Формування нанорозмірної полігонізаційної субструктури та її вплив на фізико-механічні властивості металів, стопів і напорошених покриттів

О. М. Дубовий, А. А. Карпеченко, М. М. Бобров, О. О. Жданов, Т. О. Макруха, Ю. Є. Неделько

Національний університет кораблебудування імені Адмірала Макарова, просп. Героїв Сталінграду, 9, 54025 Миколаїв, Україна

Отримано: 19.08.2016. Завантажити: PDF

У статті подано огляд наукових робіт по наноструктуруванню виробів методами інтенсивної пластичної деформації (ІПД). Проведено аналізу застосування способів механотермічного та термомеханічного формування полігонізаційної субструктури у металах. Показано перспективи та недоліки сучасного формування здрібненої та нанорозмірної субструктур. Доведено, що можливості такого формування субструктури використовуються далеко не повністю через процеси динамічної та збиральної полігонізації, що мають місце при порівняно тривалому часі витримки за високої температури. Наноструктурування деталів великого розміру методами ІПД викликає значні технічні й технологічні труднощі та не є економічно доцільним. Основну частину цих метод не доведено до практичного застосування. Наведено результати попередніх досліджень, які відкривають перспективу щодо подальших досліджень та застосування способу формування здрібненої полігонізаційної субструктури шляхом передрекристалізаційного термічного оброблення металів, стопів та напорошених покриттів. Дослідження проводили на технічно чистих металах (Fe, Ni, Cu, Al, Ag), що уможливило з’ясувати вплив температури, часу витримки та ступеня попередньої пластичної деформації, а також типу кристалічної ґратниці на процеси їх зміцнення передрекристалізаційним термічним обробленням. З метою виявлення закономірностей впливу кількости вуглецю та леґувальних елементів на процеси зміцнення передрекристалізаційним термічним обробленням сталей дослідження виконували на вуглецевих (20, 40, 45, У8) та леґованих (40Х, 12Х13, 20Х13, 40Х13, 18Х2Н4МА, 12Х18Н10Т, ПХ18Н15, ПРХ18Н9, ЕП533-ІД, Св-08Г2С) сталях, а також на стопах Ni80Cr20, БрАМц 9-2, Д16. Досліджували вплив метод ІПД на розмір областей когерентного розсіяння Рентґенових променів і твердість на прикладі всебічного пресування та традиційного деформування стисканням з наступним передрекристалізаційним термічним обробленням, яке забезпечує максимальну твердість матеріялу. За результатами рентґеноструктурної аналізи й електронної мікроскопії встановлено, що передрекристалізаційне термічне оброблення пластично деформованих металів і сталей за режимами, що забезпечують найбільш високі показники фізико-механічних властивостей, викликає подрібнення субструктури та уможливлює формувати в структурі деформованих стисканням більше ніж на 60% металів і сталей нанорозмірні елементи, кількість яких може сягати 25% від загальної кількости структурних складових. Показано перспективу подальшого розвитку технології передрекристалізаційного термічного оброблення металів і стопів та напорошених покриттів з метою підвищення стійкости здрібненої полігонізаційної субструктури при підвищені температури та часу витримки шляхом блокування росту субзерен за рахунок процесів штучного старіння або формування стійких дислокаційних сплетінь, що уможливить розширити промислове застосування передрекристалізаційного термічного оброблення.

Ключові слова: передрекристалізаційне термічне оброблення, нанорозмірна субструктура, фізико-механічні властивості металів, стопів і напорошених покриттів.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v39/i02/0209.html

PACS: 81.05.Bx, 81.07.Bc, 81.10.Jt, 81.15.Rs, 81.20.Hy, 81.40.Ef, 83.50.Uv


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. Н. П. Лякишев, О. А. Банных, К. Б. Поварова, С. И. Тишаев, Известия АН СССР. Металлы, № 6: 5 (1991).
  2. Н. П. Лякишев, Вестник Российской академии наук, 73, № 5: 422 (2003).
  3. Р. З. Валиев, И. В. Александров, Объёмные наноструктурные металлические материалы: получение, структура и свойства (Москва: Академкнига: 2007).
  4. В. В. Столяров, Р. З. Валиев, Металлы, № 2: 5 (2004).
  5. K. J. Kurzydlowski, Фізико-хімічна механіка матеріалів, № 1: 82 (2006).
  6. О. І. Юркова, А. В. Косянчук, М. Г. Гриценко, Металознавство та обробка металів, № 1: 3 (2011).
  7. О. І. Юркова, Р. В. Карпов, Є. О. Клягін, Металознавство та обробка металів, № 1: 12 (2010).
  8. В. В. Рыбан, Большие пластические деформации и разрушение металлов (Москва: Металлургия: 1986).
  9. R. Z. Valiev, N. A. Enikeev, M. Yu. Murashkin, V. U. Kazykhanov, and X. Sauvage, Scr. Mater., 63: 949 (2010). Crossref
  10. А. И. Юркова, А. В. Белоцкий, А. В. Бякова, Ю. В. Мильман, Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології, 7, № 2: 619 (2009).
  11. Г. А. Салыщев, О. Р. Валиахметов, Р. М. Галеев, Металлы, № 4: 81 (1996).
  12. Г. А. Салыщев, Р. М. Галеев, С. В. Жеребцов, Металлы, № 6: 84 (1999).
  13. М. В. Маркушев, Письма о материалах, № 1: 36 (2011).
  14. Д. А. Баранов, Механотермические способы совершенствования многофазных железных сплавов (Донецк: ДонНТУ: 2006).
  15. А. А. Баранов, А. А. Минаев, А. Л. Геллер, В. П. Горбатенко, Проблемы совмещения горячей деформации и термической обработки стали (Москва: Металлургия: 1985).
  16. М. Л. Бернштейн, В. А. Займовский, Л. М. Капуткина, Термомеханическая обработка стали (Москва: Металлургия: 1983).
  17. С. С. Горелик, С. В. Добаткин, Л. М. Капуткина, Рекристаллизация металлов и сплавов (Москва: МИСиС: 2005).
  18. Э. А. Савченко, Вестник Оренбургского государственного университета, № 9: 179 (2005).
  19. С. В. Добаткин, Полигонизация и построение карт структурных состояний для оптимизации режимов горячей деформации сталей (Москва: МИСиС: 1990).
  20. И. А. Одинг, Металловедение и термическая обработка стали (Москва: 1961), т. 1.
  21. В. И. Калита, А. В. Самохин, Н. В. Алексеев, Физика и химия обработки материалов, № 2: 37 (2007).
  22. В. И. Калита, Физика и химия обработки материалов, № 4: 46 (2005).
  23. H. Zhang, Univ. Technol. Natur. Sci., 1: 21 (2006).
  24. В. И. Калита, В. В. Яркин, А. В. Касимицев, Г. У. Лубман, Физика и химия обработки материалов, № 5: 29 (2006).
  25. Ю.К. Ковнеристый, Металловедение и термическая обработка, № 7: 14 (2005).
  26. Н. В. Куракова, В. В. Молоканов, В. И. Калита, Физика и химия обработки материалов, № 4: 36 (2007).
  27. В. П. Алехин, Е. А. Лесюк, А. И. Капранова, Перспективные технологии и оборудование для материаловедения, микро- и наноэлектроники (Астрахань: МГНУ: 2006).
  28. А. В. Воронов, Физическая мезомеханика, № 8: 113 (2005).
  29. О. М. Дубовий, Т. А. Янковець, Н. Ю. Лебедєва, Ю. О. Казимиренко, О. О. Жданов, М. М. Бобров, Спосіб деформаційно-термічної обробки металів та сплавів, Пат. на винахід № 95378 (Опубл. 25.07.2011. Бюл. № 14) (2011).
  30. О. М. Дубовий, Т. А. Янковець, А. А. Карпеченко, Спосіб нанесення покриття, Пат. на винахід № 88755 (Опубл. 10.11.2009. Бюл. № 21) (2009).
  31. О. М. Дубовий, Н. Ю. Лебедєва, Т. А. Янковець, Металознавство та обробка металів, № 3: 7 (2010).
  32. А. Н. Дубовой, А. А. Карпеченко, М. Н. Бобров, Збірник наукових праць НУК, № 4: 60 (2014).
  33. А. Н. Дубовий, А. А. Карпеченко, О. О. Жданов, М. Н. Бобров, А. М. Портная, Спосіб деформаційно-термічної обробки електродугових покриттів, Патент № 10721 України, МПК С23/С 4/00 (Опубл. 25.04.2016. Бюл. №8).
  34. М. С. Тихонова, Рекристаллизационные процессы в аустенитной коррозионностойкой стали после больших пластических деформаций (Автореф. дис. … канд. физ.-мат. наук) (Белгород: 2015).
  35. В. А. Кроха, Кривые упрочнения металлов при холодной деформации (Москва: Машиностроение: 1968).
  36. В. И. Калита, Физика и химия обработки материалов, № 4: 46 (2005).
  37. В. И.Калита, А. В. Самохин и др., Физика и химия обработки материалов, № 2: 37 (2007).
  38. Hui Zhang and Yi-zhu He, J. Anhui Univ. Technol. Nat. Sci., No. 1: 21 (2006).
  39. В. И. Калита, В. В. Яркин, А. В. Касимцев, Г. У. Лубман, Физика и химия обработки материалов, № 5: 29 (2006).
  40. Н. В. Куракова, В. В. Молоканов, В. И. Калита и др., Физика и химия обработки материалов, № 4: 36 (2007).
  41. В. П. Алехин, Е. А. Лесюк, А. И. Капранова и др., Материалы IV российско-японского семинара «Перспективы технологии и оборудования для материаловедения, микро- и наноэлектроники» (Астрахань: Изд. МГНУ: 2006), с. 104.
  42. А. В. Воронов, Физическая мезомеханика, № 8: 113 (2005).
  43. С. В. Петров, Плазменное газовоздушное напыление (Ленинград: Машиностроение: 1986).
  44. В. В. Покропивный, В. В. Скороход, Вісник УМТ, № 1: 55 (2008).
  45. М. В. Мальцев Металлография промышленных цветных металлов и сплавов (Москва: Металлургия:1970).