ПОИСК Статьи Рисунки 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 результате ИПД кручением при температурах 20°С и —196 °С в Р(1 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 Рс1 составил 3-20 нм. [c.21] Как показано в работах [35,60,61], РКУ-прессование также может приводить к формированию в Си и N1 равноосной ультра-мелкозернистой структуры. В Си средний размер зерен оказался 210 нм (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 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 5 к С (см. 1.1) приводит к формированию принципиально другого типа микроструктуры — полосовой структуры, имеющей много малоугловых границ (рис. Ьвб ). [c.21] Метастабильные наноструктурные состояния, связанные с образованием пересыщенных растворов после ИПД, весьма интересны тем, что после нагрева происходит их распад, приводящий к новым необычньпл 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 сильньпл измельчением структуры появление большого количества микродвойников. [c.27] В металлокерамических композитах применение метода ИПД также приводит к формированию наноструктур. В частности, одним из способов получения композитов является консолидация металлических и керамических порошков по схеме деформации кручением. Недавно в работе [29] подробно исследовали типы наноструктур, полученных консолидацией ИПД микронных порошков Си и А1 и нанопорошков 8Ю2 и А12О3. При этом были получены объемные образцы нанокомпозитов, имеющие средний размер зерен 60 нм в Си образцах и 200 нм в А1 образцах и плотность выше 98 %. [c.30] 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 рещетки), 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 наименьщего 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, N1) 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 N = 1/А 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-угловьпйи разориентировками. При увеличении степени деформации происходит некоторое уменьшение 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-Ре (рис. 1.17б) и несколько меньшим 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] Выло 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] Здесь Ф , Ук я Ск — интегральная интенсивность, полуширина (ширина на половине максимальной интенсивности) и положение центра тяжести к-то рентгеновского пика соответственно. Параметр т] соответствует относительной доле лоренцевой и гауссовой компонент в форме профиля рентгеновского пика. Если т) = 1, форма профиля описывается только функцией Лоренца (длинные хвосты) если т] = О, — то только функцией Гаусса (короткие хвосты). [c.34] При анализе формы профиля рентгеновских пиков следует иметь в виду, что логнормальный закон распределения зерен или кристаллитов малого размера (областей когерентного рассеяния) по размеру приводит к лоренцевой форме профиля рентгеновских пиков [83-86]. Дислокации, хаотично распределенные в теле зерен, приводят к гауссовой форме профиля. [c.34] Вернуться к основной статье