Автореферат (1149733)
Текст из файла
На правах рукописиБОЛТЫНЮК Евгений ВадимовичМЕХАНИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ АМОРФНЫХСПЛАВОВ СО СТРУКТУРОЙ, МОДИФИЦИРОВАННОЙИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИЕЙ01.02.04 – Механика деформируемого твердоготелаАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукСанкт-Петербург2018Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете.Научный руководитель:доктор физико-математических наук, профессор,главный научный сотрудник исследовательскойлаборатории механики перспективных массивныхнаноматериалов для инновационных инженерныхприложений СПбГУВалиев Руслан ЗуфаровичОфициальные оппоненты:доктор физико-математических наук, профессорАронин Александр Семенович (Федеральноегосударственное бюджетное учреждение наукиИнститут физики твердого тела Российскойакадемии наук, заведующий лабораториейструктурных исследований)доктор физико-математических наук,Гуткин Михаил Юрьевич (Федеральноегосударственное бюджетное учреждение наукиИнститут проблем машиноведения Российскойакадемии наук, главный научный сотрудник,заведующийлабораториеймеханикинаноматериалов и теории дефектов)Ведущая организация:Федеральноегосударственноеавтономноеобразовательноеучреждениевысшегообразования «Национальный исследовательскийтехнологический университет «МИСиС»Защита состоится “___” ________2018 г.
в __ часов на заседаниидиссертационного совета Д 212.232.30 на базе Санкт-Петербургскогогосударственного университета по адресу: 198504, Санкт-Петербург, СтарыйПетергоф, Университетский пр. 28, математико-механический факультет, ауд.405.С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. М.Горького Санкт-Петербургского государственного университета по адресу:199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9 и на сайтеhttps://disser.spbu.ru/disser/soiskatelyu-uchjonoj-stepeni/dis-list/details/14/1688.htmlАвтореферат разослан “____” ___________ 2018 г.Ученый секретарь диссертационного советадоктор физ.-мат. наукE.В.
КустоваОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работыС момента открытия аморфные сплавы являются объектом повышенногонаучного интереса из-за своих уникальных механических свойств (высокаяпрочность, большое упругое удлинение, меньший упругий модуль в сравнении скристаллическими аналогами), а также магнитных свойств, повышеннойбиосовместимости, высокой коррозийной стойкости, формуемости в состояниипереохлаждённой жидкости. Указанные свойства определяют примененияаморфных сплавов на сегодняшний день в следующих областях: медицина –хирургическое оборудование, биосовместимые импланты; спорт – спортивныйинвентарь; микроэлектроника – микроэлектромеханические системы; военнаяпромышленность – бронебойный снаряды, детали брони. Однако широкоеприменение аморфных сплавов существенно ограничено их хрупкостью, т.к. ваморфных сплавах отсутствует механизм деформационного упрочнения.Механизмом деформации аморфных сплавов при комнатной температуреявляется формирование и распространение полос сдвига.
При деформированииаморфных сплавов происходит понижение вязкости материала в полосах сдвига,приводящее к прохождению полосы сдвига через весь материал и хрупкомуразрушению образца. Поэтому в последние годы были предпринятымногочисленные попытки повышения пластичности аморфных сплавов. Одним изперспективныхподходовявляетсяпредварительноепластическоедеформирование (прокатка, предварительное сжатие и др.) [Cao Q.P.
et al. // ActaMater. 2006]. Было показано, что предварительное деформирование можетприводить к повышению пластичности аморфных сплавов при последующем ихнагружении за счёт формирования в образце множественных полос сдвига.Каждая из предварительно сформированных полос сдвига является источникомзарождения новых многочисленных полос сдвига при нагружении в другомнаправлении. Эти новые полосы вносят свой вклад в общую деформацию образца,но не приводят к разрушению.
Также предварительно сформированные полосыпрепятствую прохождению полос сдвига, возникающих при нагружении. Однакотрадиционные возможные схемы деформации – прокатка, осадка не позволяютвнести большую степень деформации в хрупкие и твердые аморфные сплавы.Для контролируемой модификации аморфной структуры, созданияаморфных структур с наноразмерными неоднородностями с целью получениянеобычных свойств оказалась эффективной идея создания наностёкол – новогокласса аморфных сплавов [Gleiter H.
// Prog.Mater.Sci. 1989]. Благодаря своемууникальному строению наностёкла могут демонстрировать повышенныемеханические свойства в сравнении с аморфными сплавами того же химическогосостава, деформироваться пластично на растяжение и сжатие. Тем не менее,существенным недостатком как наностёкол, так и других материалов, получаемыхметодиками конденсации паров в атмосфере инертного газа или магнетронногораспыления с последующим компактированием, являются остаточная пористостьпри компактировании, загрязнение примесями при изготовлении порошков и ихкомпактировании, малые размеры получаемых образцов.3Перспективным методом модификации структуры и свойств аморфныхсплавов является интенсивная пластическая деформация (ИПД), которая основанана проведении деформации при высоких давлениях [Валиев Р.З., АлександровИ.В.
2000]. ИПД позволяет внести большие степени деформации вобрабатываемый материал без его разрушения. Согласно работам последних лет,при определённых режимах интенсивной пластической деформации кручением(ИПДК) аморфных сплавов можно добиться формирования большого числа полоссдвига, неоднородностей, и, возможно, кластерной структуры наподобиеструктуры наностёкол. Таким образом, контролированное воздействие ИПД поспециальным режимам представляется возможным для получения аморфныхсостояний, которые, в силу особенностей структуры, могут демонстрировать какболее пластичное поведение, так и изменение других важных свойств.
Однаковлияние ИПД на структуру аморфных материалов, их механическое поведение вцелом исследовано еще недостаточно, и многие вопросы остаются открытыми. Вчастности, важную информацию о процессах пластического течения материалахдает скоростная чувствительность деформации (m). При этом в связи схрупкостью аморфных материалов, малыми размерами образцов после ИПД,исследование влияния ИПД на значения m в аморфных материалах до настоящеговремени не исследовалось.Целью работы являлось изучение возможности повышения пластичностиаморфных сплавов через систематическое изучение механизмов деформированияи механических свойств Zr62Cu22Al10Fe5Dy1 объёмного металлического стекла соструктурой, модифицированной интенсивной пластической деформацией.Для достижения указанной цели было необходимо решить следующиезадачи:1.
Изучить влияние ИПДК при различных режимах на структурные параметрыаморфного сплава.2. Изучить влияние ИПДК при различных режимах на механические свойствааморфного сплава.3. Провести расчёт размеров зон сдвиговой трансформации (ЗСТ) аморфногосплава после ИПДК при различных режимах.4. Установить взаимосвязь между изменением структуры и механическихсвойств аморфных сплавов, подвергнутых ИПДК при различных режимах.Научная новизна работы заключается в следующем. Методами РСА и прямогоизмерения плотности обнаружено повышение свободного объёма в аморфномсплаве Zr62Cu22Al10Fe5Dy1 в результате ИПДК при температурах 20 и 150°С.Показано формирование высокой плотности полос сдвига. Сформированныеполосы сдвига могут быть разделены на два типа: первичные и вторичныеполосы, морфология полос сдвига зависит от температуры ИПДК-обработки.Показано, что воздействие ИПДК приводит к изменению характера поверхностиразрушения аморфного сплава при последующих механических испытаниях нарастяжение.
Обнаружено, что воздействие ИПДК приводит к изменению кривойдеформирования при наноиндентировании – исчезновению регистрируемыхскачков на кривой деформирования и к значительному повышению скоростной4чувствительности. Показано, что ИПДК приводит к уменьшению размеров ЗСТпри нагружении, что наряду с уменьшением значений барьера энергии активацииприводит к более однородному деформированию аморфного сплава.Теоретическая и практическая значимость работы заключается в следующем.Выявлены основные закономерности влияния ИПДК на структуру имеханические свойства объёмных металлических стекол на основе Zr.Продемонстрирована тенденция повышения пластичности аморфных сплавовпутём контролируемой модификации их структуры методом ИПД, что позволяетв дальнейшим расширить применения аморфных сплавов как конструкционныхматериалов.Степень достоверности результатов работы обеспечена использованиемсовременных методов решения поставленных задач, воспроизводимостьюрезультатов экспериментов, согласием экспериментальных и расчетных данных исоответствием обнаруженных закономерностей и их интерпретации известнымпредставлениями о механизмах деформирования аморфных сплавов.Основные положения, выносимые на защиту:1.
Показано, что ИПДК приводит к формированию высокой плотности полоссдвига и увеличению свободного объёма аморфных сплавов. Установленовлияние температуры ИПДК (20 и 150°C) на указанные параметры.2. По данным наноиндентирования экспериментально установлено, чтопредварительная ИПДК по выбранным режимам приводит к понижениюупругого модуля аморфного сплава, а пластическое течение придеформировании приобретает более однородный характер.3. По данным расчёта на основе модели совместного сдвига, установленопонижение размеров ЗСТ аморфного сплава после ИПДК при температурах20 и 150°C в 2.36 и 1.52 раза, соответственно. Понижение размеров ЗСТнаряду с понижением значений барьера потенциальной энергии активациисвидетельствует об изменении характера деформирования на болееоднородное.4. Экспериментально установлено повышение микропластичности аморфногосплава, модифицированного ИПД, выражающееся в изменении характераповерхности разрушения при механических испытаниях, измененииразмеров ЗСТ и отсутствии регистрируемых полос сдвига вблизиотпечатков индентора.5.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
