ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Формирование наноструктур при интенсивной пластической деформации из "Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией " Методы интенсивной пластической деформации могут обеспечить формирование наноструктур в различных материалах. Однако получаемый размер зерен и характер формирующейся структуры зависят от применяемого метода ИПД, режимов обработки, фазового состава и исходной микроструктуры материала. Ниже будут приведены примеры типичных наноструктур, полученных методами ИПД, обсуждаются пути получения минимального размера зерен в различных материалах, рассмотрены данные об эволюции микроструктуры в ходе интенсивных деформаций. [c.19] В чистых металлах ИПД кручением обычно приводит к формированию равноосной структуры, средний размер зерен в которой составляет около 100 нм, а РКУ-прессование обеспечивает размер зерен, равный 200-300 нм. На рис. 1.7а, б показаны типичные микроструктуры Си, подвергнутой ИПД кручением, наблюдаемые в просвечивающем электронном микроскопе в светлопольном и темнопольном изображениях, вместе с соответствующей дифракционной картиной [8]. Видно, что интенсивная деформация приводит к формированию в Си однородной ультрамелкозерни-стой структуры уже при комнатной температуре. Многочисленные рефлексы на электронограмме, расположенные вдоль окружностей, указывают на большеугловые разориентировки соседних зерен. Присутствие преимущественно большеугловых границ в структуре металлов после интенсивной деформации было подтверждено также прямыми измерениями разориентировок индивидуальных границ зерен [56], и это является важной особенностью материалов, подвергнутых ИПД [3,8,13,38]. [c.19] Близкий вид структуры формируется в Ni, подвергнутом ИПД кручению при комнатной температуре [57]. В то же время в армко-Fe [24] и Ti [58] был получен еще более мелкий размер зерен (около 80 нм, при этом увеличился и уровень искажений многих зерен. В этом случае контуры границ становятся настолько размытыми, что размер зерен можно измерить только по темнопольньш изображениям. [c.21] В результате ИПД кручением при температурах 20°С и —196 °С в Pd формируется наноструктура с размером зерен 50-100 нм, внутри которых содержатся малоугловые фрагменты размером 15-20 нм [59]. Интересным представляется обнаруженный в данной работе эффект влияния наводороживания на процесс измельчения. Оказалось, что после удаления водорода из деформированного но-водороженного образца размер зерен в Pd составил 3-20 нм. [c.21] Как показано в работах [35,60,61], РКУ-прессование также может приводить к формированию в Си и Ni равноосной ультра-мелкозернистой структуры. В Си средний размер зерен оказался 210нм (рис. 1.8), а распределение зерен по размерам было подобно логнормальному. Электронно-микроскопические исследования выявили присутствие трех типов зерен. В малых зернах (меньше 100 нм) решеточные дислокации практически отсутствовали, в зернах среднего размера (200-300 нм) наблюдались отдельные хаотически расположенные дислокации, а в больших зернах (400-500 нм) происходило формирование субзерен. Средняя плотность дислокаций внутри зерен составила 5 х 10 м . Вместе с тем, вид структуры после РКУ-прессования очень сильно зависит от режимов деформирования. Например, при том же количестве проходов (12) изменение маршрута прохождения заготовок при РКУ-прессовании Си от В к С (см. 1.1) приводит к формированию принципиально другого типа микроструктуры — полосовой структуры, имеющей много малоугловых границ (рис. 1.86 ). [c.21] Метастабильные наноструктурные состояния, связанные с образованием пересыщенных растворов после ИПД, весьма интересны тем, что после нагрева происходит их распад, приводящий к новым необычным свойствам материалов (см. гл. 5). [c.27] Еще одной особенностью интенсивной деформации в сплавах является возможность развития двойникования. Например, после ИПД кручением в Mg сплаве МА8 [70] было обнаружено, наряду с сильным измельчением структуры появление большого количества микродвойников. [c.27] Суммируя представленные в данном параграфе результаты, следует подчеркнуть, что многочисленные исследования демонстрируют возможность получения наноструктур методами интенсивной деформации в различных металлических материалах, а также некоторых полупроводниках и композитах. При этом характер формирующейся наноструктуры определяется как самими материалами (исходной микроструктурой, фазовым составом, типом кристаллической решетки), так и условиями интенсивной деформации (температура, скорость, метод деформации и т. д.). В целом, снижение температуры, увеличение приложенного давления, степень легирования способствуют измельчению структуры и достижению наименьшего размера зерен. [c.31] На основании анализа процессов эволюции микроструктуры и измерений микротвердости авторы [23] исследовали последовательность структурных превращений в процессе интенсивной деформации кручением. Они показали, что в случае исследованных материалов с высокой ЭДУ (Си, Ni) по мере увеличения степени деформации до истинной логарифмической деформации е и 2 дислокации сосредоточиваются в границах ячеек и практически отсутствуют в их теле. [c.31] ХН77ТЮР) вызывает изменение механизма интенсивной деформации, когда измельчение микроструктуры осуществляется путем образования полос сдвига, которые постепенно охватывают весь объем образца. [c.32] Для первой стадии, соответствующей кручению от iV = 1/4 до 1 оборота, характерна ячеистая структура со средним размером ячеек 400нм (рис. 1.17а). Угол разориентации между ячейками составляет 2-3°. Увеличение степени деформации приводит к образованию клубков и сплетений дислокаций, постепенно заполняющих весь объем исходных зерен. [c.32] На второй стадии, соответствующей диапазону от 1 до 3 оборотов, наблюдается формирование переходной структуры с признаками как ячеистой, так и наноструктур (см. рис. 1.176) с больще-угловыми разориентировками. При увеличении степени деформации происходит некоторое уменьщение среднего размера ячеек и увеличение разориентаций на границах ячеек. [c.32] Третья стадия характеризуется формированием однородной наноструктуры со средним размером зерен около 100 нм в армко-Fe (рис. 1.17в) и несколько меньщим в сталях. При этом зерна являются сильно упругоискаженными, что особенно отчетливо видно на темнопольных изображениях. [c.32] Причиной этих упругих искажений, по-видимому, являются дальнодействующие напряжения от неравновесных границ зерен, содержащих внесенные зернограничные дислокации высокой плотности (см. гл. 2). [c.32] Весьма важная информация об эволюции структуры в процессе интенсивной деформации может быть получена методом РСА. Этот метод позволяет получать статистически надежную информацию о параметре решетки, фазовом составе, размере зерен-кристаллитов (областей когерентного рассеяния — ОКР), микроискажениях решетки, статических и динамических атомных смещениях, кристаллографической текатуре и т. д. [79-82]. [c.32] Было установлено, что общий вид рентгенограмм в ходе ИПД кручением (рис. 1.186) существенно изменяется по сравнению с исходным крупнокристаллическим (рис. 1.18а) состоянием. Охарактеризуем эти изменения количественно. [c.32] Вернуться к основной статье