Диссертация (1149735), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Наблюдаемые в данном состоянии ямки имеют свою106внутреннюю структуру (Рисунок 5.4г), отчетливо видны следы чисто хрупкогоразрушения – ступеньки и венозная структура.(а)12(б)(в)(г)Рисунок 5.4. СЭМ снимки разного увеличения поверхности излома образца ОМСZr62Cu22Al10Fe5Dy1, подвергнутого ИПДК температуре 150°C, после растяжения.1075.3. Наноструктурный дизайн аморфных сплавов для повышенияих механических свойствСвободныйобъёмявляетсяважнымпараметром,определяющиммеханическое поведение аморфных сплавов [54], а именно их хрупкость илипластичность. Как известно, аморфные сплавы при нагреве до температурыстеклования претерпевают структурную релаксацию – понижение энтальпиирелаксации, сопровождающееся уменьшением свободного объёма. В ряде работбыло показано, что отжиг аморфных сплавов в интервале температур дотемпературы стеклования приводит к их охрупчиванию [175, 176].
Т.е. уменьшениесвободногообъёмааморфныхсплавовсопровождаетсяпонижениемихпластичности. Зависимость работает и в обратную сторону, т.е. повышениесвободного объёма аморфных сплавов приводит к повышению их пластичности.Методом повышения свободного объёма аморфных сплавов является ихпредварительноепластическоедеформированиепутёмпрокатки,осадки,обработки в барабанно-шаровой мельнице, приводящие к формированию в нихполос сдвига пониженной плотности [53, 54, 63].Полосы сдвига, сформированные на этапе предварительного пластическогодеформирования, наряду с повышением значения свободного объёма играютособую роль при последующем деформировании аморфных сплавов [71]. Каждаяизпредварительносформированныхполоссдвигаявляетсяисточникомзарождения новых многочисленных полос сдвига при последующем нагружении вдругом направлении.
Эти новые полосы вносят свой вклад в общую деформациюобразца, при этом данный вклад не приводит к разрушению. Такжесформированные полосы препятствую прохождению полос сдвига, возникающихпри деформировании. Таким образом, большая плотность и однородноераспределение предварительно сформированных полос сдвига влияет как на общеезначение свободного объёма аморфного сплава, так и на особенности егопоследующего деформирования. Мерой системы сформировавшихся полос сдвига108может служить как расстояние между ними, так и понижение плотности образцапосле обработки (в случае затруднительного наблюдения полос сдвига).Среднее расстояние между полосами сдвига, сформированных прокаткойили предварительным сжатием, составляет порядка нескольких микрометров [69].Можно предположить, что большие степени деформации позволят сформироватьболее высокую плотность полос сдвига в аморфных сплавах.
В дальнейшихработах было показано, что предварительная прокатка на степень деформации в60% [177] приводит к формированию полос сдвига со средним расстоянием междуними в 100 нм. Большее уменьшение расстояния между полосами до 30 нм былодостигнуто после прокатки на 99% [178] и обработки в барабанно-шаровоймельнице [54].
Для последнего случая изменение плотности после обработкисоставило 1%. Однако обработке в барабанной-шаровой мельнице [54]подвергались аморфные ленты толщиной в 50 мкм, а в [178] образец послепрокатки имел толщину 10 мкм (1% от исходной толщины 1мм). Т.е. значительнаяплотность полос сдвига была получена либо для исходных аморфных образцовмалых размеров, либо после значительного уменьшения размеров заготовки ОМС.Типичныезначенияпониженияплотностиаморфнысплавовпослепредварительного деформирования методами прокатки, осадки составляютдесятые доли процента. ИПДК же, как показали наши результаты, а такжерезультаты зарубежных авторов [179], может приводить к понижению плотностина несколько процентов что свидетельствует о более высокой плотностисформировавшихся полос сдвига.
Для Zr62Cu22Al10Fe5Dy1 ОМС, подвергнутогоИПДК при 20 и 150°С, получено значение расстояния между полосами сдвига 2050 нм, т.е. того же порядка величины, что и в работах [54, 178], изменение жеплотности составляет 2.1 и 1%, соответственно. Размеры образца после ИПДКсоставляют 10 мм в диаметре и 0.2-0.3 мм в толщину, что значительно большеразмеров образцов из двух предыдущих работ. Такая высокая плотность полоссдвига и понижение плотности приближает аморфные сплавы, подвергнутыеИПДК, к структурному состоянию наностекло. Как говорилось ранее, наностёкла109представляют собой класс некристаллических сплавов, в которых наноразмерныеаморфныекластерыразделенынанометровымиграницамиповышенногосвободного объёма [49].
Плотность наностёкол до 10% ниже плотности аморфныхсплавов того же химического состава. Для них уже наблюдается пластичность присжатии и растяжении на микрообразцах [55]. Возможно, что путём подборапараметром ИПДК (пониженные температуры обработки, большая степеньдеформации через увеличение числа оборотов), методом ИПДК удастся получитьсравнимого с наностёклами понижения плотности и такой высокой плотностиполос сдвига, что они будут выступать в виде межкластерных границ. Так жепоказано, что ИПДК Zr62Cu22Al10Fe5Dy1 ОМС приводит к изменению видаповерхностей разрушения образцов при последующих механических испытанияхна растяжение. Наблюдаемое изменение говорит об изменении характерадеформирования, об увеличении микропластичности в зоне разрушения прирастяжении в образцах, подвергнутых предварительному ИПДК.
Однако дляформирования состояний, способных демонстрировать требуемую пластичностьна растяжение, необходимы дальнейшие исследования влияния режимов ИПДобработки и подбор исходного состояния аморфных сплавов на модификацию ихструктуры и свойств. Как уже говорилось во введении, из-за своих уникальныхмеханических свойств, таких как высокая прочность, большое упругое удлинение,меньший упругий модуль в сравнении с кристаллическими аналогами,повышенной биосовместимости, высокой коррозийной стойкости, прочные ипластичные аморфные материалы могут найти различное инновационноеприменение. Таким образом, полученные результаты указывают на высокийпотенциал и перспективность работ по повышению пластичности аморфныхсплавов путём применения метода ИПД.1105.4.
Выводы по главе- Zr62Cu22Al10Fe5Dy1 ОМС в исходном состоянии и после ИПДК деформируетсяхрупко при растяжении, предел прочности для ИПДК состояний ниже в сравнениис исходным, что может быть объяснено наличием некоторых несплошностей илитрещин;-Несмотряна хрупкое поведениефрактографическийанализпозволилИПДКсостоянийустановитьприизменениерастяжении,вхарактереповерхностей разрушения. Происходит увеличение расстояние между гребнямиотрыва материала при ИПДК. Состояние Zr62Cu22Al10Fe5Dy1 ОМС после ИПДК прикомнатной температуре также характеризуется наличием внутреннего рельефамежду основными гребнями. Состояние Zr62Cu22Al10Fe5Dy1 ОМС после ИПДК притемпературе в 150°C характеризуется разделением поверхности разрушения на двеобласти – с венозным и ямочным узором.- Полученные в работе результаты указывают на высокий потенциал иперспективность работ по повышению пластичности аморфных сплавов путёмприменения метода ИПД.111ЗАКЛЮЧЕНИЕВ настоящей диссертационной работе исследовано механическое поведениеи механизмы деформации аморфных сплавов со структурой, модифицированнойИПД.
Получены следующие результаты:1. ИПДК приводит к формированию высокой плотности полос сдвига в объёмномметаллическом стекле Zr62Cu22Al10Fe5Dy1.2. Согласно прямым измерениям плотности, ИПДК при комнатной температуре итемпературе 150°C приводит к понижению плотности на 2.15 и 1%,соответственно, в сравнении с исходным состоянием, что свидетельствует обувеличении свободного объёма в ОМС.3. Смещение положения аморфных гало рентгенограмм состояний ИПДК прикомнатной температуре и температуре 150°C, увеличение значений уширений,понижение значений упругого модуля по данным наноиндентирования такжесвидетельствует об увеличении свободного объёма в Zr62Cu22Al10Fe5Dy1 ОМС.Изменение величины свободного объёма, определённое по смещению положенияпервого аморфного гало, составляет порядка 2.13%, что согласуется с прямымиизмерениями плотности.4.
ИПДК приводит к изменению характера кривой деформирования, полученнойметодом наноиндентирования – отсутствуют видимые в исходном состояниискачки напряжения-деформации, что свидетельствует о смене характерадеформирования: с локализованного на более однородное деформирование.5. ИПДК при температурах 20 и 150°C приводит к росту значений скоростнойчувствительности в 2.5 и 1.4 раза, соответственно, в сравнении со значением дляисходного Zr62Cu22Al10Fe5Dy1 ОМС.1126. Расчёты на основе модели совместного сдвига с использованием полученныхзначений скоростной чувствительности показывают, ИПДК при температурах 20 и150°C приводит к понижению размеров ЗСТ от 4.2 нм3 в исходном состоянии до1.8 и 2.8 нм3, соответственно.
Понижение размеров ЗСТ наряду с понижениемзначений барьера потенциальной энергии активации также свидетельствует обизменении смене характера деформирования на более однородное.7. ИПДК Zr62Cu22Al10Fe5Dy1 ОМС приводит к изменению вида поверхностейразрушения образцов при последующих механических испытаниях на растяжение.Наблюдаемое изменение говорит об изменении характера деформирования, обувеличении микропластичности в зоне разрушения при растяжении в образцах,подвергнутых предварительному ИПДК.8.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
