ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Упругие свойства из "Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией " На рис. 4.7а, б представлены полученные зависимости скоростей продольных и поперечных ультразвуковых волн от температуры отжига для образцов наноструктурной Си чистотой 99, 997 %. Можно видеть, что по мере увеличения температуры отжига наблюдается повышение скоростей для всех направлений распространения ультразвука с резким увеличением их значений при температуре 125 °С. [c.169] Рассмотрим, с чем может быть связано столь сильное изменение эффективных упругих модулей наноструктурной Си в результате отжига при температурах около 125°С и 175°С для двух исследованных типов Си соответственно. В первую очередь, следуя [228], обсудим три возможных механизма, вклад которых в изменение упругих модулей может быть оценен. Это, во-первых, влияние высоких внутренних напряжений, которые могут приводить к изменению эффективных упругих констант. Во-вторых, влияние решеточных дислокаций, которые, как известно, могут уменьшать упругие модули. В-третьих, возможный механизм ( это вклад в уменьшение модулей зернограничных атомов, поскольку упругие модули в границах зерен являются иными, чем в объеме материала. [c.172] Отжиг при относительно низких температурах приводит к трансформации зернограничной структуры, перестройке неравновесных границ в относительно равновесные благодаря аннигиляции неравновесных дефектов, что сопровождается релаксацией напряжений вдоль границ. Очевидно, что движение зернограничных дефектов в поле напряжений звуковой волны, их упругая релаксация приводят к дополнительной деформации и объясняют понижение эффективных упругих модулей. К сожалению, сейчас трудно конкретизировать природу этих зернограничных перестроек и необходимы дальнейшие экспериментальные и теоретические исследования этого эффекта. Отметим, что аналогичные результаты, указывающие на изменения модулей упругости в ИПД Си и Си нанокомпозитах, были получены также в работах [290, 291]. [c.174] Как было показано ранее, ИПД сопровождается, помимо формирования наноструктур, активными процессами текстурообразова-ния, которые могут приводить к анизотропии структурно-чувствительных физических и механических свойств [245, 292-308]. К таким свойствам относятся и упругие свойства. Следует однако отметить, что в рассмотренных случаях при исследованиях упругих свойств наноматериалов, полученных ИПД, измеряли лишь абсолютные значения упругих модулей, а не их анизотропию. Роль кристаллографической текстуры в формировании упругих свойств наноструктурных материалов явилась объектом специальных исследований. [c.174] Известно, что при отжиге чистой холоднокатаной Си происходят наиболее яркие изменения характера кристаллографической текстуры, когда текстура деформации изменяется на текстуру рекристаллизации. Это приводит к коренному изменению характера анизотропии упругих свойств в данном материале [245, 250-253]. [c.174] В настоящем исследовании расчет анизотропии модуля Юнга производился в приближениях Фойгта, Ройсса и Хилла для наноструктурной и крупнокристаллической Си в холоднокатаном и отожженном при различных температурах состояниях. [c.176] Объемные доли рассматриваемых ориентировок исследуемого материала определяли путем решения уравнения (4.26) относительно неизвестных Vi g) методом наименьших квадратов с использованием итерационной процедуры. При этом вместо коэффициентов С в левую часть данного уравнения подставляли коэффициенты С и С , полученные из ультразвуковых измерений. [c.176] Аналогичное состояние было обнаружено ранее прямыми измерениями модуля Юнга ультразвуковым методом в больших образцах частично рекристаллизованной в результате сверхбыстрого отжига крупнокристаллической Си [250]. [c.178] Характер анизотропии модуля Юнга в холоднокатаной наноструктурной Си существенно меняется после отжига при температурах 200°С и 250°С. При этом в НП и в ПН наблюдаются минимумы, а в районе угла 45° С по отношению к НП располагается интенсивный максимум (рис. 4.9Э,е). [c.178] Таким образом, проведенные исследования демонстрируют важную роль кристаллографической текстуры в формировании величины и анизотропии модуля Юнга в исследованных образцах Си. [c.178] Для экспериментального изучения роли кристаллографической текстуры в формировании величин модуля Юнга интересно также проследить за эволюцией структурных параметров в процессе низкотемпературного отжига (рис. 4.11). При этом обратим внимание на НП, в котором имеют место наиболее сильные изменения модуля Юнга (рис. 4.9,4.10). [c.179] Анализ рис. 4.11 показывает, что величина модуля Юнга в НП сначала в пределах погрешности эксперимента (3 %) растет, а затем (после 150 °С) наблюдается ее падение, наиболее резко выраженное при отжиге холоднокатаной наноструктурной Си, полученной РКУ-прессованием. Данная температура соответствует началу роста зерен и текстурному превращению в последнем структурном состоянии. [c.179] Таким образом, оказалось, что при низкотемпературном отжиге наноструктурной Си после холодной прокатки, в отличие от обнаруженного повышения величины модуля Юнга [228, 313], может иметь место его существенное (на 24%) понижение в НП в плоскости прокатки. При этом последний эффект обусловлен эволюцией кристаллографической текстуры. Аналогичная тенденция в крупнокристаллической Си выражена существенно слабее, что, по-видимому, связано с неполным текстурным превращением при рассмотренных температурах низкотемпературного отжига (рис. 4.11). [c.179] Как было показано выше, процесс РКУ-прессования очень сложен. В ходе этого процесса кристаллографическая текстура может существенно изменяться в зависимости от числа проходов и той зоны в образце, из которой был вырезан образец для структурных исследований. В связи с этим текстурные изменения при низкотемпературном отжиге могут приводить к формированию текстур, отличающихся не только интенсивностью компонент, но и их видом. [c.180] С другой стороны, проведенные исследования показали, что анизотропия модуля Юнга в холоднокатаной наноструктурной Си значительно менее выражена, чем в случае холоднокатаной крупнокристаллической Си. В то же время характер кристаллографической текстуры в этих состояниях близок. Как уже отмечалось в 3.2, холодная прокатка наноструктурной Си, полученной РКУ-прессованием, сопровождается процессами возврата, которые должны переводить границы зерен в равновесное состояние. При холодной прокатке крупнокристаллической Си возврат не наблюдался. Полученные результаты говорят о том, что не только кристаллографическая текстура, но и другие структурные параметры, в том числе, очевидно, и неравновесное состояние границ зерен, могут определять упругие свойства исследуемых материалов. Все это указывает на необходимость дальнейших исследований связи тонкой структуры ИПД материалов с их упругими свойствами. [c.180] Вернуться к основной статье