Исследование энергии, запасенной в меди при обработке комбинацией методов интенсивной пластической деформации

А.А. Гимазов1, А.П. Жиляев2,3
1ООО «БашНИПИнефть», ул.Ленина 86/1, 450039, Уфа, Россия
2Fundació CTM Centre Tecnològic, Plaça de la Ciencia 2, Manresa, Barcelona, 08242, Spain
3Институт проблем сверхпластичности металлов РАН, ул. Халтурина 39, 450001, Уфа, Россия
Аннотация
Проведено калориметрическое исследование технически чистой меди, подвергнутой обработке комбинацией методов интенсивной пластической деформации – кручение под высоким давлением, равноканальное угловое прессование и высокоскоростная резка. Рассчитана энергия активации и энтальпия для трех пиков, наблюдаемых на кривых дифференциальной сканирующей калориметрии, определены релаксационные процессы, соответствующие данным пикам: первый пик – перераспределение дислокаций без образования новых границ зерен, второй пик – перераспределение дислокаций с частичной аннигиляцией и образованием малоугловых границ зерен, третий пик – рекристаллизация. Сравнительный анализ показал, что кривые дифференциальной сканирующей калориметрии для образцов чистой меди, подвергнутых деформацией кручением под высоким давлением и последовательности методов равноканального углового прессования и кручения под высоким давлением, не демонстрируют наличие второго пика, либо данный пик крайне мал для его уверенной аттестации. Для образцов, в обработке которых задействован метод высокоскоростной резки, пик, соответствующий перераспределению дислокаций с аннигиляцией и образованием малоугловых границ, выявляется уверенно и характеризуется высокими значениями энтальпии. Показано, что отличия в кривых для различных комбинаций методов интенсивной пластической деформации связаны с существенно различной скоростью обработки, что приводит к повышенной концентрации двойников в деформированном материале, которые затрудняют поперечное скольжение дислокаций, тем самым способствуют их накоплению в материале и препятствуют перераспределению на ранних стадиях нагревания. Повышенная концентрация дислокаций используется в процессе формирования микроструктуры, что позволяет получить структуру с меньшим средним размером зерна, что приводит к повышению микротвердости материала, обработанного с использованием высокоскоростной обработки по сравнению с медленно деформированными образцами.
Получена: 28 августа 2016   Исправлена: 08 сентября 2016   Принята: 08 сентября 2016
Просмотры: 84   Загрузки: 44
Ссылки
1.
G. P. Dinda, H. Rösner, G. Wilde. Mater. Sci. Eng. A. 410 – 411, 328 – 331 (2005)
2.
R. Z. Valiev, R. K. Islamgaliev, I. V. Alexandrov. Prog. Mater. Sci. 5 (2), 103 – 189 (2000)
3.
R. Z. Valiev, T. G. Langdon. Prog. Mater. Sci. 51 (7), 881 – 981 (2006)
4.
A. P. Zhilyaev, T. G. Langdon. Prog. Mater. Sci. 53 (6), 893 – 979 (2008)
5.
S. Swaminathan, T. L. Brown, S. Chandrasekar, T. R. McNelley, W. D. Compton. Scripta Mater. 56 (12), 1047 – 1050 (2007)
6.
E. A. Korznikova, S. Y. Mironov, A. V. Korznikov, A. P. Zhilyaev, T. G. Langdon. Materials Science and Engineering: A. 556. 437 – 445 (2012).
7.
S. Zhang, Y. C. Wang, S. Li, A. P. Zhilyaev, E. Korznikova, G. I. Raab, T. G. Langdon Materials Science and Engineering: 641, 29 – 36 (2015).
8.
S. Zhang, Y. C. Wang, S. Li, A. P. Zhilyaev, E. Korznikova, G. I. Raab, T. G. Langdon Materials Science and Engineering: 645, 311 – 317 (2015).
9.
L. Wang, Y. C. Wang, S. K. Li, A. P. Zhilyaev, A. V. Korznikov, E. Korznikova, T. G. Langdon. Scripta Materialia. 77, 33 – 36 (2014).
10.
S. Zhang, Y. C. Wang, S. Li, A. P. Zhilyaev, E. Korznikova, D. V. Gunderov, G. I. Raab, T. G. Langdon Materials Science and Engineering: A. 634, 64 – 70 (2015).
11.
N. Lugo, N. Llorca, J. M. Cabrera, Z. Horita. Mater. Sci. eng. A. 477 (1-2), 366 – 371 (2008)
12.
A. P. Zhilyaev, J. Gubicza, G. Nurislamova, Á. Révész, S. Suriñach, M. D. Baró, T. Ungár. Phys. Stat. Sol. (a). 198 (2), 263 – 271 (2003)
13.
M. T. Perez-Prado, A. A. Gimazov, O. A. Ruano, M. E Kassner. and A. P. Zhilyaev. Scripta Mater. 58, 219 – 222 (2008)
14.
H. S. Kim. J. Mater. Process. Techn. 113, 617 – 621 (2001)
15.
T. Aida, K. Matsuki, Z. Horita, T. G. Langdon. Scripta Mater. 44, 575 – 579 (2001)
16.
S. Swaminathan, T. L. Brown, S. Chandrasekar, T. R. McNelley, W. D. Compton. Scripta Mater. 56 (12), 1047 – 1050 (2007).
17.
H. E. Kissinger. Anal. Chem. 29 (11), 1702 – 1706 (1957)
18.
S. S. Gorelik, S. V. Dobatkin, L. M Kaputkina. Recrystallization of metals and alloys. Moscow, MISIS. (2005) 432 p. (in Russian) [С. С. Горелик, С. В. Добаткин, Л. М. Капуткина. Рекристаллизация металлов и сплавов. Москва, МИСИС, 2005. 432с]
19.
A. P. Zhilyaev, S. Swaminathan, A. A. Gimazov, T. R. McNelley, T. G. Langdon. J Mater Sci. 43, 7451 – 7456 (2008) DOI:10.1007 / s10853‑008‑2714‑y
20.
E. A. Korznikova. Letters on Materials. 2, 67 – 70 (2012). (in Russian) [Е. А. Корзникова. Письма о материалах. 2, 67 – 70 (2012)]
21.
D. Setman, E. Schafler, E. Korznikova, M. J. Zehetbauer. Mater. Sci. Eng. A. 493, 116 – 122 (2008)
22.
W. Q. Cao, C. F. Gu, E. V. Pereloma, C. H. J. Davies. Mater. Sci. Eng. A. 492, 74 – 79 (2008)
23.
B. Oberdorfer et al. Acta Mater. 68, 189 – 195 (2014)
24.
A. P. Zhilyaev et al. Mater. Sci. Eng. A. 486, 123 – 126 (2008)
25.
Y. S. Li, Y. Zhang, N. R. Tao, K. Lu. Acta Mater. 57, 761 – 772 (2009)
26.
B. Li, B. Y. Cao, K. T. Ramesh, E. Maa. Acta Mater. 57, 4500–4507 (2009)