Закономерности инициированной диффузией эволюции структуры субмикрокристаллических молибдена и сплава ВТ6 в условиях воздействия температуры и напряжения

• Автор: Мишин, Иван Петрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 168 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ДИФФУЗИЯ И РОСТ ЗЕРЕН В СУБМИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛАХ
1.1. Закономерности роста зерен в субмикрокристаллических материалах
1.1.1. Рост зерен в крупнозернистых поликристаллах
1.1.2. Особенности процесса роста зерен в субмикрокристаллических материалах при термообработке
1.1.3. Миграция и рекристаллизация в материалах с неравновесными границами зерен
1.1.4. Экспериментальное исследование термической стабильности субмикрокристаллических материалов, полученных методами ИПД
1.2. Особенности диффузии в субмикрокристаллических металлических материалах с неравновесными границами зерен
1.2.1. Феноменологические модели зернограничной диффузии в металлических поликристаллах
1.2.2. Особенности зернограничной диффузии в материалах с малым размером зерна
1.2.3. Моделирование диффузии в неравновесных границах зерен
1.2.4. Экспериментальные исследования зернограничной диффузии в поликристаллах с малым размером зерна
1.3. Инициированные диффузией миграция границ зерен и рекристаллизация в металлических поликристаллах
1.3.1. Активированная рекристаллизация в металлических поликристалл ах
1.3.2. Инициированная диффузией примесей миграция границ зерен
1.3.3. Инициированная диффузией рекристаллизация
2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Постановка задач
2.2. Материал и методы исследования

3. СТРУКТУРА И ТЕРМИЧЕСКАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ МОЛИБДЕНА
И СПЛАВА ВТ6 В СУБМИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОМ СОСТОЯНИИ
ЗЛ. Структура и термическая стабильность субмикрокристаллического
молибдена
3.2. Структура и термическая стабильность субмикрокристаллических титана и сплава ВТ6
4. ДИФФУЗИОННАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ
СУБМИКРОРИСТ А Л ЛИЧЕСКИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДАМИ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ
4.1. Диффузионная проницаемость субмикрокристаллического молибдена никелем
4.2. Проницаемость субмикрокристаллических титана и сплава
ВТ6 водородом
5. ВЛИЯНИЕ ВНЕШНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ НА ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ АКТИВИРОВАННОЙ РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ СУБМИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МОЛИБДЕНА
И СПЛАВА ВТ6
5.1. Эволюция субмикрокристаллической структуры молибдена в условиях одновременного воздействия температуры, напряжения и диффузии атомов примеси никеля с поверхности
5.2. Эволюция субмикрокристаллической структуры сплава ВТ6 в условиях одновременного воздействия температуры, напряжения и
диффузии атомов примеси водорода
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Для развития современной техники требуется создание новых материалов, обладающих оптимальным сочетанием различных свойств. В последние годы интенсивно развиваются и исследуются материалы с ультрамелкозернистой (размер зерен и фаз с1< 1 мкм) структурой (нано- и субмикрокристаллические материалы). Интерес к таким материалам связан в первую очередь с тем, что они обладают уникальными физико-механическими свойствами, существенно отличающимися от соответствующих для материалов с мелкозернистой (1 <й?< 10 мкм) или крупнозернистой структурой ф/>10 мкм) [1, 2]. К настоящему времени разработано большое количество методов получения ультрамелкозернистых материалов. Наибольший интерес с практической точки зрения представляют методы интенсивной пластической деформации (ИПД), позволяющие получать субмикрокристаллическое (0,1 <й?<1 мкм) состояние в объемных заготовках, пригодных для использования в конструкциях.
Полученные методами ИПД субмикрокристаллические материалы обладают высокой прочностью при сохранении удовлетворительного уровня пластичности [2, 3]. В них часто наблюдается изменение температур Кюри и Дебая [1]. В некоторых работах отмечается повышение коррозийной стойкости металла при формировании в нем субмикрокристаллического состояния [4].
Начало исследованиям объемных субмикрокристаллических материалов, полученных методами ИПД, положили первые работы Р.З. Валиева с сотрудниками [5-7], в которых было показано, что характер формирующейся структуры (форма и размер зерен, распределение зерен по размерам, разориентировки границ зерен) определяется как свойствами самого материала (типом кристаллической решетки, фазовым составом, исходной микроструктурой), так и условиями ИПД (методом ИПД, скоростью и температурой деформации). В то же время при исследовании влияния условий ИПД на формирование субмикрокристаллического состояния в различных

1.2. Особенности диффузии в субмикрокристаллических металлических материалах с неравновесными границами зерен
Выше уже отмечалось, что перспективные в плане использования в качестве конструкционных субмикрокристаллические материалы, полученные методами ИПД, имеют неравновесные границы зерен. Поэтому в последнее время активно разрабатываются модели диффузии в неравновесной границе. Эти модели, как правило, связывают коэффициенты зернограничной диффузии с энергией и/или величиной избыточного объема границы и предсказывают значительное увеличение коэффициентов зернограничной диффузии в неравновесных границах зерен по сравнению с равновесными границами [52, 77, 78]. Однако, полученные в рамках этих моделей выражения для расчета коэффициентов зернограничной диффузии, даже в случае одномерных поликристаллов, содержат величины (энтропию и энтальпию образования и миграции вакансий и зернограничных атомов и другие), определить на практике значения которых сложнее, чем оценить коэффициенты зернограничной диффузии из диффузионного эксперимента.
До настоящего времени классическим методом определения параметров зернограничной диффузии (коэффициентов диффузии, энергии активации диффузии, диффузионной ширины границы зерна) является получение экспериментальных профилей распределения концентрации диффузанта (примеси или изотопа) по глубине проникновения в объем материала с поверхности в процессе диффузионного отжига. Анализ таких профилей позволяет, в рамках принятых феноменологических моделей, рассчитать значения коэффициентов диффузии и определить их зависимость от температуры.
Рассмотрим кратко основные, ставшие классическими, модели зернограничной диффузии в поликристалле, используемые при анализе экспериментальных данных, в том числе, и для нано-субмикрокристаллических материалов.