Структура и особенности состояния границ зерен ниобия, меди и бронзы, наноструктурированных интенсивной пластической деформацией

• Автор: Столбовский, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 НАНОСТРУКТУРИРОВАНИЕ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ МЕТОДАМИ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ (АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР)

1.1 Методы интенсивной пластической деформации (ИПД)

1.1.1 Равноканальное угловое прессование (РКУП)

1.1.2 Кручение под высоким давлением (КВД)

1.1.3 Оценка и сопоставление степеней деформации при ИПД

1.2 Структура и свойства металлов и сплавов после интенсивной пластической деформации

1.2.1 Структура, получаемая при РКУП

1.2.2 Структура, получаемая при КВД

1.2.3 Предельные возможности структурообразования при ИПД
1.2.4 Стабильность структур, получаемых при ИПД
1.3 Особенности структуры неравновесных границ зерен
1.4 Зернограничная диффузия в крупно- и ультрамелкозернистых материалах
1.5 Постановка задачи исследования
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Материалы для исследования
2.2 Методики интенсивной пластической деформации
2.2.1 Равноканальное угловое прессование
2.2.2 Кручение под высоким давлением
2.3 Термическая обработка
2.4 Методы исследования
2.4.1 Дюрометрия
2.4.2 Электронная микроскопия
2.4.3 Ядерная гамма резонансная спектроскопия

3 СТРУКТУРА, ТЕРМИЧЕСКАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ И СОСТОЯНИЕ ЕРАНИЦ ЗЕРЕН НИОБИЯ, ОБРАБОТАННОГО РАЗЛИЧНЫМИ МЕТОДАМИ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ
ЗЛ Влияние вида и режима ИПД на формирующуюся структуру ниобия
3 Л Л Равноканальное угловое прессование
З Л .2 Кручение под высоким давлением
ЗЛ.З Комбинирование разных методов интенсивной пластической деформации
ЗЛ .4 Кручение под высоким давлением при криогенной температуре
3.2 Термическая стабильность ниобия, полученного интенсивной пластической деформацией
3.3 Эмиссионная Мессбауэровская спектроскопия грайиц зерен ниобия, наноструктурированного различными методами интенсивной пластической деформации
3.3.1 Исследование границ зерен нанокристаллического ниобия, полученного методом кручения под высоким давлением
3.3.2 Исследование границ зерен субмикрокристаплического ниобия после равноканального углового прессования
3.4 Выводы
4 СТРУКТУРА, ТЕРМИЧЕСКАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ И СОСТОЯНИЕ ГРАНИЦ ЗЕРЕН МЕДИ И ОЛОВЯНИСТОЙ БРОНЗЫ, ПОЛУЧЕННЫХ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИЕЙ
4.1 Влияние КВД на структуру меди разной чистоты
4.1.1 Структура и термическая стабильность высокочистой меди
4.1.2 Структура и термическая стабильность меди технической чистоты
4.1.3 Эмиссионная Мессбауэровская спектроскопия границ зерен меди, продеформированной КВД при криогенной температуре
4.2 Наноструктурирование оловянистой бронзы
4.2.1 Структура и термическая стабильность оловянистой бронзы

4.2.2 Эмиссионная Мессбауэровская спектроскопия границ зерен
оловянистой бронзы, продеформированной КВД при комнатной
температуре
4.3 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА

неоднородньм: оно имеет максимум в приграничной области и экспоненциальный спад на расстоянии около 5 нм от границы [120]. Такое распределение упругих деформаций вблизи границы зерна может быть описано конфигурацией краевых скользящих дислокаций в границе зерна (рисунок 1.3, в).
Определенные возможности для обнаружения неравновесного состояния границ зерен предоставляет высокоразрешающая электронная микроскопия. Этим методом можно обнаружить высокую плотность различных дефектов: ступенек, фасеток, дислокаций, с присутствием которых связаны упругие искажения вблизи границ, которые также могут быть зафиксированы этим методом. Кроме того, обнаружить неравновесное состояние границ зерен можно с использованием эмиссионной Мессбауэровской спектроскопии. Этот метод был разработан в лаборатории диффузии Института физики металлов [121] и успешно применен для изучения целого ряда поли- и субмикрокристаллических материалов [122-123].
1.4 Зернограничная диффузия в крупно- и ультрамелкозернистых материалах
Диффузия по границам зерен играет ключевую роль во многих процессах, протекающих в промышленных материалах при повышенных температурах, поскольку границы зерен являются путями ускоренной диффузии. Вследствие того, что коэффициент зернограничной диффузии Оь значительно больше коэффициента объемной диффузии В у, а энергия активации меньше, Оь<0.у> зернограничная диффузия важна не только при высоких температурах, но также при относительно низких и даже комнатных температурах. Особенно велика роль зернограничной диффузии в нанокристаллических материалах.
Для обработки диффузионных экспериментов большинство исследователей используют классическую модель Фишера [124]. В этой модели предполагается, что граница зерен представляет собой полубесконечный изотропный слой одинаковой толщины, <5, с высоким коэффициентом диффузии, Пь, заключенный в полубесконечный совершенный кристалл с низким коэффициентом диффузии, А/, причем граница зерен перпендикулярна поверхности, на которую нанесен диффузант (рисунок 1.4). Концентрации диффундирующих атомов в объеме и границе зерна обозначены на этом рисунке как С у(х, у,I) и СДу,I), соответственно.
Согласно модели Фишера, в процессе диффузионного отжига атомы диффундируют в образец двумя путями: относительно медленно непосредственно в объем зерен и много быстрее по границам зерен, вследствие чего начинается объемная диффузия с двух «стенок» границы в окружающие кристаллы.