Субмикроскопическая структура и ее роль в формировании физико-механических свойств дисперсионно-упрочненных материалов на никелевой и железной основах

• Автор: Кукареко, Владимир Аркадьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Минск
• Количество страниц: 471 с. : ил.

1. Субмикроскопическая структура и свойства дисперсионно-упрочненных материалов

1.1. Структура материалов, содержащих частицы дисперсных фаз

1.2. Классификация выделяющихся фаз

1.3. Современные представления о природе упрочнения материалов, содержащих частицы дисперсных фаз

1.3.1. Дислокационные теории дисперсионного упрочнения сплавов

с перерезаемыми выделениями

1.3.2. Напряжение, требуемое для огибания частиц (упрочнение Орована)

1.4. Структура и свойства дисперсионно-твердеющих сплавов на №-

Сг и Бе-М-Сг основах

1.5. Структура и свойства имплантированных ионами азота слоев в материалах на основе железа

1.5.1. Ионная имплантация

1.5.2. Структурные и фазовые превращения в имплантированных слоях
1.5.3. Свойства имплантированных слоев
1.6. Постановка задачи исследования и выбор материалов
2. Методика исследования
2.1. Изготовление и термическая обработка образцов
2.2. Методика металлографических исследований
2.3. Электрохимическое разделение фаз
2.4. Рентгеновские методы исследования
2.4.1. Методика рентгенографического определения объемной
доли у' - фазы и размера ее частиц
2.4.2. Высокотемпературная рентгеновская съемка
2.5. Методика электронно-микроскопических исследований
2.6. Механические испытания сплавов
2.6.1. Определение предела упругости
2.6.2. Определение твердости
2.6.3. Испытания на циклическую долговечность

2.6.4. Испытания на релаксационную стойкость
2.6.5. Методика фрикционных испытаний материалов
2.6.6. Высокоинтенсивная низкоэнергетическая имплантация ионов
азота
3. Влияние субмикроскопической структуры №-Сг дисперсионно-твердеющих сплавов на их сопротивление микро- и макропла-стическим деформациям и разрушению
3.1. Структурные параметры №-Сг сплавов ХН77ТЮР, ХН56ВМТЮ
и ХН67ВМТЮ после различных режимов их термической обработки
3.1.1. Объемная доля и размер частиц у'-фазы, величина фактора объемного несоответствия Ду/у
3.1.2. Морфология частиц у'- фазы
3.1.3. Влияние температуры на упругие межфазовые деформации
в сплавах ХН77ТЮР, ХН56ВМТЮ и ХН67ВМТЮ
3.2. Зависимость предела упругости и твердости сплавов ХН77ТЮР, ХН56ВМТЮ и ХН67ВМТЮ от режимов старения
3.3. Связь структурных параметров с пределом упругости и твердостью сплавов ХН77ТЮР, ХН56ВМТЮ и ХН67ВМТЮ на
стадии упрочнения
3.4. Анализ данных по дисперсионному упрочнению №-Сг сплавов на основе дислокационных теорий
3.4.1. Расчет критического напряжения сдвига от полей упругих меж фазовых деформаций в кристаллах с выделениями
3.4.2.0ценка значений прироста критического напряжения сдвига при старении №-Сг сплавов
3.5. Связь структурных параметров с пределом упругости и твердостью сплавов ХН77ТЮР, ХН56ВМТЮ и ХН67ВМТЮ на стадии разупрочнения
3.6. Влияние размера зерна на процессы разупрочнения сплава ХН67ВМТЮ при длительном изотермическом старении
3.6.1. Зависимость твердости закаленного сплава ХН67ВМТЮ от размера его зерна
3.6.2. Влияние размера зерна на кинетику разупрочнения
сплава ХН67ВМТЮ при длительном изотермическом старении
3.6.3. Статистическая модель разупрочнения
3.6.4. Вычислительное моделирование размещения частиц в
зерне
3.7. Влияние субмикроскопической структуры на циклическую долговечность сплавов на №-Сг основе
3.7.1. Циклическая долговечность закаленных №-Сг сплавов
3.7.2. Циклическая долговечность №-Сг сплавов с частицами
3.7.3. Влияние размера у'-частиц на сопротивление усталостном} разрушению №-Сг сплавов
3.8. Сопротивление контактному разрушению при трении №-Сг дисперсионно-твердеющих сплавов
3.8.1. Структура образцов №-Сг сплавов в исходном состоянии
3.8.2. Трение без смазки
3.8.3. Абразивное изнашивание
3.8.4. Граничное трение
3.9. Структура и триботехнические свойства дисперсионно-твер-деющего Си-Ве сплава со сверхмощными полями упругих межфазовых деформаций
3.9.1. Материал и методика эксперимента
3.9.2. Структура и триботехнические свойства сплава Си-Ве
4. Структурные превращения в сплаве 45НХТ и его физико-механические свойства
4.1. Структура дисперсионно-твердеющего сплава 45НХТ
4.1.1. Фазовый состав сплава 45НХТ
4.1.2. Кинетика изменения количественного содержания у'-фазы
и размера ее частиц при старении сплава 45НХТ
4.1.3. Структурное состояние матричной фазы
4.2. Влияние структурного состояния на предел упругости и
твердость сплава 45НХТ
4.2.1. Поведение предела упругости и твердости сплава 45НХТ
при старении
4.2.2. Связь структурных параметров с пределом упругости и твердостью сплава 45НХТ на стадии упрочнения
4.2.3. Влияние структурного состояния на предел упругости и

свойств сплавов. Аномальное снижение предела текучести №-Сг сплавов авторы [96] связывают с понижением прочности матрицы сплавов при £> 0,25. К недостаткам данной работы следует отнести низкую точность определения Г (по диаграмме состояния системы >ЛзСг-А1) и наличие в отдельных сплавах после их старения неоднородной структуры, характеризующейся одновременным присутствием у'-частиц с размерами ~ 500-600 нм и ~ 10 нм.
В работе [96] не исследовалось влияние размера у'-частиц на эффекты дисперсионного твердения сплавов и не сделано попытки установления вида функциональной зависимости между Дт и £ Вывод об аномальном снижении прочностных свойств №-Сг сплавов с Г > 0,25 дальнейшими исследованиями не подтвердился.
Одной из первых работ, направленных на установление количественных зависимостей между объемной долей и размерами частиц у'-фазы, с одной стороны, и приростом критического напряжения сдвига, с другой стороны, было исследование Глейтера и Хорнбогена [39-41]. Авторами [39-41] была разработана теоретическая модель парного перерезания частиц дислокациями (см. раздел 1.3.1), использованная ими в дальнейшем для описания наблюдаемых в эксперименте эффектов дисперсионного упрочнения сплавов на №-Сг основе. Согласно [39-41], прирост Ат на ранних стадиях старения (мелкие у'-частицы) пропорционален {1/3 Я1/2.
Количественная оценка зависимости между Ат и 1 в соответствии с моделью Глейтера—Хорнбогена и с учетом вклада в упрочнение от полей упругих межфазовых напряжений по Герольду и Хаберкорну [56] была проведена в [97] при анализе эффектов дисперсионного упрочнения сплава на Ге-№-Сг-П основе. Авторы [97] пришли к выводу об удовлетворительном согласовании экспериментальных данных с расчетами. Однако при внимательном рассмотрении приведенных в [97] графиков теоретических и экспериментальных зависимостей Ат от Я можно видеть, что по мере увеличения температуры старения сплава (уменьшения объемной доли у'-фазы) согласование