Денисов К.И.1,2, Дитенберг И.А.1,2, Тюменцев А.Н.1,2, Корчагин М.А.3, Корзников А.В.4

ЭВОЛЮЦИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ Cu В ПРОЦЕССЕ КОМБИНИРОВАННОГО ДЕФОРМАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

1Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск, Россия

2Томский государственный университет, Томск, Россия

3Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, Новосибирск, Россия 4Институт проблем сверхпластичности металлов РАН, Уфа, Россия [email protected]

Методами рентгеноструктурного анализа, растровой и просвечивающей элек- тронной микроскопии проведено исследование микроструктуры порошка меди (99,5 %) после механической активации (МА) в энергонапряженной планетарной шаровой мельнице и последующего компактирования кручением под давлением (КПД).

Установлено, что после МА размеры порошинок составляют от сотен нано- метров до сотен микрон. В объеме порошинок формируются высокодефектные структурные состояния, характеризуемые субмикро- и наномасштабными зернами. Анализ рентгенограмм показал, что с увеличением продолжительности МА от 0,5 до 5 минут средний размер областей когерентного рассеяния уменьшается от 200 до 100 нм.

Микроструктура компактированных образцов исследовалась в сечении, пер- пендикулярном плоскости наковален на различных расстояниях от оси кручения, что соответствует различным степеням деформации. Обнаружена анизотропия зе- ренной структуры: размеры зерен в направлении оси кручения в несколько раз меньше, чем в направлениях, параллельных плоскости наковален.

В процессе детального электронномикроскопического исследования с приме- нением специальных методик анализа дискретных и непрерывных разориентиро- вок количественно определены параметры зеренной и дефектной структуры мате- риала в зависимости от степени деформации. Установлено, что повышение дефор- мации способствует увеличению неравноосности зерен и уменьшению их среднего размера, понижению остаточной пористости. Обнаружены структурные состояния, характеризуемые высокими (более 100 град/мкм) значениями кривизны кристалли- ческой решетки. Для подобных субструктур проведена оценка величин локальных внутренних напряжений и их градиентов на наномасштабном уровне.

Интересной особенностью является присутствие практически бездефектных наномасштабных (менее 100 нм) зерен и субзерен, что, по нашему мнению, свиде- тельствует о протекании процессов динамической рекристаллизации. При этом значительное количество зерен содержит двойниковые пластины толщиной от не- скольких до нескольких десятков нанометров.

Установлено, что микротвердость порошка меди с увеличением продолжи- тельности МА от 1 до 5 минут возрастает от 0,6 до 1,7 ГПа. После комбинирован- ной (МА+КПД) обработки микротвердость достигает 2,5–3 ГПа.

Обсуждаются механизмы пластической деформации и переориентации кри- сталлической решетки в процессе трансформации микроструктуры и их взаимо- связь с уровнем прочностных свойств.

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке гранта Президента РФ (МК-85.2011.8) и междисциплинарного интеграционного проекта фундаментальных ис- следований СО РАН № 72. Исследования проведены с использованием оборудования ТМЦКП ТГУ.

Дата добавления: 2017-01-14