Effect of chromium content on the thermal stability of single-phase submicrocrystalline Ni–Cr alloys

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The thermal stability of single-phase Ni–Cr alloys (with 2, 5, and 12.5 at % Cr), in which the submicrocrystalline (SMC) structure is formed by high-pressure torsion, is studied. Annealing-induced variations of the hardness and grain size, and changing the uniformity of recrystallized structure are analyzed. The alloying of nickel with chromium increases the temperature of the onset of recrystallization of deformed alloy by 150–250°С and temperature of the onset of active grain growth by 200–400°С in accordance with the increase in the chromium content. The recrystallization of the studied SMC alloys develops via the priority growth of individual nuclei. The increase in the chromium content in the alloys from 2 to 12.5% favors the decrease in the grain size and increase in the size uniformity of the recrystallized structure.

Full Text

Restricted Access

About the authors

K. Yu. Karamyshev

M.N. Miheev Institute of Metal Physics of Ural Branch of Russian Academy of Sciences

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

L. M. Voronova

M.N. Miheev Institute of Metal Physics of Ural Branch of Russian Academy of Sciences

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

T. I. Chashchukhina

M.N. Miheev Institute of Metal Physics of Ural Branch of Russian Academy of Sciences

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

M. V. Degtyarev

M.N. Miheev Institute of Metal Physics of Ural Branch of Russian Academy of Sciences

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

References

  1. Горелик С.С., Добаткин С.В., Капуткина Л.М. Рекристаллизация металлов и сплавов. М.: Изд-во МИСиС, 2005. 431 с.
  2. Zhang H.W., Huang X., Pippan R., Hansen N. Thermal behavior of Ni (99.967% and 99.5% purity) deformed to an ultra-high strain by high pressure torsion. Acta Mater. 2010. V. 58. P. 1698–1707.
  3. Zhang N., Gunderov D., Yang T.T., Cai X.C., Jia P., Shen T.D. Influence of alloying elements on the thermal stability of ultra-fine-grained Ni alloys // J. Mater. Sci. 2019. V. 54. P. 10506–10515.
  4. Koch C.C., Scattergood R.O., Darling K.A., Semones J.E. Stabilization of nanocrystalline grain sizes by solute additions // J. Mater. Sci. 2008. V. 43. P. 7264–7272.
  5. Дегтярев М.В., Воронова Л.М., Губернаторов В.В., Чащухина Т.И. О термической стабильности микрокристаллической структуры в однофазных металлических материалах // ДАН. 2002. Т. 386. № 2. С. 180–183.
  6. Weissmiiller J. Alloy effects in nanostructures // Nanostruct Mater. 1993. V. 3. P. 261–272.
  7. Dudova N., Belyakov A., Kaibyshev R. Recrystallization behavior of a Ni-20%Cr alloy subjected to severe plastic deformation // Mater. Sci. Eng. A. 2012. V. 543. P. 164–172.
  8. Voronova L.M., Degtyarev M.V., Chashchukhina T.I., Krasnoperova Yu.G., Resnina N.N. Effect of dynamic recovery on structure formation in nickel upon high-pressure torsion and subsequent annealing // Mater. Sci. Eng. A. 2015. V. 639. Р. 155–164.
  9. Карамышев К.Ю. Термическая стабильность субмикрокристаллической структуры, сформированной методом “сдвиг под давлением” в Ni и сплаве Ni-2%Cr // Frontier Mater. & Techn. 2023. № 4. С. 41–51.
  10. Keskar Nachiket, Mani Krishna K.V., Gupta Chiradeep, Singh J.B., Tewari R. The effect of Cr content on the microstructural and textural evolution and the mechanical properties of Ni-Cr binary alloys // Mater. Today Comm. 2022. V. 33. P. 104831.
  11. Родионов Д.П., Гервасьева И.В., Хлебникова Ю.В. Текстурованные подложки из никелевых сплавов. Екатеринбург: РИО УрО РАН, 2012. 110 с.
  12. Ustinovshikov Y. Phase transformations in alloys of the Ni–Cr system // J. Alloys Compounds. 2012. V. 543. P. 227–232.
  13. Чащухина Т.И., Воронова Л.М., Дегтярев М.В., Покрышкина Д.К. Деформация и динамическая рекристаллизация в меди при разной скорости деформирования в наковальнях Бриджмена // ФММ. 2011. Т. 111. № 3. С. 315–324.
  14. Осинников Е.В., Мурзинова С.А., Истомина А.Ю., Попов В.В., Столбовский А.В., Фалахутдинов Р.М. Зернограничная диффузия 57Co в ультрамелкозернистом никеле, полученном интенсивной пластической деформацией // ФММ. 2021. Т. 122. № 10. С. 1049–1053.
  15. Сахаров Н.В., Чувильдеев В.Н. Исследование влияния примесей на первичную рекристаллизацию в чистых металлах // ФММ. 2022. Т. 123. № 8. С. 851–858.
  16. Новиков В.Ю. Вторичная рекристаллизация. М.: Металлургия, 1990. 128 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Microstructure of Ni–12.5Cr (a) and Ni–2Cr (b) alloys after SPD deformation and the dependence of the average size of microcrystallites on the chromium content (c); a, b – dark-field images in the (111)γ reflection, TEM.

Download (173KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. The effect of chromium alloying on the hardness of nickel during SPD deformation and subsequent annealing.

Download (205KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Microstructure of nickel (a) and Ni–2Cr alloy (b) after SPD deformation and annealing at 200°C for 1 h; a – EBSD map of grains in random colors, SEM; b – dark-field image in the (111)γ reflection, TEM.

Download (234KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Microstructure (a, c) and histogram of grain distribution by misorientation angles (b) of the Ni–2Cr alloy and microstructure of Ni–5Cr (d) and Ni–12.5Cr (d) alloys after SPD deformation and annealing at 300°C for 1 h; a – EBSD map of grains in random colors, SEM; c, d – bright-field images, TEM.

Download (501KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Microstructure of Ni–2Cr (a, b), Ni–5Cr (c, d) and Ni–12.5Cr (d) alloys after SPD deformation and annealing at 400°C for 1 h; a, c – EBSD maps of grains in random colors, SEM; b, d, d – bright-field images, TEM.

Download (646KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Microstructure of Ni–5Cr (a–g) and Ni–12.5Cr (d, e) alloy after SPD deformation and annealing at 500°C (a, b) and 600°C (c–f), 1 h; a, c, d – EBSD maps of grains in arbitrary colors, SEM, b, d, e – bright-field images, TEM.

Download (647KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Effect of chromium alloying on the average grain size of nickel after SPD deformation and annealing.

Download (150KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Histograms of grain size distribution in Ni (a) and Ni–2Cr alloy (b–d) after SPD deformation and annealing at 200°C (a, b); 300°C (c); 400°C (d).

Download (166KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Histograms of grain size distribution in Ni–5Cr and Ni–12.5Cr alloys after SPD deformation and annealing at 300–600°C.

Download (462KB)
Indexing metadata


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».