Двойникование в поликристаллическом алюминии, деформированном динамическим канально-угловым прессованием

Н.Ю. Золоторевский1,2, В.В. Рыбин1,2, Э.А. Ушанова2,3, И.Г. Бродова4, А.Н. Петрова4,5, Н.Ю. Ермакова1,2
1Институт прикладной математики и механики, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, 195251, Санкт-Петербург, Политехническая, 29
2Институт машиноведения РАН, 603024, Нижний Новгород, Белинского, 85
3ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ "ПРОМЕТЕй" 91015, Россия, Санкт-Петербург, Шпалерная, 49
4Институт физики металлов имени М. Н. Михеева УрО РАН, 620990, Екатеринбург, С. Ковалевской, 18
5Уральский федеральный университет имени Б. Н. Ельцина, 620002, Екатеринбург, Мира, 19

Аннотация

Двойники в виде полос толщиной до 20 мкм наблюдаются вблизи границ зерен в крупнозернистом алюминии после динамического канально-углового прессования. Анализ отклонений от точной двойниковой разориентировки показывает, что эти двойники могли образоваться на разных стадиях деформации в течении одного прохода прессования.В работе, используя метод дифракции обратно рассеянных электронов, экспериментально показано деформационное двойникование в поликристаллическом алюминии. Двойникование возникает при использовании нового метода интенсивной пластической деформации – динамического канально-углового прессования. Оснастка для динамического прессования имеет два, пересекающихся под углом 90° канала, одинакового круглого сечения. Специальная пушка разгоняет образец до скорости 100 м/с. Затем образец попадает в матрицу. Таким образом, прессование осуществляется при высокой скорости деформации порядка 10^5 с^(-1). После одного цикла динамического прессования в образце наблюдаются мезополосы толщиной от 3 до 20 мкм. Мезополосы имеют разориентировку относительно матрицы, близкую к Σ3 двойниковой. На гистограммах распределения разориентировок четко выделяется пик на 60 °. Мезополосы располагаются в разных зернах и преимущественно около границ зерен. Большинство мезополос имеют развитую внутреннюю структуру. Детально исследованы кристаллографические особенности мезополос, образовавшихся в двух зернах. Отклонение разориентировки некоторых мезополос относительно идеальной двойниковой было определено локально вдоль участков их границ. Анализ отклонения их разориентировки от точной двойниковой разориентировки показал, что одно семейство мезополос образовалось на ранней стадии деформации. в то время как другое семейство – на относительно поздней стадии в процессе одного цикла прессования. Высказано предположение. что мезополосы образуются при локализации деформации путем последовательного зарождения и коалесценции микродвойников. Результаты показали, что деформаионное двойникование в алюминии, характеризующемся высокой энергией дефекта упаковки и высокой подвижностью дислокационного ансамбля, происходит только при высокоскоростной динамической деформации.

Получена: 30 августа 2017   Исправлена: 12 сентября 2017   Принята: 12 сентября 2017

Просмотры: 5   Загрузки: 3

Ссылки

1.
V. V. Rybin. Large plastic deformation and ductile failure of metals. Metallurgiya, Moscow. (1986) 224 p. (in Russian). [В. В. Рыбин. Большие пластические деформации и разрушение металлов. Металлургия, Москва. (1986) 224 с.]
2.
D. A. Hughes, N. Hansen. Acta Mater. 45, 3871 (1997).
3.
F. J. Humphreys, M. Hatherly. Recrystallization and related annealing phenomena. Elsevier. (2004) 605 p.
4.
T. G. Langdon. Acta Mater. 61, 7035 (2013). DOI: 10.1016/j.actamat.2013.08.018
5.
I. G. Brodova, I. G. Shirinkina, O. A. Antonova, E. V. Shorokhov, I. I. Zhgilev. Mater. Sci. Eng. A503, 103 (2009). DOI: 10.1016/j.msea.2007.12.060
6.
V. M. Segal, V. I. Reznikov, A. E. Drobyshevskii, V. I. Kopylov. Russ. Met. 1, 99 (1981) (in Russian). [В. М. Сегал, В. И. Резников, А. Е. Дробышевский, В. И. Копылов. Пластическая обработка металлов простым сдвигом. Известия АН СССР. Металлы. 1, 115 (1981)].
7.
R. Z. Valiev, T. G. Langdon. Progress in Mater. Sci. 51, 881 (2006).
8.
I. G. Brodova, E. V. Shorokhov, I. G. Shirinkina, I. N. Zhgilev, T. I. Yablonskikh, V. V. Astaf’ev, O. V. Antonova. Physics of Metals and Metallography. 105 (6), 594 (2008). DOI: 10.1134/S0031918X08060100
9.
V. I. Zel’dovich, E. V. Shorokhov, N. Yu. Frolova, I. N. Zhgilev, A. E. Kheifets, I. V. Khomskaya, V. M. Gundyrev. Physics of Metals and Metallography. 105 (4), 402 (2008). DOI: 10.1134/S0031918X08040145
10.
I. V. Khomskaya, V. I. Zel’dovich, E. V. Shorokhov, N. Yu. Frolova, I. N. Zhgilev, A. E. Kheifets. Physics of Metals and Metallography. 105 (6), 586 (2008). DOI: 10.1134/S0031918X08060094
11.
I. G. Brodova, E. V. Shorokhov, A. N. Petrova, I. G. Shirinkina, I. V. Minaev, I. N. Zhgilev, A. V. Abramov. Rev. Adv. Mater. Sci. 25, 128 (2010).
12.
Y. Xu, J. Zhang, Y. Bai, M. A. Meyers. Metal.Mater.Trans. 39A, 811 (2008). DOI: 10.1007/s11661-007-9431-z
13.
O. Johari, G. Thomas. Acta Metall. 12, 1153 (1964).
14.
V. V. Rybin, N. Yu. Zolotorevsky, E. A. Ushanova, Technical Physics. 59 (12), 1819 (2014). DOI: 10.1134/S106378421412024X
15.
V. V. Rybin, N. Yu. Zolotorevsky, E. A. Ushanova. Physics of Metals and Metallography. 116 (7), 730 (2015). DOI: 10.1134/S0031918X1507011X
16.
I. J. Beyerlein, X. Zhang, A. Misra. Annu. Rev. Mater. Res. 44, 329 (2014). DOI: 10.1146/annurev-matsci-070813-113304
17.
M. Chen, E. Ma, K. J. Hemker, H. Sheng, Y. M. Wang, X. Cheng. Science. 300 (5623), 1275 (2003). DOI: 10.1126/science.1083727
18.
X. Z. Liao, F. Zhou, E. J. Lavernia, D. W. He, Y. T. Zhu. Appl. Phys. Lett. 83, 5062 (2003). DOI: 10.1063/1.1633975
19.
M. Yu. Gutkin, I. A. Ovid’ko and N. V. Skiba. Phys. Rev. B74, 172107 (2006). DOI: 10.1103/PhysRevB.74.172107
20.
R. C. Pond, L. M. F. Garcia-Garcia. Inst. Phys. Conf. Ser. 61, 495 (1981).
21.
S. Hai, E. B. Tadmor. Acta Mater. 51, 117 (2003). DOI: 10.1016/S1359-6454(02)00367-1
22.
F. Zhao, L. Wang, D. Fan, B. X. Bie, X. M. Zhou, T. Suo, Y. L. Li, M. W. Chen, C. L. Liu, M. L. Qi, M. H. Zhu, S. N. Luo. Phys. Rev. Lett. 116, 075501 (2016). DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.075501
23.
F. Bachmann, R. Hielscher, H. Schaeben. Solid State Phenom. 160, 63 (2010). DOI: 10.4028/www.scientific.net/SSP.160.63
24.
P. Cizek, A. Whiteman, M. Rainforth. Journal of Microscopy. 213 (3), 285 (2004). DOI: 10.1111/j.0022-2720.2004.01305.x
25.
D. Jorge-Badiolga, A. Iza-Mendia, I. Gutierrez. Journal of Microscopy. 235 (1), 36 (2009).
26.
N. Yu. Zolotorevsky, N. Yu. Ermakova, V. S. Sizova, E. A. Ushanova, V. V. Rybin. J. Mater. Sci. 52, 4172 (2017). DOI: 10.1007/s10853-016-0510-7
27.
H. Alimadadi, A. Bastos, K. Pantleon. Proceeding of 33rd Risø International Symposium on Materials Science. 33, 175 (2012).
28.
H. Miyamoto, A. Vinogradov, S. Hashimoto, R. Yoda. Mat. Trans. 50, 1924 (2009). DOI: 10.2320/matertrans.M2009054