Дефектная субструктура и механизмы формирования наноструктурных состояний при интенсивной пластической деформации меди и сплавов на основе ванадия

• Автор: Дитенберг, Иван Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 197 с. : ил.

• ВВЕДЕНИЕ
1. ОСОБЕННОСТИ МИКРОСТРУКТУРЫ СУБМИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДАМИ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ
1.1. Классификация наноструктурных материалов и методы их получения
1.2. Особенности зеренной структуры
1.2.1. Зеренная структура НС материалов, полученных методом
• кручения под давлением
1.2.2. Параметры зеренной структуры после РКУ прессования
1.3. Дефектная субструктура СМК состояний
1.3.1. Особенности дефектной субструктуры объема субмикрозерен
1.3.2. Дефектная структура границ зерен
1.4. Механизмы формирования НС состояний в процессе ИПД
Заключение
2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Постановка задач диссертации
2.2. Материалы и методики исследования
2.2.1. Выбор материалов исследования
2.2.2. Методики деформации и приготовления образцов для
электронномикроскопического исследования
2.2.3 Методики электронно-микроскопического исследования
разориентировок
3. МИКРОСТРУКТУРА СМК МЕДИ ПОСЛЕ РКУ ПРЕССОВАНИЯ И ДЕФОРМАЦИИ В НАКОВАЛЬНЯХ БРИДЖМЕНА [ 136,137]
3.1. Электронномикроскопическое исследование зеренной и субзеренной структуры
3.2. Особенности дефектной структуры объема и границ зерен
3.3. Поля локальных внутренних напряжений
4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ И МЕХАНИЗМЫ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ И ПЕРЕОРИЕНТАЦИИ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ В СМК МЕДИ, ПОЛУЧЕННОЙ МЕТОДОМ РКУ ПРЕССОВАНИЯ [135, 150]

4.1 Особенности пластической деформации СМК меди в процессе ее активного растяжения при комнатной температуре (область шейки) [135]
4.2. Микроструктура полос локализации деформации в области однородного удлинения СМК меди [150]
4.3. Особенности микроструктуры СМК меди после деформации
при Т=453 К
4.4. Механизмы деформации и переориентации кристалла в наноструктурных состояниях
4.4.1. Дисклинационный механизм переориентации кристаллической
решетки
4.4.2. Квазивязкие (диффузионные) механизмы деформации и переориентации кристалла: динамическая "микрорекристаллизация"; потоки неравновесных
точечных дефектов в полях напряжений
4.4.3. Механическое двойникование
5. ОСОБЕННОСТИ НАНОСТРУКТУРНОГО СОСТОЯНИЯ И МЕХАНИЗМЫ ЕГО ФОРМИРОВАНИЯ В СПЛАВЕ V-4Ti-4Cr ПОСЛЕ СВЕРХГЛУБОКОЙ ДЕФОРМАЦИИ ПРОКАТКОЙ ПРИ КОМНАТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ [ 132, 171 ]
Введение (постановка задач к разделу)
5.1. Особенности дефектной микроструктуры сплава V-4Ti-4Cr после сверхглубокой деформации прокаткой
5.2 Кристаллогеометрические особенности переориентации полос (микрополос) с высокоугловыми границами
5.3 Возможные механизмы деформации и переориентации кристаллической решетки при прокатке сплава V-4Ti-4Cr
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Наноструктурные (НС) материалы находятся в настоящее время в центре внимания материаловедов, благодаря характерным, перспективным для техники изменениям в этих состояниях физических и механических свойств кристаллов, в том числе обеспечивающих создание новых керамических и металлокерамических композиций с повышенным запасом пластичности, реализацию привлекательных в технологическом отношении явлений "высокоскоростной" и "низкотемпературной" сверхпластичности и т. д. [1 - 20]. Одним из перспективных направлений создания таких материалов является разработка разнообразных методов интенсивной пластической деформации (ИПД), таких как равноканальное угловое (РКУ) прессование, кручение в наковальнях Бриджмена, глубокие деформации прокаткой и т.д.
Исследования последних лет показали [8], что важнейшим фактором, отвечающим за формирование в НС материалах необычных физических и механических свойств, являются особенности их высоконеравновесной структуры, в частности, дефектной субструктуры границ зерен [8, 21 - 27], отличающихся высокой плотностью дефектов, структурной и термодинамической неравновесностью, наличием значительных полей локальных внутренних напряжений, изменением атомной плотности в приграничных
• зонах и т. д.
К настоящему времени накоплен достаточно большой экспериментальный материал о структурных особенностях НС материалов, полученных методами ИПД. Однако связать эти особенности с формированием особых физических и механических свойств в полной мере пока не удается. Кроме того, до сих пор не выявлены механизмы формирования НС состояний в различных условиях ИПД. Последнее в значительной степени обусловлено чрезвычайно сложным (кооперативным) характером пластического течения и переориентации кристаллической решетки в условиях больших пластических
к деформаций.
Решение указанных выше вопросов - необходимые этапы выявления взаимосвязи микроструктуры с особыми свойствами НС материалов и разработки новых технологий их получения.
Исходя из вышеизложенного, целью диссертационной работы является полная электронномикроскопическая аттестация зеренной и неравновесной дефектной субструктуры НС состояний в меди, полученной методами РКУ прессования и кручения под давлением, и ванадиевом сплаве У-П-Сг после холодной прокатки до глубоких
• степеней деформации; разработка структурных моделей этих состояний; исследование
Как видно, динамическую рекристаллизацию можно, по-видимому, считать одним из важных механизмов формирования СМК структуры. При этом очевидно, что вероятность реализации этого механизма должна зависеть от гомологической температуры деформации.
Заключение
Как видно из представленных выше результатов, методами кручения в наковальнях Бриджмена и РКУ прессования, как в чистых металлах, так и в сплавах и интеметаллидах, можно получить СМК материалы с размерами субмикрокристаллов (зерен) от нескольких десятков (~ 30) до нескольких сот нанометров. Эти размеры зависят как от режимов ИПД, так и природы материала. В частности, наблюдается тенденция заметного уменьшения размеров зерен при переходе от чистых металлов к металлическим сплавам или интерметалпидам и при снижении гомологической температуры деформации.
Характерной чертой микроструктуры объема субмикрозерен является ее высокая неоднородность с формированием в пределах одного образца субмикрозерен с разнообразными типами дефектных микроструктур: - с низкой (около 108 см'2) и высокой (от Ю10 до 10й см'2) скалярной плотностью дислокаций; - ячеистых
(неразориентированных) структур; субзерен с малоугловыми разориентировками; -высокоэнергетических структурных состояний с высокой кривизной кристаллической решетки и высокими локальными внутренними напряжениями.
Важной особенностью микроструктуры полученных методами ИПД СМК материалов является высокая, по сравнению с крупнокристаллическим состоянием, дефектность их границ зерен, формирование приграничных зон с высоким уровнем локальных искажений кристаллической решетки и локальных внутренних напряжений. Указанные особенности обсуждаются в настоящее время на основе концепции неравновесных границ нано- или субмикрозерен, играющих важную роль в формировании особых физических и механических свойств НК и СМК материалов. Предложены дислокационные и дисклинационные модели дефектной микроструктуры таких границ.
Среди предложенных к настоящему время моделей переориентации кристаллической решетки, в том числе при формировании высокоугловых границ зерен, можно выделить, во-первых, увеличение угла разориентации малоугловых границ субзерен путем накопления и последующей перестройки в них избыточной плотности дислокаций одного знака; во-вторых, образование и эволюция частичных дисклинаций на