Зміни ґрадієнтної мікроструктури металів під час інтенсивного пластичного деформування: огляд

І. Є. Волокітіна, А. В. Волокітін, Т. Д. Федорова, Є. Н. Решоткіна, Г. М. Жуманазарова

Карагандинський індустріальний університет, пр. Республіки, 30, 101400 Теміртау, Республіка Казахстан

Отримано: 25.02.2025; остаточний варіант - 13.05.2025. Завантажити: PDF

Дослідження умов ґрадієнтної структури металів є галуззю матеріялознавства, що швидко розвивається та відкриває можливості для створення матеріялів з унікальними властивостями. Особливий інтерес тут представляють довгі вироби, такі як прутки та дріт, оскільки поєднання твердого поверхневого шару та м’якої внутрішньої частини дає змогу оптимізувати ряд механічних властивостей. Такий ґрадієнтний зсув забезпечує вищу міцність завдяки твердому зовнішньому шару, ефективному розподілу навантаження по перерізу, зменшенню концентрації напружень у критичних точках і, що більш важливо, підвищенню загальної пластичности виробу. У разі раптового впливу, наприклад удару, м’якший внутрішній шар може ввібрати енергію, запобігаючи руйнуванню. У цьому оглядовому дослідженні розглядаються різні методи одержання ґрадієнтних металів, головним чином, на основі сильної пластичної деформації. Вивчається їхній вплив на мікроструктуру та властивості металевих матеріялів, а також найбільш ефективні області застосування деяких з них.

Ключові слова: ґрадієнтні метали, сильна пластична деформація, мікроструктура.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v48/i08/0889.html

PACS: 46.50.+a, 62.20.F-, 81.20.Hy, 81.20.Wk, 81.40.Ef, 81.40.Lm, 83.50.Uv


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. I. E. Volokitina, A. V. Volokitin, M. A. Latypova, V. V. Chigirinsky, and A. S. Kolesnikov, Prog. Phys. Met., 24, No. 1: 132 (2023).
  2. P. Wang, L. Zhao, J. Liu, M. D. Weir, X. Zhou, and H. H. K. Xu, Bone Research, 2: 14017 (2014).
  3. I. Volokitina, A. Volokitin, E. Panin, and B. Makhmutov, Symmetry, 16, No. 9: 1174 (2024).
  4. M. B. Bever and P. E. Duwez, Mater. Sci. Eng., 10: 1 (1972).
  5. M. Shen and M. B. Bever, J. Mater. Sci., 7: 741 (1972).
  6. A. Bychkov and A. Kolesnikov, Metallogr., Microstruct., Anal., 12, No. 3: 564 (2023).
  7. M. Danilenko and V. Gorban, Mater. Sci. Forum, 503: 787 (2006).
  8. V. Bhavar, P. Kattire, S. Thakare, and S. Patil, IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 229: 012021 (2017).
  9. S. Ramakrishna, J. Mayer, E. Wintermantel, and K. Leong, Compos. Sci. Technol., 61, No. 9: 1189 (2001).
  10. B. Sapargaliyeva, A. Agabekova, G. Ulyeva, A. Yerzhanov, and P. Kozlov, Case Studies in Construction Materials, 18: e02162 (2023).
  11. I. E. Volokitina, J. Chem. Technol. Metall., 57, No. 3: 631 (2022).
  12. J. Jauk, H. Vašatko, L. Gosch, K. Ristoski, J. Füssl, and M. Stavric, Ceramics, 6: 2243 (2023).
  13. S. Grigoriev, A. Metel, M. Volosova, and Y. Melnik, Mech. Ind., 16: 711 (2015).
  14. W. Shockley, The Bell System Technical Journal, 28: 3 (1949).
  15. I. E. Volokitinа and A. V. Volokitin, Metallurgist, 67: 232 (2023).
  16. I. E. Volokitina, A. V. Volokitin, and E. A. Panin, Prog. Phys. Met., 23, No. 4: 684 (2022).
  17. N. Zhangabay, B. Sapargaliyeva, U. Suleimenov, K. Abshenov, A. Utelbayeva, A. Kolesnikov, K. Baibolov, R. Fediuk, D. Arinova, B. Duissenbekov, A. Seitkhanov, and M. Amran, Materials, 15: 5732 (2022).
  18. I. Volokitina, A. Volokitin, A. Denissova, and Y. Kuatbay, and Y. Liseitsev, Case Studies in Construction Materials, 19: e02346 (2023).
  19. D. A. Sinitsin, A. E. M. M. Elrefaei, A. O. Glazachev, D. V. Kuznetsov, A. A. Parfenova, E. I. Kayumova, and I. V. Nedoseko, Construction Materials and Products, 6, No. 6: 2 (2023).
  20. A. Nurumgaliyev, T. Zhuniskaliyev, V. Shevko, Y. Mukhambetgaliyev, B. Kelamanov, Y. Kuatbay, A. Badikova, G. Yerekeyeva, and I. Volokitina, Sci. Rep., 141: 7456 (2024).
  21. A. D. Korotaev, A. N. Tyumentsev, I. Y. Litovchenko, Phys. Met. Metall., 90: 36 (2000).
  22. A. V. Volokitin, I. E. Volokitina, and E. A. Panin, Prog. Phys. Met., 23, No. 3: 411 (2022).
  23. I. E. Volokitina, Prog. Phys. Met., 3, No. 24: 593 (2023).
  24. I. Volokitina, A. Volokitin, E. Panin, T. Fedorova, D. Lawrinuk, A. Kolesnikov, A. Yerzhanov, Z. Gelmanova, and Y. Liseitsev, Case Studies Construct. Mater., 19: 02609 (2023).
  25. A. Volokitin and E. Panin, Metallogr. Microst. Anal., 11, No. 4: 673 (2022).
  26. B. Sapargaliyeva, A. Agabekova, S. Syrlybekkyzy, L. Nurshakhanova, F. Nurbaeva, A. Kolesnikov, G. Sabyrbayeva, A. Izbassar, O. Kolesnikova, Y. Liseitsev, and S. Vavrenyuk, Case Studies Construct. Mater., 19: e02256 (2023).
  27. A. Volokitin and D. Kuis, J. Chem. Technol. Metallurgy., 56: 643 (2021).
  28. M. Hawryluk, J. Ziemba, and P. Sadowski, Materials Science, 50: 74 (2017).
  29. E. V. Galieva, V. A. Valitov, R. Ya. Lutfullin, and A. A. Bikmukhametova, Defect Diffus. Forum, 385: 150 (2018).
  30. I. E. Volokitina, Metal Sci. Heat Treat., 63: 163 (2021).
  31. S. Lezhnev, A. Naizabekov, and E. Panin, Procedia Eng., 81: 1499 (2014).
  32. S. Lezhnev and A. Naizabekov, Procedia Eng., 81: 1505 (2014).
  33. G. Kurapov, E. Orlova, and A. Turdaliev, J. Chem. Technol. Metallurgy., 51, No. 4: 451 (2016).
  34. H. Tian, H. L. Suo, O. V. Mishin, Y. B. Zhang, D. Jensen, and J.-C. Grivel, J. Mater. Sci., 48: 4183 (2013).
  35. R. Yuan, Acta Mechanica, 234: 4147 (2023).
  36. A. Naizabekov and E. Panin, J. Mater. Eng. Perform., 28: 1762 (2019).
  37. S. Lezhnev and E. Panin, Advanced Materials Research, 814: 68 (2013).
  38. A. Naizabekov, A. Arbuz, S. Lezhnev, and E. Panin, Phys. Scr., 94, No. 10: 105702 (2019).
  39. S. Ramesh Kumar, K. Gudimetla, B. Tejaswi, and B. Ravisankar, Trans. Indian. Inst. Met., 70: 639 (2017).
  40. D. J. Lee, E. Yoon, D.-H. Ahn, B. H. Park, H. W. Park, L. J. Park, Y. Estrin, and H. S. Kim, Acta Mater., 76: 281 (2014).
  41. A. P. Zhilyaev, T. R. McNelley, and T. G. Langdon, J. Mater. Sci., 42: 1517 (2007).
  42. Y. Estrin, A. Molotnikov, C. H. J. Davies, and R. Lapovok, J. Mech. Phys. Solids, 56: 1186 (2008).
  43. A. Vorhauer and R. Pippan, Scr. Mater., 51: 921 (2004).
  44. M. Rifai, H. Miyamoto, and H. Fujiwara, Metals, 4: 55 (2014).
  45. H. Mughrabi and H. W. Höppel, Int. J. Fatigue, 32: 1413 (2010).
  46. S. Atefi, M. H. Parsa, D. Ahmadkhaniha, C. Zanella, and H. R. Jafarian, J. Mater. Res. Technol., 21: 1614 (2022).
  47. X. Pang, Y. Zeng, S. Li, Z. Li, P. Shen, B. Zhang, and W. Deng, J. Mater. Res. Technol., 23: 4479 (2023).
  48. V. Ayati, M. H. Parsa, and H. Mirzadeh, Adv. Eng. Mater., 18: 319 (2016).
  49. M. Kawasaki, B. Ahn, H. J. Lee, A. P. Zhilyaev, and T. G. Langdon, J. Mater. Res., 31: 88 (2015).
  50. X. L. Wu, P. Jiang, and L. Chen, Mater. Res. Lett., 2, No. 4: 185 (2014).
  51. G. Aleshin, G. Raab, and I. Kodirov, Key Eng. Mater., 743: 191 (2017).
  52. S. Zhao, C. Meng, F. Mao, and G. Gottstein, Acta Mater., 76: 54 (2014).
  53. A. Habibi and M. Ketabchi, Materials and Design, 34: 483 (2012).
  54. S. P. Galkin, Method of Screw Rolling: Patent 2293619 RF. МПК В21В, 19/00; NITU MISiS - No. 2006110612/02, applied for 2007. 04.04.2006; publ. 20.02.2007 (Bulletin of Inventions, No. 5) (2007).
  55. I. Volokitina, A. Volokitin, and E. Panin, J. Mater. Res. Technol., 31: 2985 (2024).
  56. I. E. Volokitina and A. V. Volokitin, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 46, No. 9: 850 (2024).
  57. A. Arbuz, A. Panichkin, F. Popov, A. Kawalek, K. Ozhmegov, and N. Lutchenko, Metals, 14, No. 1: 53 (2024).
  58. A. Arbuz, A. Kawalek, A. Panichkin, K. Ozhmegov, F. Popov, and N. Lutchenko, Materials, 16: 7547 (2023).
  59. V. A. Kharitonov and M. Usanov, Metallurgist, 57, Nos. 11−12: 1015 (2014).
  60. B. V. Karpov, P. V. Patrin, S. P. Galkin, E. A. Kharitonov, and I. B. Karpov, Metallurgist, 61: 884 (2018).
  61. S. Lezhnev, A. Naizabekov, D. Kuis, A. Kasperovich, and E. Panin, 30th Anniversary International Conference on Metallurgy and Materials (May 26−28, 2021, Brno, Czech Republic), p. 193.
  62. I. Volokitina, A. Volokitin, and B. Makhmutov, Symmetry, 16, No. 8: 997 (2024).
  63. A. Volokitin, I. Volokitina, M. S. Sonmez, A. Denissova, and Z. Gelmanova, Symmetry, 16, No. 11: 1515 (2024).