Закономерности и механизмы диффузионно-контролируемых процессов в наноструктурированных материалах на основе титана и ниобия

• Автор: Голосов, Евгений Витальевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 200 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Структурно-фазовые превращения и свойства металлических материалов с развитой системой внутренних поверхностей раздела
1.1 .Закономерности диффузионно-контролируемых процессов на межслойных границах в металлических многослойных структурах

1.1.1. Взаимная диффузия и формирование фаз в диффузионной зоне

1.1.2. Пути ускоренной диффузии. Диффузия по границам зерен

1.1.2.1. Диффузия вдоль изолированной границы зерен (модель Фишера)

1.1.2.2. Классификация режимов зернограничной диффузии в поликристаллах по Харрисону'

1.1.3. Диффузия по мигрирующим границам зерен ("холодная гомогенизация")

1.1.4. Диффузионные барьеры

1.2.Объемные субмикрокристаллические и наноструктурные материалы

1.2.1. Методы формирования субмикрокристаллического и
нано стру кту р н о г о состояний в металлах и сплавах
1.2.2. Влияние "размерного эффекта" на свойства материалов
1.2.3. Особенности диффузии
1.3.Диффузионные процессы и фазовые равновесия в системах МЪ-П-Си
2. Постановка задач исследований
3. Обоснование выбора материалов и методов исследований
3.1. Методические вопросы экспериментального исследования взаимной диффузии в многослойных композитах с наноразмерной толщиной слоев
3.1.1. Метод поперечных срезов и приготовление тонких фольг с использованием сфокусированного ионного пучка

3.1.2. Локальность энергодисперсионного микроанализа
3.1.3. Идентификация фаз с помощью методов анализа дифракции обратно рассеянных электронов и энерго дисперсионного анализа
3.2. Материалы и методики исследований
4. Закономерности диффузионно-контролируемых процессов в многослойных нанокомпозитах (на примере системы СшТйМэ)
4.1.Фазообразование и рост интерметаллических соединений в системе Си-

4.2.Особенности фазообразования в системе Си-№>Т1
4.3.Деградация барьерного слоя ниобия в многослойном композите системы Си-№>~Т1№>, связанная с зернограничной диффузией меди
5. Формирование субмикрокристаллического и наноструктурного состояний и их влияние на механические свойства титановых сплавов
5.1.Параметры субмикрокристаллического и наноструктурного состояний
в титановых сплавах
5.2.Закономерности и механизмы пластической деформации титановых сплавов в субмикрокристаллическом и наноструктурном состояниях
Выводы
Приложение: Свойства титановых сплавов медицинского и технического назначений в субмикрокристаллическом и наноструктурном состояниях... 169 Приложение: Макронапряжения и их релаксация в
субмикрокристаллическом состоянии
Литература
Введение
В поликристаллических мелкозернистых и ультрамелкозернистых металлах и сплавах наличие развитой системы внутренних поверхностей раздела (границ зерен, субзерен, вторичных фаз и других) во многом определяет комплекс их механических, физико-химических и других свойств [1,2]. В последние годы активно разрабатываются и исследуются объемные субмикрокристаллические (СМК) и наноструктурные (НС) металлы, сплавы и композиты на их основе, полученные воздействием большими (интенсивными) пластическими деформациями в сочетании с традиционными методами механико-термической обработки. В соответствии с принятой терминологией к СМК материалам относятся металлы и сплавы с

размером зерен в интервале 10-10 нм, а к НС - с размером зерен менее 100 нм. Однако во многих случаях в структуре металлов и сплавов при среднем размере зерен в несколько сот нанометров доля наноразмерных зерен (диаметром менее 100 нм) может составлять единицы или десятки процентов. При этом именно наличие наноразмерных зерен определяет проявление уникальных механических, физических и других свойств. В связи с этим, на наш взгляд, к НС металлам и сплавам можно относить такие материалы, у которых наблюдается проявление уникальных свойств, связанных со значительной (десятки процентов) долей наноразмерных зерен в их структуре. Интерес к СМК и НС материалам обусловлен прежде всего их физико-химическими и механическими свойствами, существенно отличающимися от соответствующих для обычных ультрамелкозернистых (размер зерен 1-10 мкм) и тем более от крупнозернистых (размер зерен более 10 мкм) поликристаллов. В частности, металлы и сплавы в наноструктурном состоянии обладают высокой прочностью при сохранении удовлетворительной или даже, в некоторых случаях, более высокой
Рис. 1.7 Схема процесса РКУП-Conform.
Метод РКУП получил наибольшее распространение для формирования СМК и наноструктур. Однако с практической точки зрения данный метод является трудо- и ресурсозатратным, так как при увеличении поперечного размера заготовок резко возрастают требования к прочности используемой оснастки, смазке и мощности прессового оборудования. К тому же, как было отмечено выше, этот метод оказался малоэффективным для получения длинномерных заготовок. В связи с этим ведутся работы по усовершенствованию метода. Так, например авторами работ [66,67] предложен метод равноканальной многоугловой экструзии [66] и/или РКУП в многоканальной оснастке [67]. Такая обработка позволяет исключить большое число повторений прессования заготовки, как при РКУП и деформировать длинномерные заготовки.
Одним из перспективных направлений в развитии РКУП является метод непрерывного РКУП или, как его обозначают в литературе "РКУП-conform", позволяющий получать длинномерные образцы [68]. Схема, иллюстрирующая процесс "РКУП-conform", представлена на рис. 2. Процесс Conform прессования был предложен более 20 лет назад для получения заготовок неограниченной длины [69,70]. Принцип метода заключается в использовании больших пластических деформаций за счет значительного уменьшения поперечного сечения заготовки при выдавливании ее через