Влияние температуры деформации при сдвиге под давлением на кинетику рекристаллизации железа с субмикрокристаллической структурой

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Исследована кинетика рекристаллизации в ходе отжига при 450°С чистого железа, деформированного сдвигом под давлением при температуре 20 и 250°С. Изменение размера зерна в ходе отжига при 450°С не подчиняется закону нормального роста как в железе с СМК-структурой, сформированной при 20°С, так и в железе с динамически рекристаллизованной при 250°С структурой. Это связано с появлением в ходе отжига новых термически активированных центров рекристаллизации. Установлено влияние температуры деформации на текстуру отжига. В ходе отжига после деформации при 20°С формируется более острая текстура с преобладанием двух компонент {110}<111> и {110}<001>, а после деформации при 250°С – с преобладанием трех компонент {110}<111>, {110}<001> и {112}<111>.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Л. М. Воронова

Институт физики металлов УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: highpress@imp.uran.ru
Россия, 620108, Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 18

М. В. Дегтярев

Институт физики металлов УрО РАН

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

Т. И. Чащухина

Институт физики металлов УрО РАН

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

Список литературы

  1. Zhou X., Li X.Y., Lu K. Enhanced thermal stability of nanograined metals below a critical grain size // Scince. 2018. V. 360. P. 526–530.
  2. Zhou X., Li X.Y., Lu K. Stabilizing nanograins in metals with grain boundary relaxation //Scripta Mater. 2020. V. 187. P. 345–349.
  3. Li X.Y., Zhou X., Lu K. Rapid heating induced ultrahigh stability of nanograined copper // Science. Adv. 2020. V. 6. P. eaaz8003.
  4. Murty B.S., Datta M.K. and Pabi S.K. Structure and thermal stability of nanocrystalline materials // S¯adhan¯a. 2003. V. 28. № 1 & 2. P. 23–45.
  5. Чувильдеев В.Н., Копылов В.И., Нохрин А.В., Макаров И.М., Грязнов М.Ю. Рекристаллизация в микрокристаллических меди и никеле, полученных методами РКУ-прессования. III. Аномальный рост зерен. Модель // ФММ. 2004. Т. 97. № 1. С. 3–8.
  6. Горелик С.С., Добаткин С.В., Капуткина Л.М. Рекристаллизация металлов и сплавов. М.: МИСиС, 2005. 432 с.
  7. Дегтярев М.В., Воронова Л.М., Губернаторов В.В., Чащухина Т.И. О термической стабильности микрокристаллической структуры в однофазных металлических материалах // ДАН. 2002. Т. 386. № 2. С. 180–183.
  8. Takayama A., Yang X., Miura H., Sakai T. Continuous static recrystallization in ultrafine-grained copper processed by multi-directional forging // Mater. Sci. Eng. A. 2008. V. 478. P. 221–228
  9. Jiang H., Zhu Y.T., Butt D.P., Alexandrov I.V., Lowe T.C. Microstructural evolution, microhardness and thermal stability of HPT-processed Cu // Mater. Sci. Eng. A. 2000. V. 290. P. 128–138
  10. Voronova L.M., Degtyarev M.V., Chashchukhina T.I., Krasnoperova Yu.G., Resnina N.N. Effect of dynamic recovery on structure formation in nickel upon high-pressure torsion and subsequent annealing // Mater. Sci. Eng. A. 2015. V. 639. Р. 155–164.
  11. Zhang H.W., Huang X., Pippan R., Hansen N. Thermal behavior of Ni (99.967% and 99.5% purity) deformed to an ultra-high strain by high pressure torsion // Acta Mater. 2010. V. 58. 1698–1707.
  12. Degtyarev M., Chashchukhina T., Voronova L., Gapontseva T., Levit V. Evolution of microstructure and microtexture upon recrystallization of submicrocrystalline niobium // International Journal of Refractory Metals & Hard Materials. 2020. V. 86. P. 105117.
  13. Popov V.V., Popova E.N. Behavior of Nb and CuNb Composites under Severe Plastic Deformation and Annealing // Mater. Trans. 2019. V. 60. No. 7. P. 1209–1220.
  14. Stotskiy A.G., Polyakov A.V., Dyakonov G.S. and. Semenova I.P. Thermal Stability of Titanium Alloy VT8M-1 with Ultrafine-Grained Structure// MATEC Web of Conferences. 2020. V. 321. P. 11060.
  15. Дегтярев М.В., Воронова Л.М., Чащухина Т.И. Влияние структуры, созданной при большой пластической деформации, на кинетику превращений при нагреве // Металлы. 2003. № 3. С. 53–61.
  16. Воронова Л.М., Дегтярев М.В., Чащухина Т.И. Низкотемпературная рекристаллизация субмикрокристаллической структуры армко-железа и стали 30Г2Р // ФММ. 2004. Т. 98. № 1. С. 93–102.
  17. Воронова Л.М., Дегтярев М.В., Чащухина Т.И. Рекристаллизация ультрадисперсной структуры чистого железа, сформированной на разных стадиях деформационного наклепа // ФММ. 2007. Т. 104. № 3. С. 275–286.
  18. Воронова Л.М., Дегтярев М.В., Чащухина Т.И. Кинетика роста зерна при нагреве никеля, деформированного сдвигом под давлением // ФММ. 2021. Т. 122. № 6. С. 600–607.
  19. Красноперова Ю.Г., Дегтярев М.В., Воронова Л.М., Чащухина Т.И. Влияние температуры отжига на рекристаллизацию никеля с ультрадисперсной структурой различного типа // ФММ. 2016. Т. 117. № 3. С. 279–286.
  20. Jie Xu, Jianwei Li, Chuan Ting Wang, Debin Shan, Bin Guo, Langdon T.G. Evidence for an early softening behavior in pure copper processed by high-pressure torsion // J. Mater. Sci. 2016. V. 51. P. 1923–1930.
  21. Dudova N., Belyakov A., Sakai T., Kaibyshev R. Dynamic recrystallization mechanisms operating in a Ni-20%Cr alloy under hot-to-warm working // Acta Mater. 2010. V. 58. P. 3624–3632.
  22. Edalati K., Horita Z., Furuta T., Kuramoto S. Dynamic recrystallization and recovery during high-pressure torsion: Experimental evidence by torque measurement using ring specimens // Mater. Sci. Eng. A. 2013. V. 559. P. 506–509.
  23. Карамышев К.Ю., Чащухина Т.И., Воронова Л.М., Дегтярев М.В., Пилюгин В.П. Температурно-скоростные условия деформации и структурообразующие процессы в никеле при сдвиге под давлением//ФММ. 2023. Т. 124. № 1. С. 106–113.
  24. Шугаев К.Е., Дегтярев М.В., Воронова Л.М., Чащухина Т.И. Рост зерна при отжиге железа, деформированного при 250C методом сдвига под давлением // ФММ. 2022. Т. 123. № 10. С. 1046–1053.
  25. Bernardi H.H., Sandim H.R.Z., Zilnyk K.D., Verlinden B., Raabe D. Microstructural Stability of a Niobium Single Crystal Deformed by Equal Channel Angular Pressing // Materials Research. 2017. V. 20. P. 1238–1247.
  26. Humphreys F.J. Review grain and subgrain characterisation by electron backscatter diffraction // J. Mater. Sci. 2001. V. 36. Р. 3833–3854.
  27. Дегтярев М.В., Чащухина Т.И., Воронова Л.М., Пацелов А.М. Влияние деформации сдвигом под давлением на параметры структуры железа и конструкционной стали 30Г2Р // Материаловедение. 2003. № 2. С. 28–31.
  28. Ratanaphan S., Olmsted D.L., Bulatov V.V., Holm E.A., Rollett A.D., Rohrer G.S. Grain boundary energies in body-centered cubic metals // Acta Mater. 2015. V. 88. P. 346–354.
  29. Azzeddine H., Bradai D., Baudin T., Langdon T.G. Texture evolution in high-pressure torsion processing // Progress Mater. Sci. 2022. V. 125. P. 100886.
  30. Duan J., Wen H., Zhou C., Islamgaliev R., Li X. Evolution of microstructure and texture during annealing in a high-pressure torsion processed Fe-9Cr alloy // Materialia. 2019. V. 6. P. 100349.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Структура железа после деформации при 250°С (а, б) и 20°С (в, г); а, в – светлопольные изображения; б, г – темнопольные изображения в рефлексе типа {110}. ПЭМ.

Скачать (272KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Изменение твердости (Н) в результате отжига при 450°С железа, деформированного при 20 (○) и 250°С (■).

Скачать (41KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Структура железа после деформации при 250°С и отжига при 450°С, 15 мин (а, б) и гистограммы распределения зерен по размерам (в) и границ по углам разориентировки (г); а – светлопольное изображение, ПЭМ; б – ориентационная карта в цветах ОПФ; (б–г) – РЭМ.

Скачать (336KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Структура железа после деформации при 20°С и отжига при 450°С, 15 мин (а, б) и гистограммы распределения зерен по размерам (в) и границ по углам разориентировки, сплошная линия на заднем плане показывает распределение, характерное для случайного ансамбля зерен (г); а – светлопольное изображение, ПЭМ, б – карта контрастов Кикучи-картин (восстановленное изображение, полученное на основе анализа качества дифракционной картины), (б–г) – РЭМ.

Скачать (300KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Структура железа (а–в) и гистограммы распределения зерен по размерам (г) и границ по углам разориентировки (д) после деформации при 250°С и отжига при 450°С, 30 мин; а, б – ПЭМ, б – темнопольное изображение в рефлексе типа {110}, в – карта контрастов Кикучи-картин (восстановленное изображение); (в–д) – РЭМ.

Скачать (405KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимости среднего (■, ●) и максимального размера зерна (▲, ▲) от длительности отжига железа, деформированного при 250 (а) и 20°С (б). Залитые значки – РЭМ, прозрачные значки (□, ○) – размер элементов структуры, усредненный по данным ПЭМ. На рис. 6б пунктирной линией для сравнения приведена зависимость для железа, деформированного при 20°С и отожженного при 300°С [7].

Скачать (104KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Структура железа (а, в – ориентиционные карты в цветах ОПФ) и гистограммы распределения зерен по размерам (б, г) после деформации и отжига при 450°С; (а, б) деформация при 20°С, отжиг в течение 1 ч; (в, г) деформация при 250°С, отжиг в течение 4 ч, РЭМ.

Скачать (298KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Обратные полюсные фигуры [001], полученные методом EBSD с железа, деформированного при 20 (а–г) и 250°С (д–з) и отожженного при 450°С в течение: а – 15 мин; б, е – 30 мин; в – 1 ч; ж – 4 ч; г, з – 16 ч; д – без отжига.

Скачать (237KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Стандартные сечения ФРО, показывающие положение компонентов текстуры ОЦК-металлов, деформированных методом “сдвиг под давлением” [29] (а) и экспериментально полученные методом EBSD сечения ФРО железа, деформированного при 20 (б–г) и 250°С (д–з) и отожженного при 450°С в течение: б, е – 15 мин; в, ж – 30 мин; г, з – 1 ч; д – без отжига.

Скачать (331KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Изменение доли площади, занятой зернами с ориентировкой {110}, в ходе отжига при 450°С железа, деформированного при 20°С (○) и 250°С (■).

Скачать (44KB)
Метаданные