Crystallographic theory and mechanism of the polymorphic β→α transition in a zirconium single crystal

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A crystallographic theory of the polymorphic bcc → hcp transition in a zirconium single crystal has been formulated. According to the theory, a mechanism of the transition includes the main parameters of the martensitic transformation, namely, the lattice strain and the strain in an invariant lattice. The package of parallel plates that are formed during the transformation is considered as a single martensite crystal. It has been established that the deformation of martensite during this transition (with an invariant lattice) is aimed at restoring the shape of the initial section of the bcc phase (prototype), rather than at obtaining an invariant plane. The calculation shows that shape restoration in the basal plane of the hcp phase is mainly caused by the action of two systems of prismatic sliding. The sliding is concentrated in narrow layers of localized shear, which leads to the formation of a lamellar structure of the package. The shape restoration along the c axisoccurs due to the pyramidal sliding.

About the authors

V. M. Gundyrev

Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: gundyrev@imp.uran.ru
Russian Federation, Ekaterinburg, 620108

V. I. Zel’dovich

Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: gundyrev@imp.uran.ru
Russian Federation, Ekaterinburg, 620108

Yu. V. Khlebnikova

Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: yulia_kh@imp.uran.ru
Russian Federation, Ekaterinburg, 620108

References

  1. Гундырев В.М., Зельдович В.И. Кристаллографический анализ мартенситного превращения В2→В19’ в никелиде титана // Изв. РАН. Сер. физическая. 2012. Т. 76. № 1. С. 24–28.
  2. Гундырев В.М., Зельдович В.И., Счастливцев В.М. Кристаллографический анализ и механизм мартенситного превращения в сплавах железа // ФММ. 2020. Т. 121. № 11. С. 1142–1161.
  3. Гундырев В.М., Зельдович В.И. Релаксационный поворот при мартенситном превращении в сплавах с термоупругим и нетермоупругим мартенситом // ФММ. 2023. Т. 124. № 4. С. 409–414.
  4. Гундырев В.М., Калетина Ю.В. Кристаллографический анализ и механизм мартенситного превращения в сплаве Гейслера Ni47Mn42In11 // ФММ. 2019. Т. 120. № 11. С. 1193–1199.
  5. Гундырев В.М., Зельдович В.И. Кристаллографический анализ и механизм термоупругого мартенситного превращения в сплавах Гейслера с семислойной структурой мартенсита // ФММ. 2022. Т. 123. № 1. С. 27–34.
  6. Дуглас Д.Л. Металловедение циркония. М.: Атомиздат, 1975. 360 с.
  7. Добромыслов А.В., Талуц Н.И. Структура циркония и его сплавов. Екатеринбург: Изд. УрО РАН, 1997. 228 с.
  8. Хлебникова Ю.В., Сазонова В.А., Родионов Д.П., Вильданова Н.Ф., Егорова Л.Ю., Калетина Ю.В., Солодова И.Л., Умова В.М. Формирование макро- и микроструктуры при β→α превращении в монокристаллах циркония // ФММ. 2009. Т. 108. № 3. С. 267–275.
  9. Хлебникова Ю.В., Родионов Д.П., Сазонова В.А., Егорова Л.Ю., Калетина Ю.В. Особенности формирования структуры псевдомонокристалла титана при β→α (ОЦК→ГПУ) полиморфном превращении // ФММ. 2013. Т. 114. № 9. С. 818–830.
  10. Хлебникова Ю.В., Родионов Д.П., Сазонова В.А., Егорова Л.Ю., Калетина Ю.В. Исследование структуры псевдомонокристалла иодидного α-титана // Деформация и разрушение материалов. 2013. № 8. С. 3–12.
  11. Хлебникова Ю.В., Родионов Д.П., Акшенцев Ю.Н., Егорова Л.Ю., Суаридзе Т.Р. Особенности структуры литого гафния // ФММ. 2018. Т. 119. № 6. С. 590–601.
  12. Хлебникова Ю.В., Родионов Д.П., Суаридзе Т.Р., Егорова Л.Ю., Казанцев В.А., Николаева Н.В. EBSD-анализ структуры литых и закаленных сплавов гафний-титан // ФММ. 2018. Т. 119. № 9. С. 913–922. doi: 10.1134/S0015323018090073
  13. Хлебникова Ю.В., Родионов Д.П., Егорова Л.Ю., Суаридзе Т.Р. Кристаллографические особенности структуры α-фазы гафния и сплавов гафний-титан // ЖТФ. 2019. Т. 89. Вып. 1. С. 86–98. doi: 10.21883/JTF.2019.01.46968.86-18
  14. Burgers W.G. On process of Transition of the cubic-body centered modification into the hexagonal-close packed modification of zirconium // Physica. 1934. V. 1. № 7. P. 561–586.
  15. Келли А., Гровс Г. Кристаллография и дефекты в кристаллах. М.: Мир, 1974. 496 с.
  16. Чернов Д.К. Избранные труды по металлургии и металловедению. М.: Наука, 1983. 447 с.
  17. Фарбер В.М., Селиванова О.В., Морозова А.Н., Хотинов В.А., Хадыев М.С., Жиляков А.Ю. Дислокационная структура в полосе локализованной деформации, формирующейся при растяжении нормализованного образца стали 09Г2С // Физическая мезомеханика. 2023. Т. 26. С. 53–60.
  18. Курдюмов Г.В., Утевский Л.М., Энтин Р.И. Превращения в железе и стали. М.: Наука, 1977. 238 с.
  19. Счастливцев В.М., Мирзаев Д.А., Яковлева И.Л. Структура термически обработанной стали. М.: Металлургия, 1994. 288 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download