Структура и свойства ультрамикрокристаллических и нанокристаллических алюминиевых сплавов, полученных при экстремальных воздействиях

• Автор: Петрова, Анастасия Николаевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 132 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ВЛИЯНИЕ МЕГАПЛАСТИЧЕСКОЙ И ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ДЕФОРМАЦИИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

1.1 Алюминиевые сплавы системы А1-Мп и их применение

1.2 Алюминиевые сплавы системы Al-Zn-Mg-Cu и их применение

1.3 Обработка материалов мегапластической деформацией

1.3.1 Физические основы структурообразования при мегапластической

деформации
1.3.2 Методы мегапластической деформации для формирования ультрамикрокристаллической и нанокристаллической структуры в металлах и сплавах
1.3.3 Особенности структуры и механических свойств
ультрамикрокристаллических материалов, полученных методами мегапластической деформации
1.4 Структура и механические свойства металлов и сплавов, подвергнутых высокоскоростной деформации
1.5 Постановка задач исследования
ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Выбор сплавов, их структура и свойства
2.2 Метод динамического канально-углового прессования
2.3 Метод кручения под высоким квазигидростатическим давлением
2.4 Методы структурных исследований
2.4.1 Метод оптической металлографии
2.4.2 Метод просвечивающей электронной микроскопии
2.4.3 Метод сканирующей электронной микроскопии
2.4.4 Метод рентгеноструктурного анализа
2.5 Методы определения механических свойств
2.5.1 Метод определения твердости
2.5.2 Метод определения прочностных и пластических свойств при статическом нагружении
2.6 Метод корреляционного анализа для исследования поверхностей разрушения
2.7 Метод исследования механического поведения и термодинамических
характеристик при динамическом нагружении
ГЛАВА 3 ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ
УЛЬТРАМИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ПРИ
КВАЗИСТАТИЧЕСКОЙ И ДИНАМИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИЯХ СПЛАВА АМц И ЕГО СВОЙСТВА
3.1 Влияние деформации кручением под высоким квазигидростатическим давлением при комнатной температуре на структуру и механические свойства алюминиевого сплава АМц
3.2 Влияние динамического канально-углового прессования на структуру и механические свойства сплава АМц
3.2.1 Эволюция структуры сплава АМц при динамическом канально-угловом прессовании
3.2.2 Деформационное упрочнение сплава АМц при динамическом канальноугловом прессовании
3.2.3 Механические свойства и разрушение ультрамикрокристаллического сплава АМц, полученного методом динамического канально-углового прессования
3.2.4 Влияние габарита заготовки на структурные параметры и механические характеристики сплава АМц при обработке методом динамического канальноуглового прессования
Выводы по главе
ГЛАВА 4 ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ
УЛЬТРАМИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ПРИ
КВАЗИСТАТИЧЕСКОЙ И ДИНАМИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИЯХ СПЛАВА В95 И ЕГО СВОЙСТВА
4.1 Влияние динамического канально-углового прессования на структуру и механические свойства сплава В95
4.1.1 Эволюция структуры сплава В95 при динамическом канально-угловом прессовании
4.1.2 Эволюция ультрамикрокристаллической структуры сплава В95 при нагреве
4.1.3 Механические свойства и разрушение ультрамикрокристаллического сплава
В95, полученного методом динамического канально-углового прессования
4.2 Влияние деформации кручением под высоким квазигидростатическим давлением при комнатной температуре на структуру и механические свойства сплава В95
4.2.1 Эволюция структуры сплава В95 при обработке кручением под высоким

квазигидростатическим давлением
4.2.2 Фазовые превращения в сплаве В95 в процессе деформации кручением под высоким квазигидростатическим давлением
4.2.3 Механизмы упрочнения в сплаве В95 при кручении под высоким квазигидростатическим давлением
4.3 Сравнение деформационного поведения сплава В95 при различных методах
пластической деформации
Выводы по главе
ГЛАВА 5 МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ОСОБЕННОСТИ ДИССИПАЦИИ УПРУГОЙ ЭНЕРГИИ УЛЬТРАМИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ АМц И В95 ПРИ ДИНАМИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ
5.1 Диссипативная способность и эволюция ультрамикрокристаллической структуры при динамическом сжатии
5.1.1 Диссипация энергии в сплаве В95
5.1.2 Диссипация энергии в сплаве АМц
5.2 Механические свойства ультрамикрокристаллических сплавов АМц и В95
при динамическом сжатии
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Обсуждение результатов исследования
Общие выводы
СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Оба материала в исходном состоянии обладали низкой твердостью. Значения твердости, прочности и пластичности сплавов АМц и В95 приведены в таблице 2.2.
Таблица 2.2 - Механические характеристики исследованных сплавов в исходном состоянии
Марка сплава НВ„сх (Та ИСХІ МПа оодисх, МПа 5 „сх, %
АМц 39
В95 68
Таким образом, специальный выбор сплавов и проведенная термическая обработка дали возможность получить два материала на основе алюминия с одной и той же г.ц.к. кристаллической решеткой, но с разной степенью легированности Al-твердого раствора, характером распределения вторичных фаз и прочностными характеристиками. Известно, что алюминий является материалом с высокой энергией дефектов упаковки, в котором дислокационные перестройки происходят очень легко [125, 126]. Учитывая, что легирующие элементы (Zn, Mg, Си, Мп) снижают энергию дефектов упаковки [127] и энергию активации зернограничной диффузии, а находящиеся по границам частицы служат источником блокировки дислокаций, можно считать, что сплав АМц является материалом, в котором процессы дислокационной перестройки облегчены, а сплав В95 - материалом с более низкой подвижностью дислокаций.
2.2 Метод динамического канально-углового прессования
В данной работе для обработки сплавов использовали запатентованный в 2004 году способ динамической обработки материалов «Динамическое канально-угловое прессование» (ДКУП) [120]. В данном методе образец продавливается в матрице через два пересекающихся под углом канала с помощью воздействия импульсных источников энергии (горение пороха, инициирование ВВ, электромагнитная энергия). Таким образом, при обработке материалов данным методом большие пластические деформации реализуются со скоростью порядка 103-105 с'1, поэтому его можно отнести к методам интенсивной пластической деформации.
В экспериментах по обработке материалов методом ДКУП используются две схемы нагружения заготовок: поршневая и инерционная. Принципиальная схема ДКУП и схема оснастки представлены на рисунке 2.4 а.
При использовании поршневой схемы деформации продавливание заготовки через каналы осуществляется за счет постоянно действующего давления пороховых газов на