Тюменцев А.Н.1, 2, Дитенберг И.А.1, 2

НАНОСТРУКТУРНЫЕ СОСТОЯНИЯ С ВЫСОКОЙ УПРУГОЙ КРИВИЗНОЙ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ ПОСЛЕ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

1Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск, Россия 2Томский государственный университет, Томск, Россия [e-mail], [e-mail]

Обобщены экспериментальные данные о закономерностях формирования структурных состояний с высокой кривизной кристаллической решетки в субмик- ро- и нанокристаллах металлических материалов, формирующихся в различных условиях интенсивного механического воздействия. Установлены зависимости ко- личественных параметров этих состояний от способности материала к их релакса- ции, особенностей его нанокристаллической структуры, величины и способа де- формации. Проведен анализ основных факторов, определяющих эти параметры и характеристики упруго-напряженного состояния в зонах высокой кривизны кри- сталла.

Установлено, что в формирующихся при больших пластических деформаци- ях металлических материалов наноструктурных состояниях с высокими непрерыв- ными разориентировками параметры кривизны кристаллической решетки могут, в зависимости от свойств материала и условий деформации, меняться в пределах от нескольких десятков до нескольких сотен град/мкм. Конкретные величины этих параметров, помимо способности материала к релаксации указанных выше состоя- ний, величины и способа пластической деформации, определяются размерами зон высокой кривизны кристалла. В субмикрокристаллах размерами около 100 нано- метров и более компоненты тензора кривизны кристаллической решетки лежат в интервале cij» (20–50) град/мкм. В нанообъектах размерами менее 10 нм они дос- тигают значений cij» (200–300) град/мкм.

Показано, что в первом случае (cij» (20–50) град/мкм) структурное состояние может быть описано в упруго-пластической модели кривизны кристаллической решетки, формирующейся в зонах высокой избыточной плотности дислокаций од- ного знака. Значения cij» (200–300) град/мкм в нанообъектах размерами несколько нанометров отражают упругую кривизну кристалла. Анализ особенностей упруго- напряженного состояния показал, что в основе значительного (на порядок) увели- чения cij при уменьшении размеров нанокристаллов и самой возможности форми- рования столь высоких значений упругой кривизны кристаллической решетки ле- жит существенное уменьшение (при уменьшении размеров нанокристаллов) свя- занных с этой кривизной локальных внутренних напряжений. При этом для гради- ентов этих напряжений характерно достижение очень высоких значений.

Предполагается, что образование указанных выше наноструктур может быть описано в рамках квазивязкого механизма переориентации, осуществляемого кон- тролируемыми потоками неравновесных точечных дефектов в полях высоких ло- кальных градиентов нормальных компонент тензора напряжений. Таким образом, этот механизм обеспечивает дополнительные возможности наноструктурирования металлических материалов.

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке гранта Президен- та РФ (МК-85.2011.8) и междисциплинарного интеграционного проекта фунда- ментальных исследований СО РАН № 32. Исследования проведены с использовани- ем оборудования ТМЦКП ТГУ.

Дата добавления: 2017-01-14