Микроструктура и свойства сплава Zn–1%Li–2%Mg, подвергнутого интенсивной пластической деформации

В данной работе рассматриваются механизмы формирования высокопрочных состояний в сплаве Zn–1%Li–2%Mg в результате его обработки методом интенсивной пластической деформации кручением (ИПДК). Впервые показано, что методом ИПДК-обработки в результате варьирования степени деформации при комнатной температуре можно повысить значение предела прочности цинкового сплава со 155 до 383 МПа (с повышением предела текучести со 149 до 306 МПа), не теряя при этом его пластичности. Для объяснения причин повышения механических свойств цинкового сплава проведен анализ его микроструктуры методами растровой электронной микроскопии (РЭМ), рентгенофазового анализа (РФА), рентгеноструктурного анализа (РСА) и малоуглового рентгеновского рассеяния (МУРР). Впервые методом РФА установлено, что в цинковом сплаве при ИПДК-обработке реализуются Zn_{(эвтектика)}+β-LiZn_{4(эвтектика)}→~LiZn₃+Zn_(фаза)+Zn_{(выделение)} и MgZn₂→Mg₂Zn₁₁ фазовые превращения. Методом РЭМ показано, что на начальных этапах ИПДК-обработки в β-LiZn₃ фазе выпадают частицы Zn цилиндрической формы диаметром 330 нм и длиной до 950 нм. При этом методом МУРР показано, что в фазе Zn выпадают частицы LiZn₄ игольчатой формы диаметром 9 нм и длиной 28 нм. Установлено, что при больших степенях ИПДК-обработки выделения Zn и LiZn₄ выпадают только сферической формы. Прецизионный анализ микроструктуры цинкового сплава показал, что ИПДК-обработка приводит к измельчению зерен, повышению величины микроискажения кристаллической решетки, росту плотности дислокаций, относящихся преимущественно к краевому типу. В результате анализа механизмов упрочнения сделан вывод о том, что повышение прочностных характеристик цинкового сплава в основном происходит за счет зернограничного, дислокационного и дисперсионного упрочнений.