Кузнецов П.В.1, Корзников А.В.2, Рахматулина Т.В.1, Петракова И.В.1

ВЛИЯНИЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ОТЖИГА НА СТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СУБМИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ МЕДИ ПРИ АКТИВНОМ РАСТЯЖЕНИИ

1 Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск, 2 Институт проблем сверхпластичности металлов РАН, Уфа. [e-mail]

Нано- и субмикрокристаллические (СМК) материалы, полученные методами интенсивной пластической деформации, обладают рядом необычных физико- механических свойств, которые обусловлены их особой дефектной структурой – большой протяженностью границ разнообразного типа и их неравновесностью [1]. Снижение степени неравновесности структуры СМК материалов достигают путем отжига при низких температурах, чтобы избежать значительного роста зерен и па- дения механических характеристик.

В данной работе приведено исследование влияния низкотемпературного от- жига на зеренно-субзеренную структуру (ЗСС), механические свойства и степень неравновесности границ зерен (ГЗ) СМК меди.

Образцы СМК меди в форме двойной лопатки с размером рабочей части 25×2×0,5 мм3 были получены методом равноканального углового прессования (РКУП) по маршруту Вс (4 прохода) с последующей прокаткой. Отжиг проводили в атмосфере аргона при температурах Т ~ 60°, 120°, 180°С в течение 15 минут.

Образцы СМК меди испытывали активным растяжением до разрушения с за- писью диаграммы «напряжение – деформация». ЗСС исследовалась методом ска- нирующей туннельной микроскопии (СТМ). СТМ изображения анализировали с помощью программы-приложения Gwyddion. Анализ изображений позволил по- строить гистограммы распределения ЗСС по размерам. Степень неравновесности ГЗ оценивали по методике, подобной [2]. Методика основана на измерении двух- гранных углов (ψ) зернограничных канавок, образованных при термическом трав- лении на пересечении зернограничных плоскостей со свободной поверхностью. В нашей работе, в отличие от [2], зернограничные канавки получали методом хими- ческого травления.

Установлено, что в исходном состоянии структура СМК меди неравноосна, с коэффициентом неравноосности k ~ 1.3. Низкотемпературный отжиг приводит к уменьшению данного коэффициента.

На гистограмме распределения энергии ГЗ, характерной для исходного со- стояния, наиболее вероятное значение относительной энергии составляет ~ 0,3. После отжига при Т ~ 60ºC происходит смещение наиболее вероятного значения в сторону больших энергий, что свидетельствует об увеличении степени неравно- весности структуры СМК меди. Полученные результаты обсуждаются с учетом эволюции дефектной структуры СМК меди при низкотемпературном отжиге, кото- рая обеспечивает наблюдаемые изменения ЗСС и механических свойств СМК ни- келя.

1. Валиев Р.З., Александров И.В. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией. М.: Логос, 2000, 272 с.

2. Amouyal Y., Rabkin E. A scanning force microscopy study of grain boundary energy in copper subjected to equal channel angular pressing // Acta Materialia, v. 55, 2007. P. 6681– 6689

Дата добавления: 2017-01-14