Strengthening of hcp Zr, Ti and Hf by interstitial solutes – a review

Interstitial solutes in a Zr, Ti and Hf are very effective in raising the tensile flow stress, especially at temperatures up to about one half of the transformation temperature, with one at. % of solute increasing the room temperature yield strength by up to 50 kg/mm2 Low-temperature deformation is controlled by a thermally activated process with an activation energy about μ/b3/6 and activation volume as low as 22b3at 0.5 at.%, probably a short-range interference by solute atoms with atomic motions at the core of gliding dislocations. The strengthening by N is twice that by O in Zr and Ti, consistent with the larger size of the N atom relative to that of the O atom. Résumé Les atomes en solution d'insertion ont un effet marqué sur l'augmentation de la limite élastique du Zr-a, du Ti et du Hf., Cet effet est surtout prononcé pour des températures s'élevant jusqu'à environ la moitie de la température de transformation: 1% at. de soluté augmente la limite d'élasticite, à température ambiante, de 50 kg/mm2 au plus. Un mécanisme thermiquement activé (énergie d'activation d'environ μb3/6, volume d'actlvation aussi faible que 22 b3 à 0.5% at.) contrôle la déformation à basse température. Ce mécanisme est probablement une interaction à courte distance entre les atomes interstitiels et les déplacements atomiques au coeur des dislocation s en mouvement. Dans le Zr et le Ti, le durcissement dû à l'azote est deux fois plus important que celui dû à l'oxygéne, résultat prévisible si l'on compare les diaméters atomiques de ces deux éléments (diamétre atomique de N supérieur à celui de O).