Повышенная пластичность и сверхпластичность ультрамелкозернистого никеля

A.P. Zhilyaev1
1Institute for Metals Superplasticity Problems, RAS, 39 Khalturina, 450001, Ufa, Russia
Аннотация
Хотя сверхпластичность интенсивно исследовалась в течение полувека, только небольшое количество данных было опубликовано для случая чистых металлов ввиду быстрого роста зерен в них при температурах, необходимых для сверхпластичности. С разработкой нанокристаллических материалов появилась надежда, что сверхпластичность может быть получена в ряде чистых металлов. Действительно, низкотемпературная сверхпластичность была обнаружена в пионерской работе в 1999 г.; позднее сверхпластическое поведение наноникеля было объяснено наличием серы в границах зерен. Недавно было выяснено, что сверхпластичность не связана с серой в границах зерен или жидкой фазой в границах зерен. Таким образом, явление сверхпластичности в чистых металлах все еще далеко от понимания и требует дальнейшего исследования. Данная работа посвящена пересмотру сверхпластического поведения наноникеля и приводит новые данные о повышенной пластичности чистого никеля полученного путем консолидации методом КВД быстрозакаленных лент. Путем консолидации быстрозакаленных лент методом кручения под высоким давлением был получен объемный ультрамелкозернистый никель. Быстрозакаленный никель имеет равноосную зеренную структуру со средним размером зерен 1−2 мкм и хорошо сформированными границами зерен. После консолидации КВД достигнут средний размер зерен около 0.2 мкм и высокая плотность дислокаций. Однако консолидированные образцы Ni проявляют высокую пластичность (более 140%) при температуре испытаний 450°C и скорости деформации 10-3 с-1. Для данных условий сверхпластического режима не было достигнуто.
Принята: 29 апреля 2015
Просмотры: 155   Загрузки: 47
Ссылки
1.
R. Z. Valiev, A. P. Zhilyaev, T. G. Langdon. Bulk nanostructured materials: Fundamentals and applications. Wiley & Sons, New Jersey, 2014.
2.
R. Z. Valiev, T. G. Langdon. Principles of equal-channel angular pressing as a processing tool for grain refinement. Prog. Mater. Sci. 51, 881—981 (2006).
3.
A. P. Zhilyaev, T. G. Langdon. Using high-pressure torsion for metals processing: fundamentals and applications. Prog. Mater. Sci. 53, 893—979 (2008).
4.
S. X. McFadden, R. S. Mishra, R. Z. Valiev, A. P. Zhilyaev,A. K. Mukherjee. Low-temperature superplasticity in nanostructured nickel and metal alloys. Nature. 398, 684—686 (1999).
5.
S. X. McFadden, A. P. Zhilyaev, R. S. Mishra, A. K. Mukherjee. Observations of low-temperature superplasticity in electrodeposited ultrafine grained nickel. Mater. Let. 45, 345—349 (2000).
6.
A. P. Zhilyaev. Superplasticity and microstructure evolution in nanonickel. Mater. Phys. Mech. 1,98—102 (2000).
7.
A. P. Zhilyaev, A. I. Pshenichnyuk Superplasticity and grain boundaries in ultrafine-grained materials. Cambridge Intern. Sci. Publ., Cambridge, 2010.
8.
S. X. McFadden, A. K. Mukherjee. Sulfur and superplasticity in electrodeposited ultrafine-grained Ni. Mater. Sci. Eng. A 395, 265—268 (2005).
9.
M. J. N. V. Prasad, A. H. Chokshi. Superplasticity in electrodeposited nanocrystalline nickel. Acta Mater. 58, 5724—5736 (2010).
10.
M. J. N. V. Prasad, A. H. Chokshi. Extraordinary high strain rate superplasticity in electrodeposited nano-nickel and alloys. Scripta Mater. 63, 136—139 (2010).
11.
M. J. N. V. Prasad, A. H. Chokshi. Deformation-induced thermally activated grain growth in nanocrystalline nickel. Scripta Mater. 67, 133—136 (2012).
12.
A. P. Zhilyaev, A. A Gimazov, E. P. Soshnikova, A. Révész, T. G. Langdon. Microstructural characteristics of nickel processed to ultrahigh strains by high-pressure torsion. Mater. Sci. Eng. A 133—136, 207—212 (2008).
13.
K. S. Kumar, S. Suresh, M. F. Chisholm, J. A. Horton, P. Wang. Deformation of electrodeposited nanocrystalline nickel. Acta Mater. 51, 387—405 (2003).
14.
K. S. Kumar, H. Van Swygenhoven, S. Suresh. Mechanical behavior of nanocrystalline metals and alloys. Acta Mater. 51, 5743—5774 (2003) .
15.
N. Wang, Z. Wang, K. T. Aust, U. Erb. Isokinetic analysis of nanocrystalline nickel electrodeposits upon annealing. Acta Mater. 45, 1655—1669 (1997).
16.
H. J. Frost, M. F. Ashby. Deformation-Mechanism Maps, The Plasticity and Creep of Metals and Ceramics. Pergamon Press, Oxford, 1982.