Особенности микроструктуры ультрамелкозернистого никеля, полученного интенсивной пластической деформацией

• Автор: Нурисламова, Гульназ Валериевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 107 с. : ил.

Глава 1. Структура и свойства ультрамелкозернистых материалов (обзор литературы)

1.1. Методы получения ультрамелкозернистой структуры в металлах и

сплавах

1.2. Особенности микроструктуры УМЗ материалов, полученных ИПД

1.3. Особенности спектра разориентировок зерен в ультрамелкозернистых

материалах

1.4. Эволюция микроструктуры ультрамелкозернистых материалов при

нагреве

1.5. Механические свойства УМЗ металлов и сплавов

1.6. Постановка задачи исследования

Глава 2. Материалы и методики исследования

2.1. Материал исследования
2.2. Методы интенсивной пластической деформации
2.2.1. Интенсивная пластическая деформация кручением
под высоким давлением (ИПДК)
2.2.2. Равноканальное угловое прессование (РКУ-прессование)
2.3. Методики структурных исследований
2.3.1. Методика оптической металлографии
2.3.2. Методика электронно-микроскопических исследований
2.3.3. Методы рентгеновских исследований
2.3.4. Методика исследования разориентировок зерен
2.4. Методы термической обработки
2.5. Измерения микротвердости и механические испытания
Глава 3. Особенности формирования УМЗ структуры в
крупнокристаллическом никеле в процессе ИПДК
3.1. Электрономикроскопические исследования эволюции микроструктуры
3.2. Рентгеноструктурные исследования
3.3. Изучение спектра разориентировок зерен
3.4. Изучение микротвердости образцов
Заключения и выводы по главе
Глава 4. Сравнительный анализ микроструктуры никеля после РКУ-прессования и ИПДК УМЗ состояния
4.1. Микроструктура УМЗ никеля полученного РКУ-прессованием
4.2. Микроструктура никеля после РКУ-прессования и ИПДК
4.3. Исследование спектра разориентировок зерен
4.4. Рентгеноструктурные исследования и измерения микротвердости
4.5. Особенности деформационного поведения никеля после ИПД
4.5.1. Механические испытания на растяжение ИПДК образцов
4.5.2. Механические испытания на растяжение РКУП образцов
4.5.3. Оценка вкладов малоугловых и большеугловых границ в высокопрочное состояние УМЗ никеля
Заключения и выводы по главе
Глава 5. Микроструктурные особенности нанокристаллического никеля подвергнутого ИПДК
5.1. Электронномикроскопические исследования влияния ИПДК на
структуру электроосажденого никеля
5.2. Рентгеноструктурные исследования нанокристаллического
никеля
5.3. Измерения микротвердости
5.4. Обсуждение результатов структурных исследований
нанокристаллического никеля
Заключение и выводы по главе
Общее заключение и выводы по диссертационной работе
Список литературы
Актуальность темы. В последнее десятилетие большое внимание специалистов в области физического металловедения вызвали ультрамелкозернистые (УМЗ) материалы с размером зерен менее 1 мкм [1-8]. Этот интерес во многом связан с их необычной микроструктурой, благодаря которой в УМЗ материалах наблюдаются уникальные механические свойства, такие как высокая прочность и пластичность, низкотемпературная и высокоскоростная сверхпластичность, повышенные значения характеристик усталости и вязкости разрушения.
Исторически первыми путями получения объемных УМЗ материалов явились методы газовой конденсации (газофазный синтез) с последующим компактированием [9] и шарового размола с последующей консолидацией [10]. Они позволили получить образцы размером зерен примерно 10-50 нм и начать систематические исследования их необычной структуры. Вместе с тем до сих пор остаются присущие им проблемы, связанные с сохранением остаточной пористости, поскольку плотность нанокристаллических материалов полученные этими методами обычно не превышает 95-98% от теоретической плотности. Кроме этого для этих образцов характерны и другие недостатки, связанные с внесением примесей в процессе их изготовления, а также с их ограниченными геометрическими размерами не превышающими несколько миллиметров.
Поэтому в последние годы наблюдается повышенный интерес к новым методам получения наноструктурных металлов и сплавов. Среди них особый интерес вызвали методы интенсивной пластической деформации (ИПД) [11,12], которые базируются на применении больших степеней деформации в условиях высоких давлений при относительно низких температурах. Пионерские работы в этом направлении, выполненные в научном коллективе возглавляемым проф. Валиевым Р.З. (УГАТУ, г.Уфа), получили широкую международную известность и активное развитие в ведущих отечественных и зарубежных

Рис. 3.8. Схема измерений микротвердости на диске и вырезки заготовок для ПЭМ
Трехмерная картина построенная по результатам измерения микротвердости как функции от приложенного давления и от числа оборотов для ультрамелкозернистого никеля представлена на рис. 3.9 и 3.10. Рисунок 3.9 представляет распределение микротвердости для приложенных давлений 1, 3, 6 и 9 ГПа при 5 полных оборотах. Рисунок 3.10 представляет собой трехмерную картину зависимости микротвердости от накопленной деформации, определяемой числом оборотов. Эти распределения простроены для образцов, деформированных при давлении бГПа и количестве оборотов 0.5, 1, 3, 7, соответственно. Образец с N=5 представлен на рисунке 3.9. На плоскости ХУ показаны изолинии микротвердости с указанием абсолютной величины. Анализ результатов измерений свидетельствует, что все измеренные значения выше начального значения микротвердости для исходного крупнозернистого образца. Очевидно, что значения микротвердости неоднородны вдоль радиуса образцов и наименьшие значения ее зафиксированы в центре дисков. Рис. 3.9 показывает, что общий уровень чашек микротвердости с увеличением приложенного давления повышается, при этом неоднородность в центре чашек уменьшается и величина микротвердости в центре выравнивается начиная с давления Р=6 ГПа,