Разработка процесса прокатки многослойных стальных листов

• Автор: Шинкарев, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.02.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 167 с. : ил.

Содержание

Введение
Глава 1. Анализ особенностей и технологических проблем измельчения структуры при получении металлических конструкционных материалов
1.1. Состояние проблемы получения конструкционных материалов с
ультрамелкозернистой структурой
1.2. Измельчение структуры металлических материалов методами
прокатки
1.3. Обоснование целесообразности применения метода накопительной
прокатки для получения ультрамелкозернистого конструкционного материала на основе железных сплавов
1.4. Выводы к главе
Глава 2. Материалы, методы и оборудование исследования
2.1. Выбор исследуемых материалов и их свойства
2.2. Теоретические методы исследования процесса многослойной
прокатки
2.3. Выводы к главе
Глава 3.Результаты исследований и обсуждение
3.1. Условия сохранения слоистой структуры
3.2. Силовые параметры многослойной прокатки
3.3. Результаты механических испытаний и свойства многослойных
материалов
3.4. Выводы к главе
Глава 4. Рекомендации для промышленного освоения технологии производства многослойных нанокристаллических материалов
4.1. Технологические расчеты
4.2. Комплекс оборудования
4.3. Применение исследованных материалов

4.4. Расчет себестоимости малотоннажного производства
многослойного стального листа
Основные выводы
Литература
Приложение

Введение
Для создания новых типов машин, повышения их надежности, увеличения ресурса работы, снижения металлоемкости изделий требуется улучшение механических, физических, а также специальных свойств конструкционных материалов, применяемых в машиностроении.
В настоящее время интенсивные научные исследования и разработки ведутся в направлении создания материалов с ультрамелкозернистой структурой (размеры зерен, в кристаллической решетке которых составляют менее 1 мкм в одном из измерений). Практические успехи отмечены в таких отраслях как наноэлектроника (полупроводниковые гетероструктуры); приборостроение и микроэлектромеханика (сканирующие зондовые микроскопы, системы управления световыми потоками); медицина (биосовместимые стоматологические и ортопедические имплантаты) и др. Однако материалы, применяемые в указанных отраслях, предназначены для работы в приборных устройствах при щадящих условиях эксплуатации.
Наряду с этим возникает проблема формирования совокупности механических, эксплуатационных и специальных свойств деталей из массивных заготовок. Стабильное ультрамелкозернистое состояние конструкционных материалов, работающих в условиях повышенных температур, ударных, знакопеременных нагрузок и пр., позволяет значительно улучшить технические характеристики изделий новой техники.
Изучением теоретических и технологических аспектов создания таких материалов занимались Н. П. Лякишев, Герберт Глейтер, Карл Кох, М. И. Алымов, Р. А. Андриевский, Ю. А. Быков, В. М. Сегал, Р. 3. Валиев, Я. Е. Бейгельзимер, В. П. Майборода, В. С. Копань, А. В. Лысенко, А.М. Глезер, М. И. Карпов, В. С. Крапошин, А. Г. Колесников, А. И. Плохих, Л. И. Гречихин, А. И. Рудской [1-25].

конструкционных наноматериалов основной является задача получения большеразмерных, “массивных” заготовок.
Зависимость механических свойств многослойных материалов, полученных методом прокатки, от размеров зерна.
Накопление остаточных напряжений в многослойном материале ведет к изменению его физико-механических свойств,характерным примером является изменение свойств композиции Си-Мэ, в результате вакуумной прокатки которой получены наноламинаты со средней толщиной слоев 11 нм [16]. На основании данных, полученных М. И. Карповым и сотрудниками, изменение твердости при уменьшении толщины слоев до 200 нм происходит в соответствии с известной зависимостью Холла-Петча, где в качестве размера зерна используется толщина слоя в композите. Аналогичной зависимости подчиняется и сопротивление деформации многослойного материала. Закон Холла-Петча в данном случае выглядит следующим образом [67,70]:
ат=° о+Кс{2 0-1)
где сг0 - предел текучести монокристалла, К - коэффициент Холла-
Петча, с/ - размер зерна.
Для поликристаллических материалов сопротивление деформации зависит от характера межзеренного скольжения металла и расположения его зерен в пространстве. Большое влияние оказывает структура металла и величина зерна [25]. С уменьшением величины зерна сопротивление деформации может многократно возрастать (в 10 и более раз).Для большинства наноматериалов закон Холла-Петча выполняется до определенной величины зерна (около 10 нм), при дальнейшем уменьшении размеров зерен может наблюдаться обратная зависимость: падение
прочности и твердости материала [33, 71-73].
Уменьшение размеров зерна в наноструктурированных материалах