СТОХАСТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СТРУКТУРНЫХ СОСТОЯНИЙ МЕДИ ПРИ СДВИГЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ В НАКОВАЛЬНЯХ БРИДЖМЕНА

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Несмотря на постоянно расширяющий объем экспериментальных данных по ультрамелкозернистым материалам, полученным интенсивной пластической деформацией, протекание структурообразующих конкурирующих процессов (упрочнение/релаксация) все еще нуждается в теоретическом объяснении. По результатам анализа данных твердости технически чистой меди, подвергнутой сдвигу под давлением в наковальнях Бриджмена, установлена стадийность упрочнения. С целью учета стохастической природы проявления релаксационных процессов при деформации для анализа данных о твердости материала предложена модель, которая основывается на трех постулатах: (а) отклик структуры на измерение твердости, характерный для ее микро-/наноструктурного состояния, включающий возможное протекание процесса релаксации, учитывается как случайный фактор; (б) каждому структурному состоянию можно поставить в соответствие его уникальный набор откликов на измерение твердости; (в) возможна суперпозиция структурных состояний. Показано, что каждому отклику структуры на измерение твердости можно поставить в соответствие конкретное структурное состояние. В то время как эволюция твердости от приложенной деформации отражает последовательную смену комбинаций трех структурных состояний (ячеистая структура, микрокристаллическая без значительного влияния динамической рекристаллизации, и сформированная динамической рекристаллизацией), которые и определяют стадии деформационного упрочнения.

Об авторах

Наталья Сергеевна Чикунова

Институт физики металлов УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: chikunova@imp.uran.ru

младший научный сотрудник лаборатории диффузии

Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

Алексей Владимирович Столбовский

Институт физики металлов УрО РАН

Email: stolbovsky@imp.uran.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

Список литературы

  1. Edalati K., Bachmaier A., Beloshenko V.A., Beygelzimer Y., Blank V.D., Botta W.J., Bryla K., Cı´ˇzek 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., Jane ˇcek M., Kawasaki M., Kr ´al 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., R ´ev ´esz A., 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. Res. Lett. 2022. V. 10. No. 4. P. 163–256. https://doi.org/10.1080/21663831.2022.2029779
  2. Valiev R.Z., Estrin Y., Horita Z., Langdon T.G., Zechetbauer M.J., Zhu Y.T. Producing bulk ultrafine-grained materials by severe plastic deformation // JOM. 2006. V. 58. P. 33–39. https://doi.org/10.1007/s11837-006-0213-7
  3. Segal V.M. Review: modes and processes of severe plastic deformation (SPD) // Materials. 2018. V. 11. No. 7. P. 1175. https://doi.org/10.3390/ma11071175
  4. Voronova L.M., Chashchukhina T.I., Talantsev E.F., Degtyarev M.V., Gapontseva T.M. Advanced modelling tool to extract the structural state boundaries from the hardness-strain experiments // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2024. V. 122. P. 106719. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2024.106719
  5. Dangwal S., Edalati K., Valiev R.Z., Langdon T.G. Breaks in the Hall–Petch Relationship after Severe Plastic Deformation of Magnesium, Aluminum, Copper, and Iron // Crystals. 2023. V. 13. P. 413. https://doi.org/10.3390/cryst13030413
  6. Alawadhi M.Y., Sabbaghianrad S., Huang Y., Langdon T.G. Direct influence of recovery behaviour on mechanical properties in oxygen-free copper processed using different SPD techniques: HPT and ECAP // J. Mater. Res. Technol. 2017. V. 6. No. 4. P. 369–377. http://doi.org/10.1016/j.jmrt.2017.05.005
  7. Чащухина Т.И., Дегтярев М.В., Романова М.Ю., Воронова Л.М. Динамическая рекристаллизация в меди, деформированной сдвигом под высоким давлением // ФММ. 2004. Т. 98. No. 6. С. 98–107.
  8. Karamyshev K.Yu., Degtyarev M.V., Chashchukhina T.I., Voronova L.M., Pilyugin V.P. Dynamic Polygonization in Nickel during High-Pressure Torsion // Phys. Met. Metal. 2025. V. 126. No. 1. P. 101–110. https://doi.org/10.1134/S0031918X24602087
  9. Degtyarev M.V., Chashchukhina T.I., Voronova L.M. Thermal stability of a submicrocrystalline structure of metals and alloys // Phys. Met. Metal. 2018. V. 119. No. 13. P. 1329–1332. https://doi.org/10.1134/S0031918X18130045
  10. 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. https://doi.org/10.1007/s11661-021-06403-5
  11. Wu X.L., Zhu Y.T., Wei Y.G., Wei Q. Strong strain hardening in Nanocrystalline nickel // Phys. Rev. Lett. 2009. V. 103. P. 205504. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.103.205504
  12. Marulanda Cardona D.M., Wongsa-Ngam J., Jimenez H., Langdon T.G. Effects on hardness and microstructure of AISI 1020 low-carbon steel processed by highpressure torsion // J. Mater. Res. Technol. 2017. V. 6. No. 4. P. 355–360. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2017.05.002
  13. Zhang J., Gao N., Starink M.J. Microstructure development and hardening during high pressure torsion of commercially pure aluminium: strain reversal experiments and a dislocation based model // Mater. Sci. Eng. A. 2011. V. 528. P. 2581–2591. https://doi.org/10.1016/j.msea.2010.11.079
  14. Чащухина Т.И., Дегтярев М.В., Воронова Л.М. Влияние давления на эволюцию структуры меди при большой пластической деформации // ФММ. 2010. Т. 109. No. 2. С. 216–224.
  15. Edalati K., Wang Q., Enikeev N.A., Peters L.-J., Zehetbauer M.J., Schafler E. Significance of strain rate in severe plastic deformation on steady-state microstructure and strength // Mater. Sci. Eng. A. 2022. V. 859. P. 144231. https://doi.org/10.1016/j.msea.2022.144231
  16. Chashchukhina T.I., Voronova L.M., Degtyarev M.V., Pokryshkina D.K. Deformation and dynamic recrystallization in copper at different deformation rates in Bridgman anvils // Phys. Met. Metal. 2011. V. 111. P. 304–313. https://doi.org/10.1134/S0031918X11020049
  17. 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. https://doi.org/10.7868/S0015323015090132
  18. 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. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2008.03.002
  19. Pereira P.H.R., Figueiredo R.B. Finite element modelling of high-pressure torsion: an overview // Mater. Trans. 2019. V. 60. No. 7. P. 1139–1150. https://doi.org/10.2320/matertrans.MF201906
  20. Edalati K., Imamura K., Kiss T., Horita Z. Equal-Channel angular pressing and high-pressure torsion of pure copper: evolution of electrical conductivity and hardness with strain // Mater. Trans. 2012. V. 53. No. 1. P. 123–127. https://doi.org/10.2320/matertrans.MD201109
  21. Jonas J.J., Ghosh C., Toth L.S. The equivalent strain in high pressure torsion // Mat. Sci. Eng. A. 2014. V. 607. P. 530–535. https://doi.org/10.1016/j.msea.2014.04.046
  22. Popov V.V., Popova E.N., Stolbovsky A.V., Pilyugin V.P. The Structure of Nb Obtained by Severe Plastic Deformation and Its Thermal Stability // Mat. Sci. Forum. 2011. V. 667–669. P. 409–414. https://doi.org/10.4028/ www.scientific.net/MSF.667-669.409
  23. Degtyarev M.V., Chashchukhina T.I., Voronova L.M., Patselov A.M., Pilyugin V.P. Influence of the relaxation processes on the structure formation in pure metals and alloys under high-pressure torsion // Act. Mater. 2007. V. 55. P. 6039–6050. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2007.04.017
  24. Stolbovsky A. The Use of Finite Mixture Models and EM-Algorithm to Analyze Grain Structure in HPT-Nanostructured Metallic Materials // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2020. V. 969. P. 012084. https://doi.org/10.1088/1757899X/969/1/012084
  25. Кузнецов П.В., Столбовский А.В., Беляева И.В. Количественная характеристика межкристаллитных границ в аустенитной нержавеющей стали с ультрамелкозернистой структурой методом кластерного анализа // Физич. мезомеханика. 2023. V. 26. № 2. P. 57–78. https://doi.org/10.55652/1683-805X_2023_26_2_57

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


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).