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On solid solution hardening in the zirconium-oxygen system

1975; Elsevier BV; Volume: 40; Issue: 1 Linguagem: Alemão

10.1016/0022-5088(75)90187-3

1878-2728

O.A. Ruano, G. Elßner,

Advanced materials and composites

Zirconium-oxygen alloys containing between 0.02 and 1.05 at.% oxygen were prepared by engassing β-Zr at 1500°C followed by an anneal at 800°C. Conventional stress-strain measurements as well as strain-rate-change tests were made. The yield point was determined in the range from 77 to 500 K for wire samples with an α-Zr bamboo structure, and the hardening coefficient, Ar/AC, was found to vary from 0.52 m at 77 K to 0.36 μ at 300 K. Observations with the electron microscope under weak-beam conditions demonstrated the presence of clusters inside the Zr matrix. For the temperature range 0–500 K, two rate-controlling mechanisms are indicated. Below approximately 300 K, the flow stress is composed of a temperature dependent component, caused by the interaction between dislocations and single, interstitial oxygen atoms, and a temperature-independent contribution due to an interaction with stable oxygen clusters. Above about 300 K, the onset of plastic deformation is determined by the overcoming of clusters. Zr-O-Legierungen im Konzentrationsbereich zwischen 0,02 und 1,05 At.-% Sauerstoff wurden durch Hochtemperaturbegasung im β-Zr-Gebiet und durch anschliessendes Glühen bei 800°C hergestellt. Die Streckgrenze dieser Drähte mit α-Zr-Bambusgefüge wurde im Bereich von 77 bis 500 K ermittelt. Ausserdem wurden Geschwindigkeitswechselversuche durchgeführt. Die Härtungskoeffizienten ΔτΔC betragen bei 77 K 0,52 μ und bei 300 K 0,36 μ. Mit Hilfe der weak-beam-Technik wurden elektronenmikroskopisch Sauerstoffcluster innerhalb der Zr-Matrix nachgewiesen. Für den Bereich zwischen 0 und 500 K werden zwei verschiedene Verformungsmechanismen vorgeschlagen. Unterhalb etwa 300 K setzt sich demnach die Streckgrenze aus einem temperaturabhängigen, durch die Wechselwirkung zwischen Versetzungen und einzelnen interstitiellen Sauerstoffatomen bestimmten Anteil und einem temperaturunabhängigen Clusteranteil zusammen. Oberhalb 300 K wird der Beginn der plastischen Verformung ausschliesslich durch die Überwindung der clusterförmigen Hindernisse bestimmt.