Конкуренция между образованием и распадом твердого раствора при деформации кручением под высоким давлением сплавов Al–Cu

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В данной работе впервые обнаружена конкуренция между фазовыми превращениями образования и распада твердого раствора под действием кручения под высоким давлением (КВД) в сплаве на основе алюминия. Сплав Al–6 масс.%Cu был предварительно отожжен при 300 и 530 ◦C. После отжига при 300 ◦C твердый раствор в матрице практически не содержит меди, а после отжига при 530 ◦C он содержит примерно 5 масс.%Cu. Это близко к максимально возможному значению. В первом образце кручение под высоким давлением приводит к обогащению твердого раствора медью за счет частичного распада частиц фазы Al2Cu. Во втором образце, наоборот, твердый раствор распадается с образованием частиц Al2Cu. В результате конкуренции этих процессов возникает динамическое равновесие, и концентрация меди в матрице с двух сторон стремится к стационарному значению css = 2масс.%Cu. css соответствует растворимости меди в твердом растворе при Teff = 400 ± 20 ◦С. Это явление можно объяснить повышенной концентрацией дефектов (в частности, вакансий) в стационарном состоянии при кручении под высоким давлением, которое эквивалентно повышению температуры.

Об авторах

Б. Б Страумал

Институт физики твердого тела имени Ю.А.Осипьяна РАН

Email: straumal@issp.ac.ru
Черноголовка, Россия

О. А Когтенкова

Институт физики твердого тела имени Ю.А.Осипьяна РАН

Черноголовка, Россия

А. С Горнакова

Институт физики твердого тела имени Ю.А.Осипьяна РАН

Черноголовка, Россия

М. А Хорошева

Институт физики твердого тела имени Ю.А.Осипьяна РАН

Черноголовка, Россия

П. Б Страумал

Институт металлургии и материаловедения им. А.А.Байкова РАН

Москва, Россия

П. А Прокофьев

Институт металлургии и материаловедения им. А.А.Байкова РАН

Москва, Россия

Д. Брадай

University of Sciences and Technology Houari Boumediene

Faculty of Physics Algiers, Algeria

А. Р Кильмаметов

Process and Material Sciences Laboratory, LSPM – CNRS

Villetaneuse, France

Список литературы

  1. X. Sauvage, A. Chbihi, and X. Quelennec, J. Phys. Conf. Ser. 240, 012003 (2010).
  2. B. B. Straumal, A.A. Mazilkin, B. Baretzky, E. Rabkin, and R. Z. Valiev, Mater.Trans. 53, 63 (2012).
  3. S.K. Pabi, J. Joardar, and B. S. Murty, Proc. Ind. Nac. Sci. Ac. A 67, 1 (2001)
  4. B. Straumal, A. Korneva, and P. Zieba, Arch. Civil Mech. Eng. 14, 242 (2014).
  5. A. Mazilkin, B. Straumal, A. Kilmametov, P. Straumal and B. Baretzky, Mater. Trans. 60, 1489 (2019).
  6. X. Liu, H. Ding, Y. Huang, X. Bai, Q. Zhang, H. Zhang, T.G. Langdon, and J. Cui, J. Alloys Compd. 867, 159063 (2021).
  7. Q. Wang, K. Edalati, I. Fujita, M. Watanabe, T. Ishihara, and Z. Horita, J. Am. Ceram. Soc. 103, 6594 (2020).
  8. I.K. Razumov, Yu.N. Gornostyrev, and A.E. Ermakov, Phys. Met. Metallogr. 119, 1133 (2018).
  9. Y. Ashkenazy, N. Pant, J. Zhou, P. Bellon, and R. S. Averback, Acta Mater. 139, 205 (2017).
  10. S. Tuli´c, M. Kerber, M. Matsuda, and T. Waitz, Func. Mater. Lett. 10, 1740012 (2017).
  11. Y. Fukushima, Y. Ikoma, K. Edalati, B. Chon, D. J. Smith, and Z. Horita, Mater. Charact. 129, 163 (2017).
  12. N. Resnina, S. Belyaev, V. Zeldovich, V. Pilyugin, N. Frolova, and D. Glazova, Thermochim. Acta 627, 20 (2016).
  13. V.G. Pushin, N. I. Kourov, N.N. Kuranova, A.V. Pushin, and A.,N. Uksusnikov, Phys. Met. Metallogr. 115, 365 (2014).
  14. V.G. Pushin, N.N. Kuranova, N. I. Kourov, R. Z. Valiev, A.V. Korolev, V.V. Makarov, A.V. Pushin, and A.N. Uksusnikov, Phys. Met. Metallogr. 114, 488 (2013).
  15. E. I. Teitel’, L. S. Metlov, D.V. Gunderov, and A.V. Korznikov, Phys. Met. Metallogr. 113, 1162 (2012).
  16. T. Miyazaki, D. Terada, Y. Miyajima, C. Suryanarayana, R. Murao, Y. Yokoyama, K. Sugiyama, M. Umemoto, Y. Todaka, and N. Tsuji, J. Mater. Sci. 46, 4296 (2011).
  17. B.B. Straumal, B. Baretzky, A.A. Mazilkin, F. Phillipp, O.A. Kogtenkova, M.N. Volkov, and R. Z. Valiev, Acta Mater. 52, 4469 (2004).
  18. B.B. Straumal, S.G. Protasova, A.A. Mazilkin, E. Rabkin, D. Goll, G. Schutz, B. Baretzky, and R.Z. Valiev, J. Mater. Sci. 47, 360 (2012).
  19. B.B. Straumal, A.R. Kilmametov, Y. Ivanisenko, L. Kurmanaeva, B. Baretzky, Y.O. Kucheev, P. Zieba, A. Korneva, and D.A. Molodov, Mater. Lett. 118, 111 (2014).
  20. B.B. Straumal, A.R. Kilmametov, I.A. Mazilkin, A. Korneva, P. Zieba, and B. Baretzky, JETP Lett. 110, 624 (2019).
  21. A.A. Mazilkin, B. B. Straumal, A.R. Kilmametov, T. Boll, B. Baretzky, O.A. Kogtenkova, A. Korneva, and P. Zieba, Scr. Mater. 173, 46 (2019).
  22. H. Azzeddine, B. Mehdi, L. Hennet, D. Thiaudiere, B. Alili, M. Kawasaki, D. Bradai, and T.G. Langdon, Mater. Sci. Eng. A 597, 288 (2014).
  23. Y.B. Wang, X.Z. Liao, Y.H. Zhao, J.C. Cooley, Z. Horita, and Y.T. Zhu, Appl. Phys. Lett. 102, 231912 (2013).
  24. A. Bachmaier, G. B. Rathmayr, M. Bartosik, D. Apel, Z. Zhang, and R. Pippan, Acta Mater. 69, 301 (2014).
  25. A. Bachmaier, J. Keckes, K. S. Kormout, and R. Pippan, Phil. Mag. Lett. 94, 9 (2014).
  26. Y.F. Sun, H. Fujii, T. Nakamura, N. Tsuji, D. Todaka, and M. Umemoto, Scr. Mater. 65, 489 (2011).
  27. I.V. Shchetinin, I.G. Bordyuzhin, R.V. Sundeev, V.P. Menushenkov, A.V. Kamynin, V.N. Verbetsky, and A.G. Savchenko, Mater. Lett. 274, 127993 (2020).
  28. S.D. Prokoshkin, I.Yu. Khmelevskaya, S.V. Dobatkin, I.B. Trubitsyna, E.V. Tatyanin, V.V. Stolyarov, and E.A. Prokofiev, Acta Mater. 53, 2703 (2005).
  29. X. Sauvage, L. Renaud, B. Deconihout, D. Blavette, D.H. Ping, and K. Hono, Acta. Mater. 49, 389 (2001).
  30. A.A. Mazilkin, G.E. Abrosimova, S.G. Protasova, B.B. Straumal, G. Schutz, S.V. Dobatkin, and A. S. Bakai, J. Mater. Sci. 46, 4336 (2011).
  31. B.B. Straumal, A. Korneva, O. Kogtenkova, L. Kurmanaeva, P. Zieba, A. Wierzbicka-Miernik, S.N. Zhevnenko, and B. Baretzky, J. Alloys Compd. 615, S183 (2014).
  32. B.B. Straumal, A.A. Mazilkin, S.G. Protasova, D.V. Gunderov, G.A. L´opez, and B. Baretzky, Mater. Lett. 161, 735 (2015).
  33. A. Aronin and G. Abrosimova, Metals 10, 358 (2020).
  34. F. Staab, P. Niels, E. Bruder, T. Smoliarova, D. Koch, X. Chen, K. Skokov, B. Gault, M. Farle, O. Gutfleisch, and K. Durst, J. Alloys Compd. 1010, 177858 (2025).
  35. V.R. Galakhov, B.A. Gizhevskii, and S.V. Naumov, J. Phys. Chem. Sol. 193, 112165 (2024).
  36. H. Shahmir, M. Hosseinzadeh, H. S. Kim, and M. Nili-Ahmadabadi, Intermetallics 168, 108264 (2024).
  37. F. Staab, Y. Yang, E. Foya, E. Bruder, B. Zingsem, E. Adabifiroozjaei, D. Nasiou, K. Skokov, D. Koch, M. Farle, R.E. Dunin-Borkowski, L. Molina-Luna, O. Gutfleisch, B.-X. Xu, and K. Durst, Scr. Mater. 240, 115808 (2024).
  38. M. Stuckler, S. Wurster, M. Alfreider, M. Zawodzki, H. Krenn, and A. Bachmaier, Nanomaterials (Basel) 13, 2280 (2023).
  39. J. Zhang, S. Wang, H. Ding, P. Hu, Y. Huang and Y. Zhang, Crystals 13, 1246 (2023).
  40. Y. Ren, A. Shuitcev, D.V. Gunderov, L. Li, R.Z. Valiev, and Y.X. Tong, Mater. Lett. 322, 132484 (2022).
  41. R.V. Sundeev, A.V. Shalimova, A.V. Krivoruchko, A.M. Glezer, A.A. Veligzhanin, and V.A. Khonik, Intermetallics 141, 107372 (2022).
  42. V. S. Kalashnikov, V.A. Andreev, V.V. Koledov, A.V. Petrov, V.G. Shavrov, D.V. Kuchin, and R.M. Gizatullin, Metal Sci. Heat Treat. 63, 258 (2021).
  43. A.M. Glezer, M.R. Plotnikova, A.V. Shalimova, and S.V. Dobatkin, Bull. Russ. Ac. Sci. Phys. 73, 1233 (2009).
  44. S. Ho´bor, ´A. R´ev´esz, A.P. Zhilyaev, and Zs. Kov´acs, Rev. Adv. Mater. Sci. 18, 590 (2008).
  45. G. Abrosimova, O. Aksenov, N. Volkov, D.V. Matveev, E. Pershina, and A. S. Aronin, Metals 14, 771 (2024).
  46. G.E. Abrosimova, V.V. Astanin, N.A. Volkov, D.V. Gunderov, E.Y. Postnova, and A. S. Aronin, Phys. Met. Metallogr. 124, 698 (2023).
  47. G. Abrosimova, D. Gunderov, E. Postnova, and A. Aronin, Materials 16, 1321 (2023).
  48. B. Mironchuk, G. Abrosimova, S. Bozhko, E. Pershina, and A. Aronin, J. Non-Cryst. Solids 577, 121279 (2022).
  49. G. Abrosimova, B. Gnesin, D. Gunderov, A. Drozdenko, D. Matveev, B. Mironchuk, E. Pershina, I. Sholin, and A. Aronin, Metals 10, 1329 (2020).
  50. B. Mironchuk, G. Abrosimova, S. Bozhko, A. Drozdenko, E. Postnova, and A. Aronin, Mater. Lett. 273, 127941 (2020).
  51. G. Abrosimova, and A. Aronin, J. Alloys Compd. 747, 26 (2018).
  52. G. Abrosimova, D. Matveev, E. Pershina, and A. Aronin, Mater. Lett. 183, 131 (2016).
  53. E.A. Pershina, G.E. Abrosimova, A. S. Aronin, and D.V. Matveev, Phys. Sol. State 57, 234 (2015).
  54. E.A. Pershina, G.E. Abrosimova, A. S. Aronin, D.Matveev, and V. Tkatch,Mater. Lett. 134, 60 (2014).
  55. Y. Ivanisenko, I. MacLaren, X. Sauvage, R. Z. Valiev, and H.-J. Fecht, Acta Mater. 54, 1659 (2006).
  56. M.T. P´erez-Prado, and A.P. Zhilyaev, Phys. Rev. Lett. 102, 175504 (2009).
  57. K. Edalati, E. Matsubara, and Z. Horita, Metal. Mater. Trans. A 40, 2079 (2009).
  58. Y. Ivanisenko, A. Kilmametov, H. Roesner, and R.Z. Valiev, Int. J. Mater. Res. 99, 36 (2008).
  59. B.B. Straumal, A.R. Kilmametov, A.A. Mazilkin, A. S. Gornakova, O.B. Fabrichnaya, M. J. Kriegel, D. Rafaja, M. F. Bulatov, A.N. Nekrasov, and B. Baretzky, JETP Lett. 111, 568 (2020).
  60. A. Kilmametov, Yu. Ivanisenko, B. B. Straumal, A.A. Mazilkin, A. S. Gornakova, M. J. Kriegel, O.B. Fabrichnaya, D. Rafaja, and H. Hahn, Scr. Mater. 136, 46 (2017).
  61. A. S. Gornakova, S. I. Prokofiev, B.B. Straumal, and K. I. Kolesnikova, Russ. J. Non-Ferr. Met. 57, 703 (2016).
  62. B.B. Straumal, A. S. Gornakova, A.A. Mazilkin, O.B. Fabrichnaya, M. J. Kriegel, B. Baretzky, J.-Z. Jiang, and S.V. Dobatkin, Mater. Lett. 81, 225 (2012).
  63. Y. Ikoma, K. Hayano, K. Edalati, K. Saito, Q. Guo, and Z. Horita, Appl. Phys. Lett. 101, 121908 (2024).
  64. Y. Ikoma, K. Yoshida, and M. Kohno, Sol. State Commun. 397, 115804 (2024).
  65. Y. Ikoma, Mater. Trans. 64, 1346 (2023).
  66. Y. Ikoma, T. Yamasaki, T. Masuda, Y. Tange, Y. Higo, Y. Ohishi, M.R. McCartney, D. J. Smith, and Z. Horita, Phil. Mag. Lett. 101, 223 (2021).
  67. S. Yesudhas, V. I. Levitas, F. Lin, K.K. Pandey, and J. S. Smith, Nature Commun. 15, 7054 (2024).
  68. B. Popescu, C. Gurau, G. Gurau, M. Tolea, M. Sofronie, and F. Tolea, Trans. Indian Inst. Met. 74, 2491 (2021).
  69. V.G. Pushin, N.N. Kuranova, E.B. Marchenkova, and A.V. Pushin, Phys. Metals Metallogr. 121, 330 (2020).
  70. B. B. Straumal, A.R. Kilmametov, Yu. Ivanisenko, A.A. Mazilkin, R. Z. Valiev, N. S. Afonikova, A. S. Gornakova, and H. Hahn, J. Alloys Compd. 735, 2281 (2018).
  71. J. Zhang, S. Wang, P. Hu, Y. Zhang, H. Ding, and Y. Huang, Metals 14, 184 (2024).
  72. M. Kerber, T. Waitz, and M. Matsuda, J. Alloys Compd. 935, 168037 (2023).
  73. R. Z. Valiev, B. Straumal, and T.G. Langdon, Ann. Rev. Mater. Res. 52, 357 (2022).
  74. B. B. Straumal, A.R. Kilmametov, A. Korneva, A.A. Mazilkin, P.B. Straumal, P. Zieba, and B. Baretzky, J. Alloys Compd. 707, 20 (2017).
  75. B. B. Straumal, S.G. Protasova, A.A. Mazilkin, E. Rabkin, D. Goll, G. Schutz, B. Baretzky, and R. Z. Valiev, J. Mater. Sci. 47, 360 (2012).
  76. B. B. Straumal, A.A. Mazilkin, S.G. Protasova, A.R. Kilmametov, A.V. Druzhinin, and B. Baretzky, JETP Lett. 112, 37 (2020).
  77. B. B. Straumal, A.R. Kilmametov, P.B. Straumal, and A.A. Mazilkin, J. Mater. Sci. 59, 5818 (2024).
  78. B. B. Straumal, A.R. Kilmametov, B. Baretzky, O.A. Kogtenkova, P.B. Straumal, L. Litynska-Dobrzynska, R. Chulist, A. Korneva, and P. Zieba, Acta Mater. 195, 184 (2020).
  79. O. Zobac, A. Kroupa, A. Zemanova, and K.W. Richter, Metal. Mater. Trans. A 50, 3805 (2019).
  80. B. B. Straumal, O.A. Kogtenkova, A.N. Nekrasov, J. Dutta Majumdar, G. Faraji, and D. Bradai, Lett. Mater. 14, 319 (2024).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).