Нохрин А.В., Чувильдеев В.Н., Копылов В.И

О ВЛИЯНИИ ТЕМПЕРАТУРНО-СКОРОСТНЫХ УСЛОВИЙ ИНТЕНСИВНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ НА ПРЕДЕЛЬНОЕ ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Научно-исследовательский физико-технический институт Нижегородского госу- дарственного университета им. Н.И. Лобачевского, г. Нижний Новгород [e-mail]

В работе описаны результаты исследований процесса деформационного из- мельчения зерен при интенсивной пластической деформации (ИПД). В качестве

объектов исследования использовались металлы (медь, никель, титан, железо, алюминий), а также медные, алюминиевые, железные, титановые и магниевые сплавы, субмикрокристаллическая (СМК) структура в которых была сформирована методом равноканального углового прессования (РКУП). Температура РКУП (Т ркуп) варьировалась в интервале от 20 до 500 оС.

Установлено, что зависимость d *(Т ркуп) имеет двухстадийный нелинейный, близкий к экспоненциальному характер, причем интенсивность изменения d * с по- вышением Т ркуп существенно отличается для ОЦК- и ГЦК-металлов. Установлено, что в области температур выше некоторой критической температуры Т 1, которую условно можно назвать температурой рекристаллизации при РКУП, величина d *

нарастает с увеличением Т ркуп весьма интенсивно. Продемонстрировано увеличе- ние температуры плавления металла, соответствующее понижению гомологиче- ской температуры ИПД, приводит к уменьшению величины d *. Показано, что d * существенно зависит от концентрации легирующих элементов, находящихся в твердом растворе сплава.

Построена модель, позволяющая вычислять величину d *, который может быть получен методом РКУП. Проведен анализ силовых и энергетических условий процесса диспергирования зерен при ИПД. Показано, что процесс деформационно- го диспергирования структуры металлов может быть описан как аккомодационный процесс, осуществляющийся под действием внутренних напряжений и обеспечи- вающий релаксацию запасенной в процессе ИПД упругой энергии (связанной со стыковыми дисклинациями). Рассмотрен альтернативный (по отношению к фраг- ментации) механизм аккомодации стыковых дисклинаций – диффузионный массо- перенос и показано, что при определенных условиях этот процесс может оказаться более эффективным чем фрагментация, и, несмотря на продолжающуюся дефор- мацию, возможно прекращение «измельчения» зеренной структуры - появляется предел деформационного измельчения зерен, который не может быть уменьшен при заданных условиях ИПД материала. В рамках предложенной модели получены выражения, описывающие зависимость d* от скорости и температуры ИПД. Прове- дено сопоставление результатов расчетов с данными по широкому кругу СМК ма- териалов.

На основе разработанной модели обсуждаются литературные данные по дис- пергированию металлов, подход к описанию и анализу процесса диспергирования с использованием параметра Зинера-Холломона (Z) и, в частности необходимость привлечения представлений о развитии процессов динамической рекристаллизации при ИПД.

Авторы благодарят за поддержку ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы» и ФЦП «Исследования и разра- ботки по приоритетным направлениям развития научно-технологического ком- плекса России на 2007-2013 годы».

Дата добавления: 2017-01-14