Особенности сильнодеформированного состояния меди волокнистого строения
Исследованы закономерности деформационного упрочнения, эволюции и структуры меди волокнистого строения (МВС) на различных стадиях получения от мономеди до МВС дисперсностью nf = 211³. Приведены качественные и количественные оценки, отражающие «барьерный» и структурный механизмы упрочнения....
Saved in:
| Date: | 2005 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2005
|
| Series: | Физика и техника высоких давлений |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70134 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Особенности сильнодеформированного состояния меди волокнистого строения / А.Б. Дугадко, Л.Ф. Сенникова, Е.А. Павловская, Б.А. Шевченко, В.З. Спусканюк, Э.А. Медведская, Н.И. Матросов, В.Ю. Дмитренко // Физика и техника высоких давлений. — 2005. — Т. 15, № 2. — С. 33-37. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-70134 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-701342025-02-09T15:50:30Z Особенности сильнодеформированного состояния меди волокнистого строения Особливості сильнодеформованого стану міді волокнистої будови Features of highly deformed state of fibrous-structure copper Дугадко, А.Б. Сенникова, Л.Ф. Павловская, Е.А. Шевченко, Б.А. Спусканюк, В.З. Медведская, Э.А. Матросов, Н.И. Дмитренко, В.Ю. Исследованы закономерности деформационного упрочнения, эволюции и структуры меди волокнистого строения (МВС) на различных стадиях получения от мономеди до МВС дисперсностью nf = 211³. Приведены качественные и количественные оценки, отражающие «барьерный» и структурный механизмы упрочнения. Regularities of strain hardening, evolution and structure of fibrous-structure copper (FSC) at different stages of production from monocopper to FSC with the degree of dispersion nf = 211³ have been investigated. Qualitative and quantitative estimates are given that indicate to the «threshold» and structural mechanisms of hardening. 2005 Article Особенности сильнодеформированного состояния меди волокнистого строения / А.Б. Дугадко, Л.Ф. Сенникова, Е.А. Павловская, Б.А. Шевченко, В.З. Спусканюк, Э.А. Медведская, Н.И. Матросов, В.Ю. Дмитренко // Физика и техника высоких давлений. — 2005. — Т. 15, № 2. — С. 33-37. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 81.40.Ef, 61.72.Mm https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70134 ru Физика и техника высоких давлений application/pdf Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Исследованы закономерности деформационного упрочнения, эволюции и структуры меди волокнистого строения (МВС) на различных стадиях получения от мономеди до МВС дисперсностью nf = 211³. Приведены качественные и количественные оценки, отражающие «барьерный» и структурный механизмы упрочнения. |
| format |
Article |
| author |
Дугадко, А.Б. Сенникова, Л.Ф. Павловская, Е.А. Шевченко, Б.А. Спусканюк, В.З. Медведская, Э.А. Матросов, Н.И. Дмитренко, В.Ю. |
| spellingShingle |
Дугадко, А.Б. Сенникова, Л.Ф. Павловская, Е.А. Шевченко, Б.А. Спусканюк, В.З. Медведская, Э.А. Матросов, Н.И. Дмитренко, В.Ю. Особенности сильнодеформированного состояния меди волокнистого строения Физика и техника высоких давлений |
| author_facet |
Дугадко, А.Б. Сенникова, Л.Ф. Павловская, Е.А. Шевченко, Б.А. Спусканюк, В.З. Медведская, Э.А. Матросов, Н.И. Дмитренко, В.Ю. |
| author_sort |
Дугадко, А.Б. |
| title |
Особенности сильнодеформированного состояния меди волокнистого строения |
| title_short |
Особенности сильнодеформированного состояния меди волокнистого строения |
| title_full |
Особенности сильнодеформированного состояния меди волокнистого строения |
| title_fullStr |
Особенности сильнодеформированного состояния меди волокнистого строения |
| title_full_unstemmed |
Особенности сильнодеформированного состояния меди волокнистого строения |
| title_sort |
особенности сильнодеформированного состояния меди волокнистого строения |
| publisher |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| publishDate |
2005 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70134 |
| citation_txt |
Особенности сильнодеформированного состояния меди волокнистого строения / А.Б. Дугадко, Л.Ф. Сенникова, Е.А. Павловская, Б.А. Шевченко, В.З. Спусканюк, Э.А. Медведская, Н.И. Матросов, В.Ю. Дмитренко // Физика и техника высоких давлений. — 2005. — Т. 15, № 2. — С. 33-37. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| series |
Физика и техника высоких давлений |
| work_keys_str_mv |
AT dugadkoab osobennostisilʹnodeformirovannogosostoâniâmedivoloknistogostroeniâ AT sennikovalf osobennostisilʹnodeformirovannogosostoâniâmedivoloknistogostroeniâ AT pavlovskaâea osobennostisilʹnodeformirovannogosostoâniâmedivoloknistogostroeniâ AT ševčenkoba osobennostisilʹnodeformirovannogosostoâniâmedivoloknistogostroeniâ AT spuskanûkvz osobennostisilʹnodeformirovannogosostoâniâmedivoloknistogostroeniâ AT medvedskaâéa osobennostisilʹnodeformirovannogosostoâniâmedivoloknistogostroeniâ AT matrosovni osobennostisilʹnodeformirovannogosostoâniâmedivoloknistogostroeniâ AT dmitrenkovû osobennostisilʹnodeformirovannogosostoâniâmedivoloknistogostroeniâ AT dugadkoab osoblivostísilʹnodeformovanogostanumídívoloknistoíbudovi AT sennikovalf osoblivostísilʹnodeformovanogostanumídívoloknistoíbudovi AT pavlovskaâea osoblivostísilʹnodeformovanogostanumídívoloknistoíbudovi AT ševčenkoba osoblivostísilʹnodeformovanogostanumídívoloknistoíbudovi AT spuskanûkvz osoblivostísilʹnodeformovanogostanumídívoloknistoíbudovi AT medvedskaâéa osoblivostísilʹnodeformovanogostanumídívoloknistoíbudovi AT matrosovni osoblivostísilʹnodeformovanogostanumídívoloknistoíbudovi AT dmitrenkovû osoblivostísilʹnodeformovanogostanumídívoloknistoíbudovi AT dugadkoab featuresofhighlydeformedstateoffibrousstructurecopper AT sennikovalf featuresofhighlydeformedstateoffibrousstructurecopper AT pavlovskaâea featuresofhighlydeformedstateoffibrousstructurecopper AT ševčenkoba featuresofhighlydeformedstateoffibrousstructurecopper AT spuskanûkvz featuresofhighlydeformedstateoffibrousstructurecopper AT medvedskaâéa featuresofhighlydeformedstateoffibrousstructurecopper AT matrosovni featuresofhighlydeformedstateoffibrousstructurecopper AT dmitrenkovû featuresofhighlydeformedstateoffibrousstructurecopper |
| first_indexed |
2025-11-27T16:36:10Z |
| last_indexed |
2025-11-27T16:36:10Z |
| _version_ |
1849962141311827968 |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2005, том 15, № 2
33
PACS: 81.40.Ef, 61.72.Mm
А.Б. Дугадко, . Л.Ф. Сенникова, Е.А. Павловская, Б.А. Шевченко,
В.З. Спусканюк, Э.А. Медведская, Н.И. Матросов, В.Ю. Дмитренко
ОСОБЕННОСТИ СИЛЬНОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МЕДИ
ВОЛОКНИСТОГО СТРОЕНИЯ
Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина НАН Украины
ул. Р. Люксембург, 72, г. Донецк, 83114, Украина
E-mail:dmitrenko_v@ukr.net
Исследованы закономерности деформационного упрочнения, эволюции и структу-
ры меди волокнистого строения (МВС) на различных стадиях получения от моно-
меди до МВС дисперсностью nf = 2113. Приведены качественные и количественные
оценки, отражающие «барьерный» и структурный механизмы упрочнения.
Введение
В настоящее время специалистами в области материаловедения и новей-
ших технологий большое внимание уделяется созданию принципиально но-
вых функциональных материалов, обладающих рядом уникальных физико-
механических свойств и имеющих непосредственный практический интерес.
К таким материалам можно отнести волокнистые наноструктурные материа-
лы, которые можно получить многостадийной пакетной гидроэкструзией.
В ранее опубликованных работах [1−6] уже затрагивались вопросы струк-
турообразования МВС, ее отличие от обычной меди, особенности механиче-
ского поведения при различных температурах. Дальнейшее развитие этих
представлений требует накопления экспериментальных данных о структуре
и свойствах высокодеформированных материалов. В настоящей работе мы
расширили представления об особенностях сильнодеформированного со-
стояния (СДС) МВС, исследуя закономерности деформационного упрочне-
ния, эволюцию структуры, термостабильность и релаксационные свойства, и
получили качественные и количественные оценки, отражающие «барьер-
ный» и структурный механизмы упрочнения.
Материалы и методы исследования
Объектом для исследований служили образцы диаметром 0.1−3 mm, ото-
бранные на различных этапах получения МВС от мономеди до МВС с коли-
чеством волокон nf = 2113. Исследовали образцы дисперсностью nf = 1; 211;
Физика и техника высоких давлений 2005, том 15, № 2
34
2112; 2113. Диапазон суммарной пластической деформации гидропрессова-
нием и волочением при этом составлял lnR = 2.77−26.
Закономерности деформационного упрочнения МВС изучали с помощью
метода микроиндентирования на приборе ПМТ-3 и испытаний на продоль-
ный разрыв на разрывной машине ZМ-20.
Термостабильность структуры изучали после температурного воздейст-
вия в диапазоне температур нагрева Т = 125−500°С. Эволюцию тонкой
структуры (размер области когерентного рассеяния (ОКР), уровень микро-
напряжений, плотность дислокаций) исследовали с помощью рентгеност-
руктурного анализа на дифрактометре ДРОН-УМ1.
Результаты и их обсуждение
В результате исследования микротвердости и продольной прочности на
разрыв МВС установлено, что отклонение от обычного поведения материала
наблюдается в диапазоне величин накопленной интегральной деформации
е = lnR = 22−26. Накопление такой большой пластической деформации пере-
водит МВС в новое метастабильное СДС, которое характеризуется аномаль-
но высокими величинами прочности (σв = 610 MPa) и микротвердости (Hµ =
= 1160 MPa) для данного материала (рис. 1). Особенностями СДС являются
соизмеримость структурных элементов (СЭ) с характеристиками (размерными
параметрами) многих физических явлений, существенное возрастание объем-
ной доли границ СЭ и сильнонеравновесное состояние этих границ. Специфи-
ческой особенностью МВС является также то, что в качестве СЭ выступают
сами волокна, границы между которыми имеют искусственное происхождение.
Это также служит причиной проявления необычных свойств МВС.
Интенсивность деформационного упрочнения МВС с наноразмерными
волокнами, подвергнутой деформации из полностью рекристаллизованного
состояния, после отжига при Т = 400°C с выдержкой 1 h в 1.4−1.6 раз боль-
ше, чем для мономеди. Интегральная деформация е ~ 3 на 80% восстанавли-
вает значения прочности МВС, доводя их до уровня σв ~ 500 МРа (рис. 2).
Относительная интенсивность упрочнения МВС остается более высокой во
всем этом диапазоне интегральных деформаций (рис. 3).
Рис. 1. Величина мик-
ротвердости и про-
дольной прочности на
разрыв МВС в зави-
симости от накоп-
ленной деформации
Физика и техника высоких давлений 2005, том 15, № 2
35
0 20 40 60 80 100
200
300
400
500 2
1
σ в
, M
Pa
ε, %
0 1 2 3
30
40
50
60
∆
σ
в,
M
Pa
ln R
Рис. 2. Характер деформационного упрочнения мономеди (кривая 1) и МВС (кри-
вая 2)
Рис. 3. Относительная интенсивность упрочнения МВС
Термическое воздействие при отжиге длительностью 1 h в диапазоне
температур Т = 125−400°C различным образом сказывается на процессах
возврата и рекристаллизации в мономеди и МВС (рис. 4). В МВС эти про-
цессы начинаются позже и идут менее интенсивно, а характеристики проч-
ности в полностью рекристаллизованном состоянии стабилизируются на бо-
лее высоком уровне. Другими словами, исследуемый материал в СДС обла-
дает повышенной термической устойчивостью. Термостойкость МВС пре-
вышает данную характеристику для мономеди во всем исследуемом интер-
вале температур отжига. Особенно заметно эта разница проявляется при
температурах T = 150−300°C (рис. 5).
В результате исследования временной устойчивости высокопрочных
свойств МВС на образцах диаметром 0.55 mm (lnR = 22.5) с исходной проч-
ностью σв = 510−530 MPa установлено, что полная релаксация свойств про-
исходит за время вылеживания при комнатной температуре τ ~ 8·103 h. Пре-
дел прочности при этом стабилизируется на уровне σв ~ 490−510 MPa. После
дополнительного деформирования из полностью срелаксированного состояния
с интегральной деформацией е ~ 3 эти значения возрастают до σв = 610 MPa.
Рис. 4. Термостойкость
мономеди (1) и МВС (2)
Физика и техника высоких давлений 2005, том 15, № 2
36
0 100 200 300 400
0
20
40
60
80
100
T, °C
∆σ
в,
M
Pa
0 5 10 15 20 25
0
1
2
3
4
5
D
O
K
P, 1
03 n
m
ln R
Рис. 5. Относительная термостойкость МВС
Рис. 6. Многостадийный характер структурообразования МВС
Отличительной особенностью МВС в СДС является также немонотон-
ность изменения характеристик материала, где наблюдается полная корре-
ляция изменений прочности с изменением параметров тонкой структуры:
величины микронапряжений ∆а/a и размеров DОКР. Этот факт отражает кон-
куренцию процессов деформационного упрочнения и спонтанно протекаю-
щую динамическую рекристаллизацию меди в СДС. Высокопрочное состоя-
ние МВС с количеством волоконных структурных элементов nf = 2113 ха-
рактеризуется следующими параметрами тонкой структуры: DОКР = 250 nm;
ρg = 5.05·1012 cm−2; ∆а/a = 0.401·10−3.
Установлен многостадийный характер эволюции тонкой структуры при
больших пластических деформациях МВС, обусловленный протеканием дина-
мической и метадинамической рекристаллизации (рис. 6). В диапазоне деформа-
ций lnR ≤ 26 обнаружено четыре стадии структурной перестройки с тенденцией
формирования более мелких элементов, чем на стадии, предшествующей микро-
рекристаллизации. Такой эффект объясняется тормозящим влиянием толщины
волоконных структурных элементов, приближающихся к наноразмерному уров-
ню, барьерной ролью их границ. Параметры тонкой структуры в процессе пакет-
ного гидропрессования и волочения меди, тенденция уменьшения плотности
дислокаций, микронапряжений и некоторое увеличение ОКР свидетельствуют о
различном характере деформирования меди с субмикрокристаллической струк-
турой и протекании в МВС периодических релаксационных процессов в ходе
пластической деформации и после ее завершения. По достижении степени де-
формации, при которой накапливается большая плотность дислокаций и дисло-
кационной энергии, происходит своеобразный структурный взрыв – мелкоячеи-
стая структура перестраивается, освобождаясь от дислокаций. В ходе дальней-
шей деформации микрорекристаллизованная область вновь фрагментируется.
Выводы
1. Обнаружено аномальное поведение микротвердости МВС при дости-
жении высокой суммарной деформации lnR = 23.8–25.6, коррелирующее с
характером изменения продольной прочности.
Физика и техника высоких давлений 2005, том 15, № 2
37
2. Установлен более интенсивный характер упрочнения МВС по сравне-
нию с мономедью.
3. Установлен многостадийный характер эволюции тонкой структуры
(DОКР, ∆a/a) при больших пластических деформациях МВС, обусловленный
протеканием динамической и метадинамической рекристаллизации и барь-
ерной ролью при этом границ волокон.
4. Высокопрочное состояние МВС с количеством волокон nf = 2113 харак-
теризуется следующими параметрами тонкой структуры: DОКР = 250 nm;
∆a/a = 0.401·10−3; gρ = 5.05·1012 cm−2.
1. В.З. Спусканюк, Л.Ф. Сенникова, Е.А. Павловская, Н.И. Матросов, А.Б. Дугадко,
Металлофиз. новейшие технол. 25, 445 (2003).
2. В.З. Спусканюк, Л.Ф. Сенникова, Н.Н. Белоусов и др., Прогрессивные техноло-
гии и системы машиностроения, Международный сборник научных трудов,
ДонНТУ, Донецк (2002), вып. 21, с. 255–260.
3. Р.У. Канн, Физическое металловедение, Мир, Москва (1968).
4. В.М. Быков, В.А. Лихачев, Ю.А. Николаев, Л.Л. Сербина, Л.И. Шибалова, ФММ
45, 163 (1978).
5. В.С. Иванова, А.В. Корзников, Металлы № 1, 103 (2002).
6. В.М. Фарбер, О.В. Селиванова, Металлы № 3, 45 (2003).
A.B. Dugadko, L.F. Sennikova, E.A. Pavlovskaya, B.A. Shevchenko, V.Z. Spuskanyuk,
N.I. Matrosov, V.Yu. Dmitrenko
FEATURES OF HIGHLY DEFORMED STATE
OF FIBROUS-STRUCTURE COPPER
Regularities of strain hardening, evolution and structure of fibrous-structure copper (FSC)
at different stages of production from monocopper to FSC with the degree of dispersion
nf = 2113 have been investigated. Qualitative and quantitative estimates are given that in-
dicate to the «threshold» and structural mechanisms of hardening.
Fig. 1. Microhardness and transverse rupture strength of FSC vs. the accumulated strain
Fig. 2. Character of strain hardening for monocopper (curve 1) and FSC (curve 2)
Fig. 3. Relative intensity of FSC hardening
Fig. 4. Thermal stability of monocopper (1) and FSC (2)
Fig. 5. Relative thermal stability of FSC
Fig. 6. Multi-stage character of FSC structure formation
|