Особенности усталостного разрушения субмикрокристаллических металлических материалов

• Автор: Просвирнин, Дмитрий Викторович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 141 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Методы получения металлов и сплавов с субмикрокристаллической

СМК структурой

1.1.1. Основные правила измельчения зерен методами ИПД.

1.1.2. олучение СМК металлических материалов методом спекания

1.2 Поведение СМК и нанокристаллических металлических материалов в

условиях циклического нагружения

1.2.2. Циклическая прочность СМК сплавов на основе железа

1.2.3. Циклическая прочность субмикро и нанокристаллического титана и

его сплавов.
1.2.4 Циклическая прочность СМК циркония и его сплавов
1.2.5 Циклическая прочность СМК магниевых сплавов.
1.2.6 Циклическая прочность субмикро и нанокристаллического никеля .
1.3 Заключение по Пой главе.
Глава 2. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ.
2.1. Приборы, использованные для металлографических исследований
поверхности разрушения и анализа фазового состава.
2.2. Проведение испытаний при статическом деформировании.
2.3. Методика определения кривых усталости.
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАВНОКАНАЛЬНОГО УГЛОВОГО
ПРЕССОВАНИЯ РКУП НА УСТАЛОСТНУЮ ПРОЧНОСТЬ АУСТЕНИТНОЙ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ ХНТ.
3.1 Методика изготовления образцов из аустенитной нержавеющей стали
3.2 Структура и механические свойства стали XI8НТ.
3.3 Фрактографические исследования и механизмы статического и
усталостного разрушения.
3.4. Выводы по главе.
Глава 4. ОСОБЕННОСТИ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ СМК ТИТАНА ВТ1 И СПЛАВА ЦИРКОНИЯ 2г2.5.
4.1 Структура и механические свойства при статическом растяжении и испытании на устапость.
4.1.1 Титан ВТ1.
4.1.2 Сплав циркония 2г2.5НЬ
4. 2 Особенности механизмов разрушения в зависимости от структурного
состояния
4.2.1 Титан ВТ1.
4.2.2 Сплав циркония 2г2.5МЬ
4.3 Сравнение механических характеристик титана ВТ1 и сплава 2г
2,5МЪ после РКУП.
Выводы по главе
Глава 5. УСТАЛОСТНАЯ ПРОЧНОСТЬ МАГНИЕВОГО СПЛАВА МА2
ПОСЛЕ РКУП
5.1. Структурное состояние.
5.2 Статические механические свойства и усталостная прочность
5.3 Особенности механизмов разрушения в различном сруктурном состоянии
Выводы по главе.
Глава 6. ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ И УСТАЛОСТНЫХ СВОЙСТВ СМКНИКЕЛЯ, ПОЛУЧЕННОГО ПРЕССОВАНИЕМ НАНОПОГ1РОШКА
6.1 Методика получения образцов из нанопорошка никеля.
6.2 Исследование механических статических и усталостных свойств
6.3. Особенности распространения трещины в никеле при циклическом деформировании.
6.4. Особенности механизма распространения трещины в никеле при
циклическом деформировании.
Выводы по главе.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
Публикации
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Полученные результаты по повышению циклической прочности СМК металлических материалов нашли применение в ООО «ЭНДОСЕРВИС» при разработке перспективных технологий изготовления эндопротезов тазобедренного сустава, а также в ООО «Техник С» и ОАО «Автоспецоборудование» для производства изделий по профилю предприятий (ответственный крепеж). Апробация работы. Международной конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов ОРМЫ-», г. IX Российско-Китайском симпозиуме «Новые материалы и технологии», г. IV Евразийской научно-практической конференции «Прочность неоднородных структур», г. II второй международной конференции «Деформация и разрушение материалов» ОРМЫ-, г. IV, V и VI Российских ежегодных конференциях молодых научных сотрудников и аспирантов, г. VI Всероссийской школе-конференции «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении (Индустрия наносистем и материалы)» г. Международной научной конференции «Наноструктурные материалы» НАТЮ-, г. Бернштейнонекие Чтения по термомеханической обработке металлических материалов, Москва, МИСиС - октября, г. Публикации. По теме диссертации опубликовано печатных работ, в том числе 4 статьи в рецензируемых журналах. Описания основных результатов, полученных в диссертации, включены в научные отчеты по проектам РФФИ № 4а, программы РАН ОХНМ-ОЗ. Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы. Работа изложена на 8 страницах машинописного текста, содержит рисунков, 6 таблиц, список литературы из 3 наименований и 5 приложений. Глава 1. РКУП, экструзия и др. КГД (рис. Для использования методов ИПД с целью получения СМК - металлов и сплавов с преимущественно болынеугловымн границами зерен выделяют пять правил обработки для измельчения зерен. Четыре из них связаны с требованиями к режимам и маршрутам ИПД - методов, а пятое относится к природе исследуемого материала. Кратко рассмотрим эти правила [1,2]. Весьма важным требованием к обработке методами ИПД является проведение деформирования при низких температурах (как правило, меньше 0,4Тт ). Только в этих условиях возможно достижение высокой плотности ым'2 и выше вплоть до предельных значений м‘2 - м"2, что необходимо для формирования СМК - структуры. Повышение температуры обработки ведет к резкому уменьшению плотности дислокаций и увеличению (> 1 мкм) размера зерен. Хотя сильное измельчение микроструктуры и достижение плотности дислокаций более ь,м'2 происходят уже при деформации 1-2, но формирование СМК - структуры с большеугловыми границами имеет место только при дальнейшем деформировании. Для эффективной ИПД - обработки важны высокие (> 1 ГПа) гидростатические давления, которые способствуют повышению деформируемости обрабатываемого материала и, следовательно, обеспечивают целостность заготовок даже после очень больших деформаций. Кроме того, давление оказывает влияние на диффузию и таким образом сдерживает аннигиляцию дефектов кристаллической решетки при деформации. Формирование равноосных ультрамелких зерен зависит от турбулентности течения металла. На макроуровне турбулентность связана с немонотонным характером деформации. Например, при РКУП маршрут Вс, при котором заготовка переворачивается на °, существенно более эффективен для измельчения зерен в сравнении с маршрутом С, при котором положение заготовки между проходами не меняется. На микроуровне турбулентность выражена вращением и перемещением зерен. Измельчение зерен также связано с атомной структурой материала. Упорядочение сплавов или снижение энергии дефекта упаковки (ЭДУ) при прочих равных условиях способствует повышению плотности накопленных дислокаций и значительно снижает размер получаемых зерен. Авторы считают [1, 2], что рассмотренные выше правила являются необходимыми и достаточными условиями для эффективного измельчения зерен во время ИПД — обработки. Далее мы кратко рассмотрим основы получения СМК - металлических материалов методами, которые были использованы в данной диссертации, а именно, методами РКУП и прессования нанопорошков. Равноканальное угловое прессование (РКУП) в настоящее время является наиболее широко используемым методом ИПД. Как показано на рис.