Випуски УФМ »  Том 17, випуск 2

Закономірності формування структурно-фазових станів і функціональних властивостей цирконійових стопів за умов ультразвукового ударного оброблення

Н. І. Хріпта

Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна

Отримана: 15.10.2015. Завантажити: PDF

В роботі проведено огляд літературних даних, щодо обґрунтування використання цирконійових стопів з різним фазовим складом в деформаційно-зміцненому стані в якості біосумісних матеріялів. Проаналізовано нещодавні дослідження щодо впливу структурного стану поверхневих шарів цирконійових стопів на їх релаксаційну та корозійну стійкість. Особливу увагу приділено механізмам формування ультрадисперсних та нанорозмірних зеренних структур, текстуроутворенню та механо-хемічним реакціям формування оксидних шарів при дії ультразвукового ударного оброблення (УЗУО) за контактно-зсувною схемою. Визначено причини позитивного впливу сформованих при УЗУО ультрадисперсних зеренних структур та оксидних шарів на опір мікропластичній деформації та корозійну стійкість стопів Zr.

Ключові слова: цирконійові стопи, дислокаційна структура, ультразвукове ударне оброблення, ультрадисперсні зерна, мікропластична деформація, корозійна стійкість.

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

Цитована література (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
Цитується (1)
  1. N. I. Khripta, O. P. Karasevska and B. N. Mordyuk, J. of Materi Eng and Perform 26, 5446 (2017).

© 2013–2018 «ІМФ НАН України»