Влияние ультразвуковой обработки на микроструктуру и микротвердость ультрамелкозернистого никеля, полученного методом кручения под высоким давлением

А.А. Мухаметгалина1,2, А.А. Самигуллина2, С.Н. Сергеев2, А.П. Жиляев2, А.А. Назаров2, Ю.Р. Загидуллина3, Н.Ю. Пархимович2, В.В. Рубаник4, Ю.В. Царенко4
1Башкирский государственный университет
2Институт проблем сверхпластичности металлов РАН
3Уфимский государственный нефтяной технический университет
4Институт технической акустики НАН Беларуси
Аннотация
Исследовано влияние ультразвуковой обработки (УЗО) на микроструктуру и микротвердость никеля с ультрамелкозернистой структурой, полученной методом кручения под квазигидростатическим давлением (КГД). Для этого образцы после КГД были подвергнуты знакопеременным напряжениям сжатия-растяжения с амплитудами 15, 30, 45, 60 и 90 МПа в зоне пучности деформаций ультразвукового инструмента. Микроструктура исходных и подвергнутых УЗО образцов исследована методами рентгеноструктурного анализа, просвечивающей электронной микроскопии и дифракции обратно рассеянных электронов (EBSD). Получены зависимости средней плотности дислокаций, величины внутренних напряжений и микротвердости от амплитуды ультразвука. При относительно низких амплитудах (15, 30 МПа) УЗО приводит к некоторому росту микротвердости, внутренних напряжений и плотности дислокаций. При амплитуде 60 МПа происходит заметное снижение всех указанных характеристик по сравнению с исходным состоянием, а при дальнейшем увеличении амплитуды напряжений до 90 МПа - их обратное повышение. При УЗО также происходит увеличение доли большеугловых границ зерен без значительного изменения среднего размера зерна. Обнаруженные закономерности могут быть объяснены следующим образом. С повышением амплитуды ультразвука сначала происходит зарождение и накопление дислокаций в зернах. Затем активизируются процессы их прохождения через границы зерен и перестройки, что приводит к увеличению взаимной разориентации зерен, к наибольшей экранировке полей напряжений дислокаций и релаксации напряжений. При дальнейшем увеличении амплитуды напряжений процессы генерации и накопления дислокаций преобладают над процессами их аннигиляции и перестройки, вследствие чего эффект релаксации ослабевает и исчезает.
Получена: 02 февраля 2017   Исправлена: 22 марта 2017   Принята: 22 марта 2017
Просмотры: 62   Загрузки: 30
Ссылки
1.
Yu. R. Kolobov, O. A. Kashin, E. F. Dudarev et al. Russian Phys. J. 43 (9), 754 (2000) (in Russian). [Ю. Р. Колобов, О. А. Кашин, Е. Ф. Дударев и др. Изв. вузов. Физика. 9, 45 (2000)].
2.
A. V. Panin, E. A. Melnikova, O. B. Perevalova, et al. Fiz. mezomekh 12 (1), 83 (2009) (in Russian). [А. В. Панин, Е. А. Мельникова, О. Б. Перевалова и др. Физ. мезомех. 12 (1), 83 (2009)].
3.
M. M. Myshlyaev, V. V. Shpeizman, V. V. Klubovich et al. Phys. Solid State 57 (10), 2039 (2015). [М. М. Мышляев, В. В. Шпейзман, В. В. Клубович и др. ФТТ, 57 (10), 1986 (2015)].
4.
Y. Han, Ke Li, J. Wang et al. Mater. Sci. Eng. A 405 (1-2), 306 (2005).
5.
V. V. Rubanik Jr., V. V. Rubanik, V. V. Klubovich. Mater. Sci. Eng. A 481 – 482, 620 (2008).
6.
A. A. Nazarov, R. R. Mulyukov. In: Handbook of Nanoscience, Engineering, and Technology, Ed. W. Goddard, D. Brenner, S. Lyshevski, G. Iafrate, CRC Press. 2003, p. 22 – 1.
7.
R. Z. Valiev, A. P. Zhilyaev, T. G. Langdon. Bulk Nanostructured Materials: Fundamentals and Applications. Hoboken, Wiley. (2013) 440 p.
8.
N. A. Tyapunina, V. V. Blagoveschenskiy, G. M. Zinenkova, Yu. A. Ivashkin. Inzestiya Vuzov. Fizika 6, 118 (1982) (in Russian). [Н. А. Тяпунина, В. В. Благовещенский, Г. М. Зиненкова, Ю. А. Ивашкин. Изв. вузов. Физика. 6, 118 (1982)].
9.
S. V. Dmitriev, A. I. Pshenichnyuk, A. M. Iskandarov, A. A. Nazarova. Modelling Simul. Mater. Sci. Eng. 18, 025012 (2010).
10.
D. V. Bachurin, R. T. Murzaev, Yu. A. Baimova, A. A. Samigullina, K. A. Krylova. Letters on Materials 6, 183 (2016) (in Russian). [Д. В. Бачурин, Р. Т. Мурзаев, Ю. А. Баимова, А. А. Самигуллина, К. А. Крылова. Письма о материалах 6,183 (2016)].
11.
A. A. Nazarov, Sh. Kh. Khannanov. Fizika i khimiya obrabotki materialov 4, 109 (1986) (in Russian). [А. А. Назаров, Ш. Х. Ханнанов. Физ. химия обр. матер. 4, 109 (1986)].
12.
A. A. Nazarova, R. R. Mulyukov, V. V. Rubanik et al. Phys. Metals Metallogr. 110 (6), 574 (2010). [А. А. Назарова, Р. Р. Мулюков, В. В. Рубаник и др. ФММ, 110 (6), 600 (2010)].
13.
A. A. Samigullina, Yu. V. Tsarenko, V. V. Rubanik, et al. Letters on Materials 2, 214 (2012). [А. А. Самигуллина, Ю. В. Царенко, В. В. Рубаник и др. Письма о материалах 2, 214 (2012)].
14.
A. A. Samigullina, A. A. Nazarov, R. R. Mulyukov et al. Rev. Adv. Mater. Sci. 39, 48 (2014) .