Механизмы пластической деформации и формирование ультрамелкозернистой структуры в нихроме

• Автор: Дудова, Надежда Рузилевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 141 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Обгдгге закономерности пластической деформации сплавов

1.2 Динамические процессы структурообразования при горячей деформации

1.3 Образование в сплавах ультрамелкозернистой структуры

1.4 Ближнее упорядочение в никелевых сплавах

1.5 Постановка задачи исследования

ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Материал исследования

2.2. Методы эксперимента
2.2.1 Механические испытания
2.2.1.1 Испытания на сжатие
2.2.1.2 Определение микротвердости
2.2.2 Методика интенсивной пластической деформации кручением иод высоким давлением
2.2.3 Методика всесторонней изотермической ковки
2.2.4 Методика термоактивационного анализа
2.2.5 Методы исследования структуры
2.2.5.1 Металлографические исследования
2.2.5.2 Электронно-микроскопические исследования
2.2.5.3 Рентгеноструктурный анализ (РСА)
2.2.6 Методика дифференциальной сканирующей калориметрии
2.2.7 Методика термической обработки
ГЛАВА 3 МЕХАНИЗМЫ ДЕФОРМАЦИИ СПЛАВА Х20Н80 ПРИ ПОВЫШЕННЫХ
ТЕМПЕРАТУРАХ Т>0,55 Тпл
3.1 Механическое поведение сплава Х20Н80
3.2 Деформационный рельеф
3.3 Дислокационная структура сплава после деформации при различных температурах
3.4 Термоактивационньш анализ деформационного поведения сплава Х20Н80 при
повышенных температурах 7>0,55ГПЛ
3.4.1 Влияние температуры и скорости деформации на напряжение течения
3.4.2 Кажущаяся энергия активации пластической деформации

3.4.3 Температурная зависимость "пороговых" напряжений
3.4.4 Истинная энергия активации пластической деформации
3.5 Температурная зависимость нормализованной скорости деформации от
приведенных напряжений течения и механизмы деформации нихрома при повышенных
температурах
3.6 Выводы по главе
ГЛАВА 4 ДЕФОРМАЦИОННОЕ ПОВЕДЕНИЕ СПЛАВА Х20Н80 ПРИ НИЗКИХ
ТЕМПЕРАТУРАХ Г<0,55 Тт
4.1 Исследование процессов упорядочения методом дифференциальной
сканирующей калориметрии
4.2 Аномалии механического поведения при низких температурах
4.3 Анализ дислокационной структуры
4.4 Особенности механизма деформации сплава Х20Н80 при низких
температурах
4.5 Выводы по главе
ГЛАВА 5 ФОРМИРОВАНИЕ НОВЫХ ЗЕРЕННЫХ СТРУКТУР В ПРОЦЕССЕ
ДЕФОРМАЦИИ
5.1 Влияние условий деформации на структурные изменения в процессе
.пластической деформации
5.2 Эволюция микроструктуры при температуре горячей деформации 0,7 Тпл (900°С)
5.3 Эволюция микроструктуры при температуре теплой деформации 0,58 Гпл (700°С)
5.4 Эволюция микроструктуры при температурах холодной деформации
5.4.1 Эволюция микроструктуры при одноосной деформации 0,46 Тал (500°С)Л03
5.4.2 Эволюция микроструктуры и свойств при интенсивной пластической деформации кручением под высоким квазигидростатическим давлением 0,18 Тт (20°С)
5.5 Взаимосвязь механизмов пластической деформации и динамической
рекристаллизации в нихроме
5.6 Формирование однородной УМЗ структуры при многократной деформации с
последовательным уменьшением температуры обработки
5.7 Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ
Одной из основных задач физики прочности и пластичности является выявление механизмов пластической деформации, которые определяют механические свойства металлических материалов. Это особенно важно для жаропрочных сплавов, поскольку позволяет прогнозировать их характеристики сопротивления ползучести. С другой стороны, пластическая деформация является одним из способов управления структурой металлов и сплавов. Как показали исследования последних лет, закономерности структурообразования обусловлены механизмами пластической деформации. То есть, информация о механизмах деформации позволяет определять механизмы формирования зерен и, соответственно, их размер, а также другие характеристики структуры.
Сведения о механизмах деформации и механизмах структурных изменений при повышенных' температурах жаропрочных сплавов, разработанных на основе системы №-Сг, имеют большое значение. В настоящее время эти сплавы широко применяются в конструкциях турбин авиационных двигателей и энергетических установок. Механические свойства этих материалов в условиях ползучести оказывают определяющее влияние на рабочие характеристики турбин. Любое повышение таких параметров как длительная прочность, время до разрушения позволяет уменьшить расход топлива за счет повышения температуры эксплуатации или уменьшить вес изделий, эксплуатируемых при высоких температурах. Прогресс в разработке жаропрочных сплавов привел к тому, что они обладают очень высокими значениями механических свойств. Дальнейшее повышение сопротивления ползучести этих сплавов возможно только на основе анализа физических процессов в материалах, происходящих при ползучести. В связи с повышением ресурса энергетических турбин до 105 часов особое значение приобретает расчетное прогнозирование сопротивления ползучести на это время на основе механических испытаний, выполненных на базе до 104 часов.
К сожалению, несмотря на большой объем исследований, посвященных ползучести и деформации жаропрочных сплавов, изучению механизмов деформации при высоких температурах в научной литературе уделено недостаточное внимание. Причем остаются малоизученными механизмы ползучести не только в сложнолегарованных жаропрочных сплавах, содержащих /-фазу или ее аналог (/'-фазу с о.ц.т. решеткой) в сплавах типа Инконель, но и в сплавах, представляющих собой твердые растворы, на основе которых были разработаны никелевые жаропрочные сплавы.
С другой стороны, большое количество никелевых сплавов являются деформируемыми материалами. Для них необходимо иметь данные о зависимости параметров структуры от условий (температура, скорость, степень) деформации, поскольку требуемый комплекс

составом, а исключительно ближнее упорядочение наблюдается в сплавах с нестехиометрическим составом таким как, например. №-20%Сг [130,131,132].
Дальнее упорядочение. Повышение содержания Сг, добавки Мо, а также увеличение времени выдержки в интервале температур 400-650°С приводят к образованию доменов дальнего порядка в матрице с ближним порядком. Фаза с дальним порядком наблюдается в сплавах №-Сг с содержанием хрома более 25% или с добавками элементов, замещающих Сг в фазе №гСг [18,132,133,134]. Особенно эффективны для образования сверхструктуры добавки Мо [18,132]. Упорядоченный домен РДгСг имеет размер 4 нм или менее и связан с у-матрицей когерентными границами [18]. Следует отметить, что формирование вторичных фаз со сверхструктурой кардинально изменяет электропроводимость и резко уменьшает пластичность [18,132,133,134]. Дальнее упорядочение с образованием фазы МгССцМо) нежелательно для жаропрочных сплавов, поскольку приводит к их охрупчиванию [132,133]. В то же время, ближнее упорядочение оказывает иное влияние на свойства никелевых сплавов.

Рисунок 1.5 - Диаграмма состояния системы №-Сг [128]
Ближнее упорядочение. Как известно, ближний порядок в расположении атомов разного сорта в кристаллических сплавах заключается в их взаимно упорядоченном расположении на малых расстояниях чуть больше межатомных, причем это упорядочение не зависит от кристаллографической ориентировки [135]. Ближний порядок возникает во