О возможности применения интенсивной пластической деформации кручением под высоким давлением для изготовления Al-Nb металломатричных композиционных материалов

Г.Р. Халикова, Г.Ф. Корзникова ORCID logo , К.С. Назаров, Р.Х. Хисамов, С.Н. Сергеев, Р.У. Шаяхметов, Р.Р. Мулюков показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 02 июля 2020; Исправлена: 07 августа 2020; Принята: 03 сентября 2020
Цитирование: Г.Р. Халикова, Г.Ф. Корзникова, К.С. Назаров, Р.Х. Хисамов, С.Н. Сергеев, Р.У. Шаяхметов, Р.Р. Мулюков. О возможности применения интенсивной пластической деформации кручением под высоким давлением для изготовления Al-Nb металломатричных композиционных материалов. Письма о материалах. 2020. Т.10. №4. С.475-480
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2020-4-475-480

Аннотация

Методом ИПДК изготовлены монолитные и бездефектные образцы алюмоматричного композита гибридной системы Al-Nb при различных условиях деформации и исходных размеров дисковых заготовок. Наибольшее измельчение структурных составляющих и формирования металломатричной структуры, которая привела к максимальному уровню микротвердости HV ~300, имело место при количестве оборотов наковальни 30 и скорости деформации 2 об/мин.В статье рассматривается возможность формирования алюмоматричного композиционного материала гибридной системы Al-Nb путем интенсивной пластической деформацией кручением (ИПДК) под высоким давлением. Деформированию подвергали дисковые заготовки алюминия (диаметром от 6 до 12 мм) и ниобия (диаметром 12 мм), уложенные в виде трехслойного пакета Al-Nb-Al. ИПДК осуществляли при комнатной температуре на наковальнях Бриджмена под давлением 5 ГПа на N =10, 25 и 30 оборотов, при скорости деформации ω =1 и 2 об / мин. Исследования показали, что независимо от выбора диаметра алюминиевого диска и режима деформации формируются монолитные и бездефектные образцы. Однако наиболее эффективное дробление и распределение ниобия в матрице алюминия наблюдаются при диаметре алюминиевых заготовок 10 мм и режимах деформации N = 25 и 30 оборотов и ω = 2 об / мин. При этом в образцах имеют место три структурные области: центральная с широкими изогнутыми слоями ниобия в алюминии, на середине радиуса — тонкодисперсная пластинчатая структура и на периферии — однородное распределение частиц ниобия в алюминиевой матрице. Наблюдаемая гетерогенность структуры в образцах хорошо коррелирует с изменениями микротвердости, значение которой варьируются немонотонно: в центре наблюдается минимальный уровень (около 100 HV), на середине радиуса — максимальные значения (около 280 и 300 HV) и на периферии образца около 130 HV, соответственно для N = 25 и 30 оборотов. Кроме того, методами рентгеноструктурного анализа показано, что при большей скорости деформации и N = 25 и 30 в композиционном материале протекает деформационно-индуцированное старение с синтезом упрочняющей интерметаллидной фазы Al3Nb, объемная доля которой возрастала с 2.8 до 3.1 % с ростом числа оборотов.

Ссылки (21)

1. R. S. Mishra, Z. Y. Ma. Mater. Sci. Eng. R. 50, 1 (2005). Crossref
2. C. Suryanarayana. Madridge J. Nanotechnol. Nanosci. 4 (1), 127 (2019). Crossref
3. T. S. Srivatsan, T. Sudarshan, E. Lavernia. Prog. Mater. Sci. 39, 317 (1995). Crossref
4. S. R. H. Zeidabadi, H. Daneshmanesh. Mater. Sci. Eng. A. 702, 189 (2017). Crossref
5. G. R. Khalikova, G. F. Korznikova, V. G. Trifonov. Lett. Mater. 7 (1), 3 (2017). (in Russian) [Г. Р. Халикова, Г. Ф. Корзникова, В. Г. Трифонов. Письма о материалах. 7 (1), 3 (2017).]. Crossref
6. V. Viswanathan, T. Laha, K. Balani, A. Agarwal, S. Seal. Mater. Sci. Eng. R. 54 (5-6), 121 (2006). Crossref
7. J.-K. Han, K.-D. Liss, T. G. Langdon, M. Kawasaki. Sci. Rep. 9, 17186 (2019). Crossref
8. G. F. Korznikova, K. S. Nazarov, R. Kh. Khisamov, S. N. Sergeev, R. U. Shayachmetov, G. R. Khalikova, J. A. Baimova, A. M. Glezer, R. R. Mulyukov. Mater. Lett. 253, 412 (2019). Crossref
9. M. Pouryazdan, B. J. P. Kaus, A. Rack, A. Ershov, H. Hahn. Nat. Commun. 8, 1611 (2017). Crossref
10. D. Hernández-Escobar, Z. U. Rahman, H. Yilmazer, M. Kawasaki, C. J. Boehlert. Phil. Mag. 99 (5), 557 (2019). Crossref
11. M. Robert, S. Urtiga Filho. J. Mater. Process. Technol. 64 (1-3), 335 (1997). Crossref
12. J. Mazumder, H. Chung, T. Yamamoto, T. Duffey, H. Sehitoglu, M. Jilavi, W. M. Kriven. Nanostruct. Mater. 9, 75 (1997). Crossref
13. G. F. Korznikova, R. R. Mulyukov, A. M. Zhilyaev, V. N. Danilenko, R. Kh. Khisamov, K. S. Nazarov, S. N. Sergeyev, G. R. Khalikova, R. R. Kabirov. AIP Conf. Proc. 2053, 030028 (2018). Crossref
14. R. Z. Valiev, A. P. Zhilyaev, T. G. Langdon. Bulk nanostructured materials: Fundamentals and applications. Wiley-Blackwell (2013) 440 p. Crossref
15. J. G. Li, M. Umemoto, Y. Todaka, K. Fujisaku, K. Tsuchiya. Rev. Adv. Mater. Sci. 18, 577 (2008).
16. Y. Cao, M. Kawasaki, Y. B. Wang, S. N. Alhajeri, X. Z. Liao, W. L. Zheng, S. P. Ringer, Y. T. Zhu, T. G. Langdon. J. Mater. Sci. 45, 4545 (2010). Crossref
17. Y. Cao, Y. B. Wang, R. B. Figueiredo, L. Chang, X. Z. Liao, M. Kawasaki, W. L. Zheng, S. P. Ringer, T. G. Langdon, Y. T. Zhu. Acta Mater. 59, 3903 (2011). Crossref
18. G. F. Korznikova, T. H. Czeppe, A. V. Korznikov. Lett. Mater. 4 (2), 117 (2014). Crossref
19. R. Kulagin, Y. Beygelzimer, Yu. Ivanisenko, A. Mazilkin, B. Straumal, H. Hahn. Mater. Lett. 222, 172 (2018). Crossref
20. ASM Handbook. Vol. 3: Alloy Phase Diagrams (Ed. by H. Okamoto, M. E. Schlesinger, E. M. Mueller). ASM International (2016) 800 p.
21. R. Pretorius, A. Vredenberg, F. Saris, R. De Reus. J. Appl. Phys. 70, 3636 (1991). Crossref

Другие статьи на эту тему

Финансирование

1. Российский научный фонд - Grant No. 18‑12‑00440