Влияние энергии дефекта упаковки на структуру и микротвердость чистых ГЦК металлов, полученных комбинацией методов интенсивной пластической деформации

• Автор: Гимазов, Азат Альбертович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 118 с. : ил.

Оглавление:
Введение

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1Л Свойства материалов с малым средним размером зерен

1Л Л Структурные особенности УМЗ и НК материалов

1Л .2 Диффузия

1 Л.З Прямое и обратное соотношение Холла-Петча

1.2 Методы получения ультрамелкозернистой и нанокристаллической

структуры

1.2Л Шаровой размол

1.2.2 Деформация кручением под высоким давлением
1.2.3 Деформация РКУ-прессованием
1.2.4 Электроосаждение
1.2.5 Высокоскоростная резка
1.2.6 Кристаллизация металлов и сплавов при охлаждении с высокой
скоростью. Метод быстрой закалки
1.3 Эволюция микроструктуры при интенсивной пластической деформации
1.3.1 Сравнение методов ИПД
1.3.2 Влияние типа решетки на микроструктуру и свойства материала после ИПД
1.3.3 Влияние энергии дефекта упаковки на формирование структуры и свойств металлических материалов при ИПД
1.3.4 Структура и микротвердость материалов после обработки комбинацией методов ИПД
1.4 Постановка задачи
2 МЕТОДИКА И МАТЕРИАЛЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Материалы исследования
2.2 Методика обработки образцов
2.2.1 Методика интенсивной пластической деформации кручением под высоким давлением
2.2.2 Методика интенсивной пластической деформации равноканальным угловым прессованием
2.2.3 Методика интенсивной пластической деформации высокоскоростной резкой
2.2.4 Получение УМЗ и НК материалов методом быстрой закалки
2.2.5 Методика получения НК никеля электроосаждением
2.2.6 Методика обработки шаровым размолом

2.2.7 Комбинация методов
2.3 Методика подготовки и аттестации материала
2.3.1 Методика измерения микротвердости
2.3.2 Методика рентгеноструктурного анализа
2.3.3 Методика аттестации структуры методами электронной микроскопии.
2.3.4 Аттестация методом дифференциальной сканирующей калориметрии 59 3 ВЛИЯНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ЭДУ НА СТРУКТУРУ ПОСЛЕ КОМБИНАЦИИ МЕТОДОВ ИПД В ГЦК МЕТАЛЛАХ
3.1 Эволюция структуры чистой меди при обработке комбинацией методов ИПД
3.1.1 Зависимость свойств и микроструктуры чистой меди от методов деформации
3.1.2 Микротвердость чистой меди после обработки комбинацией методов ИПД
3.1.3 Энергия, запасенная образцами чистой меди после обработки
комбинацией методов ИПД
3.2 Микроструктура и механические свойства чистого никеля, полученного ИПД
3.2.1 Поведение микротвердости чистого никеля в зависимости от методов формирования структуры
3.2.2 Микроструктура чистого никеля после деформации
3.3 Микротвердость чистого алюминия после комбинации методов ИПД
3.3.1 Поведение микротвердости алюминия после ИПД и комбинации методов ИПД
3.4 Сравнение микротвердости ГЦК металлов после ИПД и комбинации методов ИПД
3.5 Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение
В настоящее время физика твердого тела уделяет особое внимание материалам с ультрамелкозернистой (УМЗ) и нанокристаллической (НК) микроструктурой, характеризующейся средним размером зерна от 0.1 до 1 мкм и менее 100 нм соответственно. Повышенный интерес к УМЗ и НК материалам обусловлен их улучшенными физическими и механическими свойствами. Впервые концепция наноматериалов была сформулирована Глейтером [1]. Вследствие малых размеров кристаллитов такие структуры харатеризуются повышенной объемной долей межкристаллитных (межзеренных и межфазных) границ. Благодаря этой особенности, свойства материалов с УМЗ и НК структурой заметно отличаются от свойств аналогичных крупнокристаллических материалов. По сравнению с крупнокристаллическим состоянием в УМЗ и НК материалах коэффициент диффузии может увеличиваться на несколько порядков [2]. Экспериментально зафиксировано изменение тепловых и магнитных свойств: смещение температуры Дебая и точки Кюри [3], хотя данные параметры считались структурно нечувствительными.
Все виды формирования структуры с малым размером зерна можно логически разделить на два типа: методы «сверху-вниз» и «методы снизу-вверх». Интенсивная пластическая деформация (ИПД) является методом типа «сверху-вниз» - крупные зерна исходного материала заменяются в процессе деформирования на более малые. В настоящее время разработано множество способов ИПД: многократная прокатка [4], равноканальное угловое прессование (РКУП) [5, 6], кручение под высоким давлением (КВД) [2, 7], шаровой размол [8], а также опробовано множество модификаций данных методов. Исследование структуры в процессе ИПД показало, что для многих материалов, как чистых, так и многокомпонентных, пластическая деформация является эффективным методом формирования УМЗ и НК

высокой скорости закалки, когда скорость роста кристаллов уже невелика, а количество зародышей максимально, возможно получение УМЗ или НК микроструктуры в материале. Если же металл очень сильно переохладить, то число центров и скорость роста кристаллов равны нулю, жидкость не кристаллизуется, образуется аморфное тело. Для металлов, обладающих малой склонностью к переохлаждению, экспериментально обнаруживаются только восходящие ветви кривых.
Рис. 1.10. Зависимость числа центров кристаллизации (ЧЦ) и скорости роста кристаллов (СК) от степени переохлаждения
Размер зерен при кристаллизации зависит, кроме скорости закалки, от концентрации нерастворимых примесей, которые играют роль готовых центров кристаллизации, ими могут быть оксиды, нитриды, сульфиды, чем больше концентрация, тем мельче зерна закристаллизовавшегося металла.
Мелкозернистую структуру можно получить в результате модифицирования, когда в жидкие металлы добавляются посторонние вещества - модификаторы. По механизму воздействия различают:
1. Вещества, не растворяющиеся в жидком металле - выступают в качестве дополнительных центров кристаллизации.
2. Поверхностно - активные вещества, которые растворяются в металле, и, осаждаясь на поверхности растущих кристаллов, препятствуют их росту.