Вклад механизмов упрочнения при немонотонном изменении свойств в сплаве Cu–0,6Cr–0,1Zr при кручении под высоким давлением

Обложка
  • Авторы: Аксенов Д.А.1,2, Фаизова С.Н.3,4, Фаизов И.А.5
  • Учреждения:
    1. Институт физики молекул и кристаллов Уфимского научного центра Российской академии наук, Уфа
    2. Уфимский государственный авиационный технический университет, Уфа
    3. Стерлитамакский филиал Башкирского государственного университета, Стерлитамак
    4. Уфимский государственный нефтяной технический университет, Уфа
    5. ООО «РН-БашНИПИнефть», Уфа
  • Выпуск: № 3-1 (2022)
  • Страницы: 23-32
  • Раздел: Статьи
  • URL: https://vektornaukitech.ru/jour/article/view/551
  • DOI: https://doi.org/10.18323/2782-4039-2022-3-1-23-32
  • ID: 551

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Фазовые превращения играют важную роль в формировании свойств в дисперсионно-упрочняемых сплавах, таких, например, как сплавы системы Cu–Cr–Zr. Известно, что в условиях интенсивной пластической деформации диффузионные условия существенно меняются, что приводит к изменению кинетики фазовых превращений. В работе изучался сплав Cu–0,6Cr–0,1Zr в состоянии с низкой концентрацией твердого раствора, подверженный кручению под высоким давлением (КВД) (до 10 циклов). При этом за счет низкой концентрации твердого раствора и сформированного ансамбля крупных частиц на первых этапах исключался процесс распада твердого раствора. Предварительная работа по анализу таких структурно-чувствительных характеристик, как электропроводность и параметр решетки, позволила установить немонотонный характер изменения концентрации легирующих элементов в твердом растворе в процессе КВД. Немонотонность связана с существенными изменениями характеристик ансамбля частиц вторых фаз под влиянием высоких напряжений. Столь существенные структурные изменения находят свое отражение в характере изменения механических характеристик. Установлено, что изменения прочности с увеличением числа оборотов КВД имеют также немонотонный характер, который соответствует немонотонному характеру изменения концентрации легирующих элементов и электропроводности. Проведен анализ различных вкладов в упрочнение сплава Cu–0,6Cr–0,1Zr. Установлено, что основную роль в немонотонном изменении механических характеристик играет вклад дисперсионного упрочнения. Расчетные данные коррелируют с полученными экспериментальными результатами.

Об авторах

Денис Алексеевич Аксенов

Институт физики молекул и кристаллов Уфимского научного центра Российской академии наук, Уфа;
Уфимский государственный авиационный технический университет, Уфа

Автор, ответственный за переписку.
Email: aksyonovda@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2652-2646

младший научный сотрудник

Россия

Светлана Никитична Фаизова

Стерлитамакский филиал Башкирского государственного университета, Стерлитамак;
Уфимский государственный нефтяной технический университет, Уфа

Email: snfaiz@mail.ru

кандидат физико-математических наук, доцент кафедры общей и теоретической физики, доцент кафедры водоснабжения и водоотведения

Россия

Ильшат Альбертович Фаизов

ООО «РН-БашНИПИнефть», Уфа

Email: iafaiz@mail.ru

кандидат физико-математических наук, главный специалист

Россия

Список литературы

  1. Edalati K., Bachmaier A., Beloshenko V.A., Beygelzimer Y., Blank V.D., Botta W.J., Bryła K., Čížek J., Divinski S.V., Enikeev N., Estrin Yu., Faraji G., Figueiredo R.B., Fuji M., Furuta T., Thierry G., Gubicza J., Hohenwarter A., Leoben M., Horita Z., Huot J., Ikoma Y., Janeček M., Kawasaki M., Král P., Kuramoto Sh., Langdon T.G., Leiva D., Levitas V.I., Mazilkin A., Mito M., Miyamoto H., Nishizaki T., Pippan R., Popov V., Popova E.N., Purcek G., Renk O., Révész A., Sauvage X., Sklenička 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 // Materials Research Letters. 2022. Vol. 10. № 4. P. 163–256. doi: 10.1080/21663831.2022.2029779.
  2. Faraji G., Kim H.S., Kashi H.T. Chapter 7. Mechanical Properties of Ultrafine-Grained and Nanostructured Metals // Severe Plastic Deformation. Niderlandy: Elsevier, 2018. P. 223–257. doi: 10.1016/b978-0-12-813518-1.00007-2.
  3. Zhilyaev A.P., Langdon T.G. Using high-pressure torsion for metal processing: Fundamentals and applications // Progress in Materials Science. 2008. Vol. 53. № 6. P. 893–979. doi: 10.1016/j.pmatsci.2008.03.002.
  4. Sousa T.G., Moura I.A. de B., Garcia Filho F.D.C., Monteiro S.N., Brandão L. P. Combining severe plastic deformation and precipitation to enhance mechanical strength and electrical conductivity of Cu–0.65Cr–0.08Zr alloy // Journal of Materials Research and Technology. 2020. Vol. 9. № 3. P. 5953–5961. doi: 10.1016/j.jmrt.2020.03.124.
  5. Peng L., Xie H., Huang G., Xu G., Yin X., Feng X., Mi X., Yang Z. The phase transformation and strengthening of a Cu-0.71 wt% Cr alloy // Journal of Alloys and Compounds. 2017. Vol. 708. P. 1096–1102. doi: 10.1016/j.jallcom.2017.03.069.
  6. Bodyakova A., Mishnev R., Belyakov A., Kaibyshev R. Effect of chromium content on precipitation in Cu–Cr–Zr alloys // Journal of Materials Science. 2022. Vol. 57. № 27. P. 13043–13059. doi: 10.1007/s10853-022-07454-8.
  7. Khomskaya I.V., Zel’dovich V.I., Frolova N.Yu., Abdullina D.N., Kheifets A.E. Investigation of Cu5Zr particles precipitation in Cu-Zr and Cu-Cr-Zr alloys subjected to quenching and high strain rate deformation // Letters on Materials. 2019. Vol. 9. № 4. P. 400–404. doi: 10.22226/2410-3535-2019-4-400-404.
  8. Chen X., Jiang F., Liu L., Huang H., Shi Z. Structure and orientation relationship of new precipitates in a Cu–Cr–Zr alloy // Materials Science and Technology (United Kingdom). 2017. Vol. 34. № 3. P. 282–288. doi: 10.1080/02670836.2017.1376428.
  9. Ivanisenko Y., Lojkowski W., Valiev R.Z., Fecht H.-J. The mechanism of formation of nanostructure and dissolution of cementite in a pearlitic steel during high pressure torsion // Acta Materialia. 2003. Vol. 51. № 18. P. 5555–5570. doi: 10.1016/s1359-6454(03)00419-1.
  10. Guelton N., François M. Strain-Induced Dissolution of Cementite in Cold-Drawn Pearlitic Steel Wires // Metallurgical and Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science. 2020. Vol. 51. № 4. P. 1602–1613. doi: 10.1007/s11661-020-05640-4.
  11. Chen H., Ji Y., Zhang C., Liu W., Chen H., Yang Z., Chen L.-Q., Chen L. Understanding cementite dissolution in pearlitic steels subjected to rolling-sliding contact loading: A combined experimental and theoretical study // Acta Materialia. 2017. Vol. 141. P. 193–205. doi: 10.1016/j.actamat.2017.09.017.
  12. Straumal B.B., Kilmametov A.R., Korneva A., Mazilkin A.A., Straumal P.B., Zieba P., Baretzky B. Phase transitions in Cu-based alloys under high pressure torsion // Journal of Alloys and Compounds. 2017. Vol. 707. P. 20–26. doi: 10.1016/j.jallcom.2016.12.057.
  13. Straumal B.B., Pontikis V., Kilmametov A.R., Mazilkin A.A., Dobatkin S.V., Baretzky B. Competition between precipitation and dissolution in Cu-Ag alloys under high pressure torsion // Acta Materialia. 2017. Vol. 122. P. 60–71. doi: 10.1016/j.actamat.2016.09.024.
  14. Straumal B.B., Kilmametova A.R., Baretzky B., Kogtenkova O.A., Straumal P.B., Litynska-Dobrzynska L., Chulist R., Korneva A., Zieba P. High pressure torsion of Cu-Ag and Cu-Sn alloys: Limits for solubility and dissolution // Acta Materialia. 2020. Vol. 195. P. 184–198. doi: 10.1016/j.actamat.2020.05.055.
  15. Фаизов И.А., Мулюков Р.Р., Аксенов Д.А., Фаизова С.Н., Землякова Н.В., Cardoso K.R., Zeng Y. Растворение частиц вторых фаз в низколегированном медном сплаве системы Cu-Cr-Zr при обработке методом равноканального углового прессования // Письма о материалах. 2018. Т. 8. № 1. С. 110–114. doi: 10.22226/2410-3535-2018-1-110-114.
  16. Фаизова С.Н., Рааб Г.И., Зарипов Н.Г., Аксенов Д.А., Фаизов И.А. Физические аспекты формирования высокопрочного состояния дисперсионно-упрочняемых сплавов при интенсивной пластической деформации кручением // Физическая мезомеханика. 2015. Т. 18. № 4. С. 87–93. EDN: UGCJQV.
  17. Faizova S.N., Aksenov D.A., Faizov I.A., Nazarov K.S. Unusual kinetics of strain-induced diffusional phase transformations in Cu-Cr-Zr alloy // Letters on Materials. 2021. Vol. 11. № 2. P. 218–222. doi: 10.22226/2410-3535-2021-2-218-222.
  18. Zhao Y.H., Bingert J.F., Zhu Y.T., Liao X.Z., Valiev R.Z., Horita Z., Langdon T.G., Zhou Y.Z., Lavernia E.J. Tougher ultrafine grain Cu via high-angle grain boundaries and low dislocation density // Applied Physics Letters. 2008. Vol. 92. № 8. Article number 081903. doi: 10.1063/1.2870014.
  19. Morozova A., Borodin E., Bratov V., Zherebtsov S., Belyakov A., Kaibyshev R. Grain Refinement Kinetics in a Low Alloyed Cu–Cr–Zr Alloy Subjected to Large Strain Deformation // Materials. 2017. Vol. 10. № 12. Article number 1394. doi: 10.3390/ma10121394.
  20. Приходько В.М., Петрова Л.Г., Чудина О.В. Металлофизические основы разработки упрочняющих технологий. М.: Машиностроение, 2003. 384 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© ,



Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах