Реферат 2
Введение 3
1 Металлические ОЦК материалы после деформации кручением под высоким
давлением 5
1.1 Особенности трансформации микроструктуры и изменения
микротвердости в зависимости от степени деформации 5
1.2 Термическая стабильность 20
2 Постановка задачи. Материал и методики исследования 30
2.1 Постановка задач 30
2.2 Материалы и методики исследования 31
2.2.1 Метод дифракции обратно рассеянных электронов 33
2.2.2 Метод реплик 35
2.2.3 Темнопольный анализ дискретных и непрерывных разориентировок 35
3 Результаты исследований 39
Заключение 51
Список использованной литературы 53
Сплавы ванадия перспективны как конструкционные материалы для эксплуатации при повышенных температурах и давлениях, в агрессивных средах [1 - 4]. Одно из важных требований, предъявляемым к ванадиевым сплавам, как к конструкционным материалам, является в совокупности высокотемпературная прочность и низкотемпературная пластичность.
Интерес к методу интенсивной пластической деформации обусловлен возможностью значительного изменения физико-механических свойств [5 - 9]. В процессе такой обработки, фрагментируются элементы зеренной и субзеренной структуры и, соответственно, повышается плотность границ зерен, а также формируется высокодефектная субструктура, характеризуемая высоким уровнем локальных внутренних напряжений и их градиентов [7, 9]. Стоит отметить, что формирование в материале в процессе интенсивной пластической деформации высокодефектных состояний способствует
значительному увеличению коэффициентов диффузии [5, 7, 10, 11],
вследствие повышения плотности границ зерен, что эффективно позволяет реализовать дисперсное упрочнение путем проведения химико-термических обработок из-за изменения характера трансформации гетерофазной
структуры.
Формирование в металлических материалах наноструктурных состояний при реализации интенсивной пластической деформации, как правило, сопровождается высокими эффектами упрочнения [5, 12, 13]. Как известно [12 - 14], в чистых металлах такие эффекты определяются деформационным типом упрочнения, как следствие создания высокой плотности дефектов. В тоже время, термическая стабильность таких состояний может снижаться на несколько сотен градусов, что накладывает серьезные ограничения на их применение в условиях повышенных температур. Одним из способов повышения высокотемпературной прочности металлических материалов является их легирование элементами внедрения и замещения с целью реализации твердорастворного и дисперсного упрочнения [15, 16].
Таким образом, термическая стабильность гетерофазных материалов определяется взаимосвязанными изменениями гетерофазной, зеренной и дефектной структуры в процессе термического воздействия. При этом на некоторых стадиях сложно выявить непосредственный вклад конкретного механизма упрочнения на фоне их кооперативного проявления. Например, наноразмерные частицы вторых фаз могут участвовать не только в дисперсном упрочнении, но и повышать эффективность зернограничного упрочнения в результате закрепления ими малоугловых и большеугловых границ зерен [17]. Аналогичным образом, сложно разделить дислокационную субструктуру на дислокации, участвующие в дисперсном упрочнении и на задействованные в образовании сильно взаимодействующих внутри себя дислокационных ансамблей. В этой связи требуется выявление и анализ основных факторов, определяющих особенности трансформации структурно - фазового состояния и сопутствующих изменений в характеристиках прочностных свойств в процессе термического воздействия.
Целью настоящей работы является выявление закономерностей влияния температуры на изменения микроструктуры и микротвердости сплава V-Cr-W-Zr после деформации кручением под высоким давлением.
Установлено, что гетерофазная структура стабильна вплоть до термической обработки при 700 °С, а при её повышении до 800 °С начинаются процессы коагуляции отдельных мелкодисперных (5 - 20 нм) частиц, в результате чего появляются частицы размерами 20 - 50 нм. Дальнейшее увеличение температуры до 1100 °С сопровождается появлением частиц размерами 50 - 150 нм. Однако вплоть до температуры 1100 °С сохраняются отдельные наноразмерные частицы (5 - 20 нм).
Выявлены процессы релаксации зеренной и дефектной структуры сплава в процессе термических обработок. При 600 °C протекают процессы возврата, что проявляется в релаксации неравновесных границ зерен при сохранении двухуровневых состояний. В то время как при 700 °C кроме процессов возврата активизируются процессы первичной рекристаллизации - в отдельных областях наблюдается рост зерен и деградация двухуровневых состояний, где также возможно различить отдельные дислокации, скалярная плотность которых может достигать р = 6-1010 см-2. При повышении температуры до 800 °C первичная рекристаллизация проходит во всем объеме материала. В интервале температур отжигов 900 - 1100 °C протекают процессы характерные для собирательной рекристаллизации.
Установлено, что температура 600 °С не влияет на значения микротвердости по сравнению с состоянием после деформации. Отжиг при 700 °С приводит к уменьшению значений микротвердости на 12 % (ДНд = 0,58 ГПа) в сравнении с состоянием до термической обработки. Отжиг при 800 °С сопровождается снижением микротвердости на 40 % (ДНд = 1,97 ГПа) относительно исходного состояния. В интервале температур отжигов от 900 °C до 1100 °C микротвердость уменьшается на 44 - 59 % (ДНд = 2,18 - 2,90 ГПа). В интервале температур 800 - 1100 °C значения микротвердости изменяются в соответствии с соотношением Холла-Петча Н = НМ0 + КщД'0,5, где НМ0 = 1,2 ГПа и Ким = 2,11 ГПа-мкм0,5. В интервале температур 800 - 1100 °C высокодефектных состояний не наблюдается, и упрочнение реализуется совместным эффектом дисперсного зернограничного упрочнения.
Показано, что закрепление дефектной структуры и границ зерен мелкодисперсными (5 - 20 нм) частицами вторых фаз является основным фактором, определяющим термическую стабильность
субмикрокристаллического состояния сплава V-Cr-W-Zr до 600 °C включительно. Начальные этапы возврата и первичной рекристаллизации при 700 °C, как следствие активизации процессов коагуляции и роста частиц, сопровождаются незначительным (15 %) снижением микротвердости.
Установлено, что термическая стабильность гетерофазной структуры ограничена температурой 800 °C, что характеризуется интенсификацией
коагуляции и роста частиц. Снижение плотности частиц при увеличении их размеров в температурном интервале от 800 до 1100 °C способствует повышению подвижности границ малоуглового и большеуглового типа. В то же время сохранение высоких значений микротвердости при данных температурах обусловлено сохранением после отжигов частиц высокой дисперсности (5 до 20 нм), которые закрепляют дислокационную субструктуру сплава.
