение (Москва: Металлургия: 1966) (пер. с англ.).
  80. E. Eisenbarth, D. Velten, M. Müller, R. Thull, and J. Breme, Biomater., 25, No. 26: 5705 (2004). Crossref
  81. Y. H. Jeong, H. G. Kim, D. J. Kim, B. K. Choi, and J. H. Kim, J. Nucl. Mater., 323, No. 1: 72 (2003). Crossref
  82. Y. Lin, J. Lu, L. Wang, T. Xu, and Q. Xue, Acta Mater., 54, No. 20: 5599 (2006). Crossref
  83. X. P. Jiang, X. Y. Wang, J. X. Li, D. Y. Li, C.-S. Man, M. J. Shepard, and T. Zhai, Mater. Sci. Eng. A, 429, Nos. 1–2: 30 (2006). Crossref
  84. I. Roy, H. W. Yang, L. Dinh, I. Lund, J. C. Earthman, and F. A. Mohamed, Scr. Mater., 59, No. 3: 305 (2008). Crossref
  85. И. А. Петельгузов, Физико-химическая механика материалов, 36, № 5: 36 (2000).
  86. P. Peyre, X. Scherpereel, L. Berthe, C. Carboni, R. Fabbro, G. Béranger, and C. Lemaitre, Mater. Sci. Eng. A, 280, No. 2: 294 (2000). Crossref
  87. U. Trdan and J. Grum, Corros. Sci., 59: 324 (2012). Crossref
  88. H. Lee, D. Kim, J. Jung, Y. Pyoun, and K. Shin, Corros. Sci., 51, No. 12: 2826 (2009). Crossref
  89. Binary Alloy Phase Diagrams (Ed. T. B. Massalski) (Materials Park, OH: American Society of Metals International: 1990).
  90. G. Hunter, S. C. Jani, and V. Pawar, Method of Surface Oxidizing Zirconium and Zirconium Alloys and Resulting Product: US Patent # 7,896,926: No. 12277013 (Issued on March 1, 2011).
  91. P. Kar, K. Wang, and H. Liang, Electrochim. Acta, 53, No. 16: 5084 (2008). Crossref
  92. О. Кубашевский, Б. Гопкинс, Окисление металлов и сплавов (Москва: Металлургия: 1965) (пер. с англ.).
  93. I. G. Ritche and A. Atrens, J. Nucl. Mater., 67, No. 3: 254 (1977). Crossref
Цитируется (1)
  1. N. I. Khripta, O. P. Karasevska and B. N. Mordyuk, J. of Materi Eng and Perform 26, 5446 (2017).

© 2013–2018 «ИМФ НАН Украины»