Исследование однородности пластической деформации меди в условиях интенсивного комбинированного нагружениям
Авторы: Пашинская Е. Г., Лейрих И. В., Антонова М. А.
В настоящее время достаточно активно развиваются исследования свойств металлов, подвергнутых интенсивной холодной пластической деформации (ИХПД). В качестве способа деформации часто выбирают кручение или комбинированную схему нагружения, заключающуюся в сочетании кручения и сжатия, кручения и прокатки и т.д. Исследования, выполненные на меди и других цветных сплавах, стали различных марок, показывают ряд существенных отличий поведения материала при комбинированном нагружении и при обычной схеме деформации даже с большими степенями ([1-4] и др.). Отмечается формирование специфической микроструктуры, состоящей из зерен, размером менее 1 мкм, свободных от дислокаций и разделенных большеугловыми границами. Явление резкого измельчения зерна связывают с получением высокой плотности дефектов кристаллического строения, развитием динамического возврата и даже начальных стадий динамической рекристаллизации. Показано, что на процесс деформации и последеформационных структурных изменений влияют не только тип решетки (количество систем скольжения) и интенсивность деформации, но так же схема приложения деформирующих нагрузок.
В частности, для меди установлены заметные различия в поведении при отжиге образцов, деформированных прокаткой и кручением [2]. В образцах, испытавших кручение, изменения свойств начинаются при меньшей температуре нагрева (< 100 оС) при сохранении повышенного уровня микротвердости до более высоких температур по сравнению с прокатанными образцами. Авторы обращают внимание на значительное вакансионное пересыщение при ИХПД кручением под давлением, вклад которого в процессы возврата и метадинамической рекристаллизации изучен недостаточно.
Интенсивная холодная деформация влияет на уровень накопленной энергии в каждом зерне. Накопленная энергия существенно зависит от первоначальной ориентировки зерен, приводя к сильному изменению критической температуры рекристаллизации от зерна к зерну [5]. В возникшей дискуссии [6-8] обсуждаются вопросы влияния значительной интенсификации массопереноса при интенсивной холодной пластической деформации на формирование ультрамелкого зерна. Предлагается диффузионный (связанный с генерацией и движением межузельных атомов) и бездиффузионный механизм массопереноса при формировании структуры ИХПД. Предполагается накопление большого количества неравновесных вакансий и их взаимодействие с движущимися дислокациями.
Целью работы является экспериментальное изучение процессов накопления дефектов в условиях интенсивной комбинированной деформации кручением и растяжением при постоянной нагрузке.
Исследования выполнены на образцах Æ 2,2 мм и рабочей длиной lo 70 мм из меди обычной чистоты. Все образцы предварительно отжигали в течение 2 ч при температуре 500 оС. Кручение образцов проводили на установке К–5, у некоторых образцов после достижения определенного числа оборотов (N1) направление вращения изменяли на противоположное с числом оборотов N2. Растягивающая нагрузка была постоянной – 48 Н (возникающие условные напряжения 13 Н/мм2 составляли примерно 6 % от sВ). После деформации на образцах измеряли электросопротивление 4-х зондовым методом. Оценивали относительное изменение электросопротивления по сравнению с исходным недеформированным образцом Dr¤rо. Микротвердость образцов измеряли на приборе ПМТ–3 при нагрузке 0,25 Н с фиксированным шагом в продольном направлении (150 мкм) и поперечном (100 мкм).
1. Накопление интенсивных пластических деформаций в меди при гидроэкструзии с кручением / В.Н.Варюхин, Е.Г.Пашинская, З.А.Самойленко и др. // Металлы. 2001. № 4.– С. 79 – 84.
2.
Фарбер
В.М.,
Селиванова О.В.
Исследование
процессов
возврата и
рекристаллизации
меди после
интенсивной
холодной
пластической
деформации
кручением и
прокаткой //
Металлы. 2003. № 3.– С.
45 – 52.
3.
Дегтярев
М.В., Воронова
Л.М., Чащухина
Т.И. Влияние
структуры
железа и
стали,
созданной
при большой
пластической
деформации,
на кинетику
превращений
при нагреве //
Металлы. 2003. № 3.– С.
53 – 61.
4.
Столяров
В. В.
Структура и
физико-механические
свойства
ультрамелкозернистых
металлов и
сплавов в
метастабильных
состояниях.
Автореф. …
докт. техн.
наук Южно -
Уральский
государственный
университет,
Челябинск, 2000. - 35
с.
5.
Mohamed G., Bacroix B. Role of stored energy in
static recrystallization of cold rolled copper single and multicrystals // Acta
mater. - 2000. – V. 48, № 13. - P. 3295-3302.
6.
Фарбер
В.И. Вклад
диффузионых
процессов в
структурообразование
при
интенсивной
холодной
пластической
деформации
металлов //
Металловедение
и
термическая
обработка
металлов, 2003, № 8.–
С. 3– 9.
7.
Скаков
Ю.А.
Высокоэнергетическая
холодная
пластическая
деформация,
диффузия и
механохимический
синтез //
Металловедение
и
термическая
обработка
металлов, 2004, № 4.–
С. 3– 11.
8.
Штремель
М.А. В какую
сторону идет
диффузия? (письмо
в редакцию) //
Металловедение
и
термическая
обработка
металлов, 2004, № 4.–
С. 12– 13.