Влияние состава и температуры отжига на структуру и свойства сплавов Cu–Ni, подвергнутых интенсивной пластической деформации
- Авторы: Судакова С.А.1, Попов В.В.1, Попова Е.Н.1, Столбовский А.В.1
-
Учреждения:
- Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН
- Выпуск: Том 126, № 6 (2025)
- Страницы: 708-720
- Раздел: СТРУКТУРА, ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ И ДИФФУЗИЯ
- URL: https://bakhtiniada.ru/0015-3230/article/view/322667
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0015323025060091
- ID: 322667
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
Методами просвечивающей электронной микроскопии и измерения микротвердости изучена структура сплавов системы Cu–Ni, полученная кручением под высоким давлением (КВД) на 5 оборотов при комнатной температуре, и ее термическая стабильность при последующем отжиге. Обнаружено влияние трех основных факторов на структуру и микротвердость при деформации и отжиге в зависимости от состава: изменение гомологической температуры, ЭДУ и эффект образования твердого раствора. Сочетание этих факторов приводит к немонотонному изменению получаемой при КВД структуры (размеров кристаллитов и микротвердости) и ее термической стабильности в зависимости от состава сплава. В сплавах, богатых медью, определяющую роль в измельчении структуры, упрочнении и термической стабильности играет понижение гомологической температуры при увеличении содержания никеля. При легировании никеля медью структура и ее термическая стабильность изменяются не так значительно, поскольку повышение гомологической температуры и уменьшение ЭДУ компенсируют друг друга, но за счет эффекта образования твердого раствора в сплавах с близким к эквиатомному составом образуется самая дисперсная и термически стабильная структура.
Об авторах
С. А. Судакова
Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН
Email: vpopov@imp.uran.ru
ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108 Россия
В. В. Попов
Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН
Email: vpopov@imp.uran.ru
ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108 Россия
Е. Н. Попова
Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН
Email: vpopov@imp.uran.ru
ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108 Россия
А. В. Столбовский
Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: vpopov@imp.uran.ru
ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108 Россия
Список литературы
- Edalati K., Bachmaier A., Beloshenko V.A., Beygelzimer Y.. Blank V.D., Botta W.J., Bryła K., Čížek J., Divinski S., Enikeev N.A., Estrin Y., Faraji G., Figueiredo R.B., Fuji M., Furuta T., Grosdidier T., Gubicza J., Hohenwarter A., Horita Z., Huot J., Ikoma Y., Janeček M., Kawasaki M., Král P., Kuramoto S., Langdon T.G., Leiva D.R., Levitas V.I., Mazilkin A., Mito M., Miyamoto H., Nishizaki T., Pippan R., Popov V.V., Popova E.N., Purcek G., Renk O., Révész Á., Sauvage X., Sklenicka V., Skrotzki W., Straumal B.B., Suwas S., Toth L.S., Tsuji N., Valiev R.Z., Wilde G., Zehetbauer M.J., Zhu X. Nanomaterials by severe plastic deformation: review of historical developments and recent advances // Mater. Research Letters. 2022. V. 10. P. 163–256. https://doi.org/10.1080/ 21663831.2022.2029779
- Edalati K., Ahmed A.Q., Akram S., Ameyama K., Aptukov V., Asfandiyarov R.N., Ashida M., Astanin V., Bachmaie A., Beloshenko V., Bobruk E.V., Bryła K., Cabrera J.M., Carvalho A.P., Chinh N.O., Choi I., Chulist R., Cubero-Sesin J.M., Davdian G., Demirtas M., Divinski S., Durst K., Dvorak J., Edalati P., Emura S., Enikeev N.A., Faraji G., Figueiredo R.B., Floriano R., Fouladvind M., Fruchart D., Fuji M., Fujiwara H., Gajdics M.l., Gheorghe D., Gondek Ł., Gonz´alez-Hern´andez J.E., Gornakova A., Grosdidier T., Gubicza J., Gunderov D., He L., Higuera O.F., Hirosawa S., Hohenwarter A., Horita Z., Horky J., Huang Yi., Huot J., Ikoma Y., Ishihara T., Ivanisenko Y., Jang J., Jr0 A.M.J., Kawabata-Ota M., Kawasaki M., Khelfa T., Kobayashi J., Kommel L., Korneva A., Kral P., Kudriashova N., Kuramoto S., Langdon T.G., Lee D.-H., Levitas V.I., Li C., Li H.-W., Li Y., Li Z., Lin H.-J., Liss K.-D., Liu Y., Cardona D.M.M., Matsuda K., Mazilkin A., Mine Y., Miyamoto H., Moon S.-C., Müller T., Mu˜noz J.A., Murashkin M.Y., Naeem M., Novelli M., Olasz D., Pippan R., Popov V.V., Popova E.N., Purcek G., de Rango P., Renk O., Retraint D., R´ev´esz A., Roche V., Rodriguez-Calvillo P., Romero-Resendiz L., Sauvage X., Sawaguchi T., Sena H., Shahmir H., Shi X., Sklenicka V., Skrotzki W., Skryabina N., Staab F., Straumal B., Sun Z., Szczerba M., Takizawa Y., Tang Y., Valiev R.Z., Vozniak A., Voznyak A., Wang B., Wang J.T., Wilde G., Zhang F., Zhang M., Zhang P., Zhou J., Zhu X., Zhu Y.T. Severe plastic deformation for producing superfunctional ultrafine-grained and heterostructured materials: An interdisciplinary review // J. Alloys Compounds. 2024. V. 1002. P. 174667–174816. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2024.174667
- Смирнова Н.А., Левит В.И., Пилюгин В.П., Кузнецов Р.И., Давыдова Л.С., Сазонова В.А. Эволюция структуры ГЦК монокристаллов при больших пластических деформациях // ФММ. 1986. Т. 61 (6). С. 1170–1177.
- Смирнова Н.А., Левит В.И., Пилюгин В.П., Кузнецов Р.И., Дегтярев М.В. Особенности низкотемпературной рекристаллизации никеля и меди // ФММ. 1986. Т. 62 (3). С. 566–570.
- Zhilyaev A.P., Langdon T.G. Using high-pressure torsion for metal processing: Fundamentals and applications // Prog. Mater. Sci. 2008. V. 53. P. 893–979.
- Pippan R., Scheriau S., Hohenwarter A., Hafok M. Advantages and limitations of HPT: a review // Mater. Sci. Forum. 2008. V. 584–586. P. 16–21.
- Pereira P.H.R., Figueiredo R.B. Finite element modelling of high-pressure torsion: an overview // Mater. Trans. 2019. V. 60 (7). P. 1139–1150.
- Рогачев C.O., Рожнов А.Б., Никулин С.А., Рыбалъченко О.В., Горшенков М.В., Чжен В.Т., Добаткин С.В. Влияние режимов кручения под высоким давлением на структуру и упрочнение сплава Zr–1% Nb // ФММ. 2016. Т. 117. № 4. С. 385–391.
- Орлова Д.К., Чащухина Т.И., Воронова Л.М., Дегтярев М.В. Влияние температурно-скоростных условий деформации в наковальнях Бриджмена на формирование структуры в меди технической чистоты // ФММ. 2015. Т. 116. № 9. С. 1001–1008.
- Красноперова Ю.Г., Дегтярев М.В., Воронова Л.М., Чащухина Т.Н. Влияние температуры отжига на рекристаллизацию никеля с ультрадисперсной структурой различного типа // ФММ. 2016. Т. 117. № 3. С. 279–286.
- Talantsev E.F., Degtyarev M.V., Chashchukhina T.I., Voronova L.M., Pilyugin V.P. Piecewise model with two overlapped stages for structure formation and hardening upon high-pressure torsion // Metall. Mater. Trans. A 2021. V. 52. P. 4510–4517.
- Корзников А.В., Тюменцев А.Н., Дитенберг И.А. О предельных минимальных размерах зерен в наноструктурных металлических материалах, полученных при деформации кручением под давлением // ФММ. 2008. Т. 106. № 4. С. 433–438.
- Pippan R., Scheriau S., Taylor A., Hafok M., Hohenwarter A., Bachmaier A. Saturation of fragmentation during severe plastic deformation // Ann. Rev. Mater. Res. 2010. V. 40. P. 319–343.
- Zhao Y.H., Liao X.Z., Zhu Y.T., Horita Z., Langdon T.G. Influence of stacking fault energy on nanostructure formation under high pressure torsion // Mater. Sci. Eng. A 2005. V. 410–411. P.188–193.
- Zhao Y.H., Zhu Y.T., Liao X.Z., Horita Z., Langdon T.G. Tailoring stacking fault energy for high ductility and high strength in ultrafine grained Cu and its alloy // Appl. Phys. Let. 2006. V. 89. P. 121906.
- An X.H., Wu S.D., Wang Z.G., Zhang Z.F. Significance of stacking fault energy in bulk nanostructured materials: Insights from Cu and its binary alloys as model systems // Progr. Mater. Sci. 2019. V. 101. P. 1–45. https://doi.org/10.1016/ j.pmatsci.2018.11.001
- Dobatkin S.V., Bastarache E.N., Sakai G., Fujita T., Horita Z., Langdon T.G. Grain refinement and superplastic flow in an aluminum alloy processed by high-pressure torsion // Mater. Sci. Eng. A. 2005. V. 408. P. 141–146.
- Cayron C. Quantification of multiple twinning in face centred cubic materials // Acta Mater. 2011. V. 59 (1). P. 252–262.
- Barr C.M., Leff A.C., Demott R.W., Doherty R.D., Taheri M.L. Unraveling the origin of twin related domains and grain boundary evolution during grain boundary engineering // Acta Mater. 2018. V. 144. P. 281–291.
- Попов В.В., Попова Е.Н., Столбовский А.В., Фалахутдинов Р.М. Эволюция структуры бронзы Cu–1%Sn при кручении под высоким давлением и последующем отжиге // ФММ. 2018. Т. 119. № 4. С. 377–386.
- Попов В.В., Столбовский А.В., Попова Е.Н., Фалахутдинов Р.М., Шорохов Е.В. Эволюция структуры оловянистой бронзы при динамическом канально-угловом прессовании // ФММ. 2017. Т. 118. № 9. С. 909–916.
- Emeis F., Peterlechner M., Divinski S.V., Wilde G. Grain boundary engineering parameters for ultrafine grained microstructures: Proof of principles by a systematic composition variation in the Cu–Ni system // Acta Mater. 2018. V. 150. P. 262–272. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2018.02.054.
- Harris I.R., Dillamore I.L., Smallman R.E., Beeston B.E.P. The influence of d band structure on stacking-fault energy // Phil. Mag. 1966. М. 128. No. 14. P. 325–333.
- Detor A.J., Schuh C.A. Microstructural evolution during the heat treatment of nanocrystalline alloys // J. Mater. Res. 2007. V. 22 (11). P. 3233–3248.
- Кузнецов П.В., Рахматулина Т.В., Беляева И.В., Корзников А.В. Энергия внутренних границ раздела как характеристика эволюции структуры ультрамелко-зернистых меди и никеля после отжига // ФММ. 2017. Т. 118. № 3. С. 255–262.
- Попов В.В., Столбовский А.В., Попова Е.Н. Структура сплавов системы никель–медь в стадии насыщения после кручения под высоким давлением // ФММ. 2017. Т. 118. № 11. С. 1129–1137.
- Popov V.V., Stolbovsky A.V., Popova E.N., Pilyugin V.P. Structure and thermal stability of Cu after severe plastic deformation // Defect Diff. Forum. 2010. V. 297–301. P. 1312–1321.
- Labusch R. A statistical theory of solid solution hardening // Phys. Stat. Sol. (B). 1970. V. 41(2). P. 659–669.
- Popov V.V., Popova E.N., Osinnikov E.V. Specific Features of Grain Boundaries in Nickel Processed by High-Pressure Torsion // Mater. Trans. 2023. V. 64(7). P. 1401–1409.
- Popov V.V., Popova E.N., Osinnikov E.V. Effect of Severe Plastic Deformation on the Structure and State of Grain Boundaries in Niobium // Met. Mater. Int. 2025. https://doi.org/10.1007/s12540-024-01871-x
Дополнительные файлы
