Дефектная структура, долговечность и упруго-пластические свойства микрокристаллических металлов и сплавов, полученных при интенсивной пластической деформации

• Автор: Нарыкова, Мария Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 144 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Способы создания объемных наноструктурных материалов

1.2. Интенсивная пластическая деформация как способ получения микрокристаллических материалов

1.2.1. Деформация кручением под высоким давлением

1.2.2. Винтовая экструзия

1.2.3. Винтовая прокатка

1.2.4. Равноканальное угловое прессование

1.2.5. Всесторонняя ковка

1.3. Особенности структуры микрокристаллических материалов
1.4. Механические свойства микрокристаллических материалов
Выводы по главе I. Постановка задачи
ГЛАВА II. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕФЕКТНОЙ СТРУКТУРЫ
2.1. Материалы для исследования
2.2. Экспериментальные методы исследования
2.2.1. Роль высокого гидростатического давления в исследовании дефектной структуры металлов и сплавов
2.2.2. Метод малоуглового рентгеновского рассеяния
2.2.3. Обработка данных малоуглового рентгеновского рассеяния
2.2.4. Методика определения плотности
2.2.5. Дополнительные методы исследования структуры
2.3. Механические испытания
2.3.1. Испытания на долговечность
2.3.2. Определение микротвердости
2.3.3. Акустические исследования
ГЛАВА III. ДЕФЕКТНАЯ СТРУКТУРА МИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
3.1. Образование нанопор при равноканальном угловом прессовании в А1 99.99 %
3.2. Образование нанопор при равноканальном угловом прессовании в сплаве А1+0.2 'лА. % Эс
3.3. Влияние режима интенсивной пластической деформации на дефектную структуру микрокристаллических материалов
3.3.1. Влияние режима интенсивной пластической деформации на дефектную структуру титана ВТ
3.3.2. Роль противодавления при равноканальном угловом прессовании на дефектную структуру микрокристаллической Си 99.99 %
3.4. Эволюция межзеренных границ в микрокристаллических материалах при интенсивной пластической деформации
3.5. Развитие пористости при сверхпластическом течении
микрокристаллического сплава А1 1
Выводы по главе III
ГЛАВА IV. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
МИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
4.1. Долговечность микрокристаллических металлов и сплавов, полученных методом равноканального углового прессования
4.1.1. Влияние числа проходов при равиоканальном угловом прессовании на долговечность А1 99.99 % и сплава А1+0.2 иА.% Эс
4.1.2. Структурные факторы, влияющие на долговечность микрокристаллических металлов и сплавов
4.2. Влияние интенсивной пластической деформации на микротвердость, прочность и пластичность микрокристаллических металлов и сплавов
4.3. Упруго-пластические свойства микрокристаллических металлов и сплавов
4.3.1. Упруго-пластические свойства А1 99.99 %
4.3.2. Упруго-пластические свойства сплава А1+0.2 у1. % Эс.
4.3.3. Упруго-пластические свойства титана ВТ
Заключение и выводы по главе IV
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы.
Получение высокопрочных материалов является одной из важных задач современного материаловедения. В рамках решения этой задачи большое значение имеет выявление и изучение структурных характеристик и их параметров, которые обуславливают высокие физико-механические свойства материалов, в том числе их прочность, пластичность, работоспособность (долговечность). Одним из важных и хорошо известных параметров структуры поликристаллических металлов и сплавов является размер зерен (кристаллитов). Известно, что уменьшение за счет различных термомеханических обработок размера зерна от десятков миллиметров до нескольких микрометров ведет к существенному повышению предела текучести, прочности, микротвердости. Существуют различные методы получения металлов и сплавов с ультрамелкозернистой (УМЗ) структурой. Наиболее
распространенными являются методы, в основе которых лежит интенсивная пластическая деформация (ИПД) материалов, например, равноканальное угловое прессование (РКУП). В настоящее время используются также другие методы ИПД, например, особый вид винтовой прокатки.
С помощью различных методов ИПД были получены металлические материалы с размером зерна от одного микрометра и менее. Эти микро- (МК) и нанокристаллические (НК) материалы обладают значительно более высокими, чем крупнокристаллические, механическими свойствами.
Микрокристаллические металлы и сплавы, полученные методами ИПД, отличаются от обычных крупнокристаллических кроме размера зерна рядом других структурных особенностей: высокой плотностью зернограничных дислокаций, высокой концентрацией неравновесных (деформационных) вакансий,

уменьшении размеров зерна до наноразмеров пластичность, как правило, снижается.
Таблица 1,
Механические свойства нанокристаллических чистых металлов [119].
Металл Б, нм Н, ГПа Оэ, МПа оь, МПа б, %
АЬ' 1500-200 0.3-1.2 13-26 42-176
Тт 50000-40 0.8-6.7 275-980 420-1310
Бе' 100000-80 1.8-4.5 375-1010 480-1100
№ 1500-15 1.5-6.2 205-940 300-1040
Си 80-10 0.9-2.1 60-365 120-650
На рис. 1.10 показаны кривые растяжения для А1 (99,3 %) с различным размером зерна при Т=293 К [120]. Из данных рисунка видно, что с уменьшением размера зерна существенно увеличиваются прочностные характеристики. При этом, как отмечается и в [121], локализация деформации и разрушение образцов происходит практически на пределе текучести, т.е. измельчение зерен сопровождается снижением пластичности, что и отображено в таблице 1.1. Более широкое распределение зерен по размерам может способствовать улучшению пластических характеристик при небольшом снижении прочности [122]. Оптимизация структуры с целью придания им высоких значений прочность при удовлетворительной пластичности, является одной из основных задач материаловедения.
Значительное число исследований по изучению механических свойств микрокристаллических материалов было проведено на образцах, приготовленных методом РКУП [60, 123-125].
Анализ влияния числа проходов при РКУП на некоторые механические свойства алюминия и сплавов на его основе был проведен, например, в работах [90, 126].