Структура меди, подвергнутой криогенному размолу и интенсивной пластической деформации

Методами криогенного размола и интенсивной пластической деформации кручением (ИПДК) получены образцы наноструктурной меди. Особенности структуры изучены в просвечивающем электронном микроскопе. Обсуждаются механизмы роста зерен в наноструктурной меди в процессе ИПД при комнатной температуре....

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2011
Автори:	Исламгалиев, Р.К., Вэн, Х., Нестеров, К.М., Валиев, Р.З., Лаверния, Э.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України 2011
Назва видання:	Физика и техника высоких давлений
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/69486
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Структура меди, подвергнутой криогенному размолу и интенсивной пластической деформации / Р.К. Исламгалиев, Х. Вэн, К.М. Нестеров, Р.З. Валиев, Э. Лаверния // Физика и техника высоких давлений. — 2011. — Т. 21, № 4. — С. 96-104. — Бібліогр.: 24 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-69486
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-694862014-10-15T03:01:45Z Структура меди, подвергнутой криогенному размолу и интенсивной пластической деформации Исламгалиев, Р.К. Вэн, Х. Нестеров, К.М. Валиев, Р.З. Лаверния, Э. Методами криогенного размола и интенсивной пластической деформации кручением (ИПДК) получены образцы наноструктурной меди. Особенности структуры изучены в просвечивающем электронном микроскопе. Обсуждаются механизмы роста зерен в наноструктурной меди в процессе ИПД при комнатной температуре. Методами криогенного розмолу й інтенсивної пластичної деформації крученням (ІПДК) отримано зразки наноструктурної міді. Особливості структури вивчено в електронному мікроскопі, що просвічує. Обговорюються механізми зростання зерен в наноструктурній міді в процесі ІПД за кімнатної температури. Cryomilling and high pressure torsion (HPT) have been used to prepare nanostructured samples of pure copper. Features of the structure have been studied by transmission electron microscopy. Mechanisms of grain growth in nanostructured copper in the course of severe plastic deformation (SPD) at room temperature are discussed. 2011 Article Структура меди, подвергнутой криогенному размолу и интенсивной пластической деформации / Р.К. Исламгалиев, Х. Вэн, К.М. Нестеров, Р.З. Валиев, Э. Лаверния // Физика и техника высоких давлений. — 2011. — Т. 21, № 4. — С. 96-104. — Бібліогр.: 24 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 61.46.–w http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/69486 ru Физика и техника высоких давлений Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Методами криогенного размола и интенсивной пластической деформации кручением (ИПДК) получены образцы наноструктурной меди. Особенности структуры изучены в просвечивающем электронном микроскопе. Обсуждаются механизмы роста зерен в наноструктурной меди в процессе ИПД при комнатной температуре.
format	Article
author	Исламгалиев, Р.К. Вэн, Х. Нестеров, К.М. Валиев, Р.З. Лаверния, Э.
spellingShingle	Исламгалиев, Р.К. Вэн, Х. Нестеров, К.М. Валиев, Р.З. Лаверния, Э. Структура меди, подвергнутой криогенному размолу и интенсивной пластической деформации Физика и техника высоких давлений
author_facet	Исламгалиев, Р.К. Вэн, Х. Нестеров, К.М. Валиев, Р.З. Лаверния, Э.
author_sort	Исламгалиев, Р.К.
title	Структура меди, подвергнутой криогенному размолу и интенсивной пластической деформации
title_short	Структура меди, подвергнутой криогенному размолу и интенсивной пластической деформации
title_full	Структура меди, подвергнутой криогенному размолу и интенсивной пластической деформации
title_fullStr	Структура меди, подвергнутой криогенному размолу и интенсивной пластической деформации
title_full_unstemmed	Структура меди, подвергнутой криогенному размолу и интенсивной пластической деформации
title_sort	структура меди, подвергнутой криогенному размолу и интенсивной пластической деформации
publisher	Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
publishDate	2011
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/69486
citation_txt	Структура меди, подвергнутой криогенному размолу и интенсивной пластической деформации / Р.К. Исламгалиев, Х. Вэн, К.М. Нестеров, Р.З. Валиев, Э. Лаверния // Физика и техника высоких давлений. — 2011. — Т. 21, № 4. — С. 96-104. — Бібліогр.: 24 назв. — рос.
series	Физика и техника высоких давлений
work_keys_str_mv	AT islamgalievrk strukturamedipodvergnutojkriogennomurazmoluiintensivnojplastičeskojdeformacii AT vénh strukturamedipodvergnutojkriogennomurazmoluiintensivnojplastičeskojdeformacii AT nesterovkm strukturamedipodvergnutojkriogennomurazmoluiintensivnojplastičeskojdeformacii AT valievrz strukturamedipodvergnutojkriogennomurazmoluiintensivnojplastičeskojdeformacii AT laverniâé strukturamedipodvergnutojkriogennomurazmoluiintensivnojplastičeskojdeformacii
first_indexed	2025-07-05T19:02:06Z
last_indexed	2025-07-05T19:02:06Z
_version_	1836834752807567360
fulltext	Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 4 © Р.К. Исламгалиев, Х. Вэн, К.М. Нестеров, Р.З. Валиев, Э. Лаверния, 2011 PACS: 61.46.–w Р.К. Исламгалиев1, Х. Вэн2, К.М. Нестеров1, Р.З. Валиев1, Э. Лаверния2 СТРУКТУРА МЕДИ, ПОДВЕРГНУТОЙ КРИОГЕННОМУ РАЗМОЛУ И ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ 1Уфимский государственный авиационный технический университет ул. К. Маркса, 12, г. Уфа, 450000, Россия E-mail: saturn@mail.rb.ru 2Калифорнийский университет, Дэвис, США Статья поступила в редакцию 26 октября 2011 года Методами криогенного размола и интенсивной пластической деформации круче- нием (ИПДК) получены образцы наноструктурной меди. Особенности структу- ры изучены в просвечивающем электронном микроскопе. Обсуждаются механиз- мы роста зерен в наноструктурной меди в процессе ИПД при комнатной темпе- ратуре. Ключевые слова: наноструктурные материалы, криогенный размол, интенсивная пластическая деформация Введение Известно, что для получения ультрамелкозернистых (УМЗ) материалов в последние годы часто используют методы ИПД, в основе которых лежит применение больших степеней деформации сдвига в условиях низких гомо- логических температур и высоких давлений [1,2]. В частности, на примере ряда чистых металлов и сплавов было показано, что обработка монолитных крупнозернистых заготовок методами ИПД ведет к сильному измельчению зеренной структуры до размеров менее 1 μm [3], а также способствует фор- мированию преимущественно высокоугловых границ зерен [4] в сочетании с высоким уровнем внутренних напряжений [5]. В случае обработки сплавов на эту картину накладываются эффекты, связанные с фазовыми превраще- ниями в условиях высоких давлений и больших деформаций сдвига [6]. На полученных УМЗ-образцах было продемонстрировано, что измельчение зе- ренной структуры методами ИПД способствует повышению пределов проч- ности и выносливости [4], а также ведет к проявлению эффекта высокоско- ростной и низкотемпературной сверхпластичности [6]. В то же время применение методов ИПД к монолитным крупнозернистым образцам имеет свои ограничения с точки зрения предельного измельчения Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 4 97 зеренной структуры. В частности, типичный средний размер зерна в чистых металлах (Cu, Ni, Ti), достигаемый в результате воздействия ИПДК, имеет значения примерно 150 nm [7], а после обработки методом равноканального углового прессования достигает 300–400 nm [8]. Физической основой этих ограничений является накопление большой плотности дефектов кристаллической решетки в процессе ИПД, сужающей возможность для дальнейшего увеличения плотности дислокаций и соот- ветственно развития механизма дислокационного скольжения. Это прояв- ляется, в частности, в существенном уменьшении стадии деформационного упрочнения до 1–2% в процессе механических испытаний на растяжение металлических образцов, подвергнутых ИПД предельными степенями де- формации [9]. Вместе с тем особый интерес представляет исследование структуры и ме- ханических свойств нанокристаллических материалов с размером зерен ме- нее 50 nm, поскольку именно в этой области начинаются самые интересные эффекты, которые связаны с влиянием пространственного ограничения на процессы зарождения и перемещения дислокаций и приводят к тому, что наряду с дислокационным скольжением все большую роль начинают играть другие механизмы пластической деформации, такие как двойникование и зернограничное проскальзывание. Для решения задач, связанных с изготовлением нанокристаллических ма- териалов с размером зерен менее 100 nm, в последние годы был развит ме- тод получения нанокристаллических структур внутри микронных порошков путем применения шарового размола в среде жидкого азота [10], который назван криогенным размолом. Было продемонстрировано, что последний способствует измельчению зеренной структуры в различных металлах и сплавах до значений примерно 30–40 nm. Вместе с тем до настоящего вре- мени еще остаются проблемы с компактированием полученных порошков для изготовления монолитных образцов без остаточной пористости. В то же время имеются публикации [11], в которых на примере меди по- казана принципиальная возможность консолидации микронных порошков методами ИПД. Вследствие этого целью настоящей работы было изучение возможностей нового подхода к изготовлению нанокристаллических образцов, который за- ключается в применении метода криогенного размола для получения нанок- ристаллических структур в микронных порошках с последующей их консоли- дацией в монолитные нанокристаллические образцы методами ИПД. Первые результаты, опубликованные в [12], показали перспективность этого подхода для получения материалов нового поколения, но в то же время поставили ряд вопросов по оптимизации технологических режимов изготовления нанокристаллических образцов, которые, в свою очередь, требуют углубленного изучения их структуры, что входит в задачи на- стоящей работы. Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 4 98 Материал и методики эксперимента В качестве исходного материала для исследований использовали микронный порошок меди, подвергнутый шаровому размолу при пониженных температу- рах [10]. Для создания охлаждающей среды применяли жидкий азот. Размол производили в течение 8 h с использованием стальных шаров, размер которых по отношению к среднему размеру порошков составлял примерно 30:1. Консолидацию размолотых порошков выполняли в два этапа. На первом проводили предварительное компактирование под давлениями 0.35 и 1.95 GPa при комнатной температуре. На втором этапе предкомпакты (образцы в форме диска с полированной поверхностью) подвергали консолидации при комнатной температуре методом ИПДК под давлением 6 GPa при числе оборотов, равном 5. После применения ИПДК образцы имели высоту 0.7 mm и диаметр 10 mm. Измерения микротвердости по методу Виккерса проводили на уста- новке Микромет 5101 вдоль диаметра ИПДК-образцов под нагрузкой 200 g, используя время выдержки 15 s. Структурные исследования осуществляли на сканирующем электронном микроскопе JEM-6390 и просвечивающем электронном микроскопе JEM-2100. Оценку пористости предкомпактов проводили с использованием про- граммы «Grain size», анализируя микрофотографии структуры, полученные в сканирующем электронном микроскопе. Для экспериментальной оценки плотности консолидированных образцов использовали метод Архимеда. Результаты и обсуждение Применение предварительного компактирования под давлением 0.35 GPa при комнатной температуре привело к получению образцов в виде предком- пактов с достаточно большой объемной долей пор, равной 0.64 (рис. 1,а). Повышение давления предварительного компактирования до 1.95 GPa по- зволило снизить пористость до величины 0.24 (рис. 1,б). Средний размер по- рошинок в предкомпактах составил 37 μm. а б Рис. 1. Изображение микронных порошков, подвергнутых криогенному размолу и компактированию под давлением, GPa: а – 0.35, б – 1.95 Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 4 99 После применения ИПДК наблюдали существенный рост плотности об- разцов, величина которой незначительно зависела от расстояния до центра дисков. Например, на краю плотность ИПДК-образцов имела значение 95.7%, тогда как в центре она достигала величины 96.5%. Очевидно, что для получения полностью плотных образцов путем приме- нения ИПД для консолидации микронных порошков необходимо выполне- ние нескольких условий. Во-первых, для полного прохождения процесса консолидации необходи- мо, чтобы в процессе ИПДК происходила пластическая деформация, веду- щая к изменению первоначальной формы порошинок, с тем, чтобы между ними образовывались плотно прилегающие границы. Согласно существую- щим моделям [13] для консолидации порошков путем их пластической де- формации необходимо, чтобы приложенное давление в несколько раз пре- восходило предел текучести материала. Экспериментальные данные свиде- тельствуют, что предел текучести наноструктурных образцов чистой меди не превышает, как правило, 1000 MPa [14]. Принимая во внимание, что из- менение формы порошинок наблюдалось после компактирования уже под давлением 1.95 GPa (рис. 1,б), можно предположить, что давление 6 GPa, использованное в настоящей работе в процессе ИПДК, должно было обес- печить заданную пластическую деформацию порошинок. Во-вторых, для получения монолитных образцов необходима диффузия атомов через границу между соседними порошинками, ведущая к холодной сварке. Как известно, диффузионные процессы существенно зависят от темпе- ратуры обработки нанокристаллических материалов [15]. Вследствие этого консолидация при повышенных температурах, казалось бы, должна увеличи- вать плотность нанокристаллических образцов [16], но повышенные темпера- туры часто ведут к неконтролируемому росту зерен. В частности, известно, что начало интенсивного роста зерен в ИПДК-образцах, полученных деформацией исходных заготовок крупнозернистой чистой меди, начинается с температуры 150°C [17]. Поэтому в настоящей ра- боте применение для консолидации порошков ИПДК при этой температу- ре привело к повышению среднего размера зерен до 167 nm (рис. 2). В-третьих, неполная плотность является следствием большого коли- чества границ зерен и тройных сты- ков, в которых расстояние между атомами существенно больше по сравнению с расстоянием между атомами в соседних зернах. Об этом косвенно свидетельствуют повы- шенные (0.1%) значения среднеквад- ратичных микроискажений кристал- Рис. 2. Светлопольное изображение структуры после ИПДК при температу- ре 150°C, иллюстрирующее средний размер зерен 167 nm Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 4 100 лической решетки в нанокристаллических образцах меди, полученных мето- дом ИПДК [18], которые преимущественно являются следствием смещения атомов из положения равновесия в границах зерен и тройных стыках. Если предположить, что ширина границ зерен равна 1 nm, а плотность вещества в границах на 20% меньше по сравнению с плотностью в монокристаллах, то теоретические оценки показывают, что плотность нанокристаллических ма- териалов со средним размером зерен 50 nm составляет примерно 98% [19]. В-четвертых, на величину плотности консолидированных образцов оказыва- ет влияние наличие оксидов на поверхности порошинок, которые неизбежно возникают при контакте порошков с окружающим воздухом. Учитывая, что плотность оксидов меди CuO и Cu2O (6.31 и 3.7 g/сm3 соответственно) значи- тельно меньше, чем плотность (8.93 g/сm3) чистой меди, можно предположить, что теоретическая плотность нанокристаллических образцов меди, полученных консолидацией порошков, имеет величину, меньшую, чем 98%. Эти значения теоретической плотности близки к экспериментальным оценкам методом Архимеда, которые свидетельствуют, что в нанокристал- лических образцах чистых металлов Ni и Fe с размером зерен соответственно 65 и 30 nm, изготовленных компактированием под повышенным давлением 3 GPa при комнатной температуре, плотность может достигать 97% [20]. Иными словами, полученная в настоящей работе плотность нанокристал- лических образцов меди, подвергнутых криогенному размолу и последую- щей консолидации методом ИПД, близка как к теоретическим оценкам, так и к экспериментальным результатам, достигнутым на других металлах в ус- ловиях компактирования при повышенных давлениях. Исследования фотографий микроструктуры, полученных в просвечивающем электронном микроскопе, показали, что средний размер кристаллитов внутри микронных порошков, подвергнутых криогенному размолу, имел величину 46 nm (рис. 3,а). При этом на изображениях структуры часто встречались двой- ники деформации, доля которых среди всех границ зерен составляла 20%. а б Рис. 3. Характеристики микронных порошков, подвергнутых криогенному размолу: а – светлопольное изображение структуры, видны двойники деформации примерно на 20% границ зерен; б – распределение по размерам зерен со средним значением 46 nm Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 4 101 а б Рис. 4. Характеристики образцов после ИПДК при температуре 20°C: а – светло- польное изображение структуры, большие зерна, обозначенные через G1, G2, G3, состоят из нескольких субзерен; б – гистограмма распределения по размерам зерен После применения ИПДК средний размер зерен существенно изменился, достигнув значения 90 nm (рис. 4,б). Более внимательное изучение структуры показало, что большие зерна, встречающиеся на изображениях структуры (рис. 4,а), состоят, как правило, из нескольких субзерен, которые по своим размерам совпадают с размерами зерен в предкомпактах до применения ИПДК (см. рис. 3,а). Кроме этого, из рис. 5 видно, что средний размер отдельно стоящих зерен в ИПДК-образцах составляет 48 nm, т.е. почти равен среднему размеру зерен в порошках, под- вергнутых криогенному размолу. Близкие значения средних размеров всех трех составляющих, а именно размеров кристаллитов в порошках, подверг- нутых криогенному размолу, субзерен в образцах, подвергнутых ИПДК, а также отдельно стоящих зерен в ИПДК-образцах, свидетельствуют о том, что причиной роста зерен явилась не миграция их границ в результате дина- мической рекристаллизации, а коалесценция зерен вследствие совпадения ориентации соседних кристаллитов при их вращении в условиях консолида- ции методом ИПДК. Здесь можно отметить, что вращение зерен и их коалесценция в процессе пластической деформации уже были обнаружены в ходе прямых наблюде- ний изменений в структуре в колонне микроскопа [21,22]. Множественное вращение соседних зерен вызывает уменьшение разориентции границ зерен вплоть до полного совпадения их ориентаций. Вместе с тем в структуре сконсолидированного образца, кроме больших зерен, состоящих из нескольких субзерен, встречаются также равноосные зерна, размер и морфология которых совпадают с таковыми для зерен в предкомпактах. Это наблюдение свидетельствует, что не все нанозерна уча- ствуют в коалесценции в процессе ИПДК. Более того, в структуре консолидированных образцов были выявлены от- дельные крупные зерна, внутри которых субзеренная структура отсутство- Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 4 102 вала в результате полного совпаде- ния их разориентаций. Это свиде- тельствовало о неоднородности про- цесса вращения зерен и их коалес- ценции (рис. 5). В литературе имеются экспери- ментальные данные о двух различ- ных механизмах роста зерен: для зе- рен с размером 10–20 nm наблюдали их вращение и коалесценцию [21,22], для зерен с размером более 100 nm – миграцию границ [23,24]. Таким образом, результаты, при- веденные в настоящей работе, по- зволяют выделить три области раз- меров границ зерен, в которых на- блюдаются различные механизмы роста зерен: при размерах зерен менее 50 nm их рост происходит вследствие их вращения и коалесценции, при размерах 50–100 nm действуют оба механизма, наконец при размерах зерен более 100 nm доминирующим является механизм, связанный с миграцией границ. Такое различие в механизмах роста зерен вызвано, очевидно, наличием пространственных ограничений для зарождения и движения дислокаций в нанокристаллах с размером зерен менее 50 nm, а также с сильным ростом зернограничной диффузии при уменьшении размера зерна. Вследствие этого при воздействии ИПДК на нанокристаллы с размером зерен менее 50 nm можно ожидать значительного снижения роли дислокационного скольжения и возрастания роли зернограничного проскальзывания. Последнее ведет к развороту и вращению нанокристаллов, результатом чего является их коа- лесценция с образованием более крупных зерен, состоящих из нескольких субзерен. Заключение Результаты проведенных исследований свидетельствуют, что применение метода криогенного размола в сочетании с ИПД позволяет получать наност- руктурные образцы чистых металлов с размером зерен менее 100 nm. Вместе с тем можно выделить три области размеров зерен, в которых наблюдаются различия в механизмах роста зерен в процессе ИПД: при размерах менее 50 nm рост зерен происходит в результате коалесценции соседних зерен вследст- вие совпадения их разориентаций при вращении в процессе деформации; при размерах 50–100 nm добавляется второй механизм, связанный с мигра- цией границ в результате наличия в образцах больших внутренних напряже- ний, а также вследствие нагрева, возникающего в процессе ИПДК; при раз- Рис. 5. Распределение по размерам от- дельно стоящих зерен (которые не вра- щались вместе) в ИПДК-образцах, а также субзерен, которые объединились вместе в одно зерно большего размера Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 4 103 мерах более 100 nm действует механизм, который связан с миграцией гра- ниц и является доминирующим. Результаты, представленные в настоящей работе, были получены благо- даря поддержке Министерства образования и науки в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направ- лениям развития научно-технологического комплекса России на 2007–2013 годы» по госконтракту № 11.519.11.3009. 1. R. Valiev, Int. J. Mat. Res. 100, 757 (2009). 2. Y. Beygelzimer, R.Z. Valiev, V. Varyukhin, Mater. Sci. Forum 667–669, 97 (2011). 3. M.A. Nikitina, R.K. Islamgaliev, A.F. Kamalov, Rev. Adv. Mater. Sci. 25, 74 (2010). 4. Н.Ф. Юнусова, Р.К. Исламгалиев, Р.З. Валиев, Металлы № 2, 21 (2004). 5. G. Nurislamova, X. Sauvage, M. Murashkin, R. Islamgaliev, R. Valiev, Phil. Mag. Lett. 88, 459 (2008). 6. O. Kulyasova, R.K. Islamgaliev, B. Mingler, M. Zehetbauer, Mat. Sci. Eng. A503, 176 (2009). 7. R.K. Islamgaliev, V.U. Kazyhanov, L.O. Shestakova, A.V. Sharafutdinov, R.Z. Valiev, Mat. Sci. Eng. 493, 190 (2008). 8. R.K. Islamgaliev, N.F. Yunusova, M.A. Nikitina, K.M. Nesterov, Rev. Adv. Mater. Sci. 25, 241 (2010). 9. Y.M. Wang, E. Ma, Acta Mater. 52, 1699 (2004). 10. D. Witkin, E. Lavernia, Prog. Mater. Sci. 51, 1 (2006). 11. I.V. Alexandrov, Y. Zhu, T. Lowe, R.K. Islamgaliev, R.Z. Valiev, Metal. Mater. Trans. A29, 2253 (1998). 12. H. Wen, Y. Zhao, Y. Li, O. Ertorer, K.M. Nesterov, R.K. Islamgaliev, R.Z. Valiev, E.J. La- vernia, Phil. Mag. 90, 4541 (2010). 13. G.R. Shaik, W.W. Milligan, Met. Mater. Trans. A28, 895 (1997). 14. M. Dao, L. Lu, Y.F. Chen, S. Suresh, Acta Mater. 54, 5421 (2006). 15. Ю.Р. Колобов, Р.З. Валиев, Зернограничная диффузия и свойства наноструктур- ных материалов, Наука, Новосибирск (2001). 16. J.R. Groza, in: Nanostructured Materials, Noyes Publications (2007), p. 173–233. 17. R.K. Islamgaliev, F. Chmelik, R. Kuzel, Mat. Sci. Eng. A237, 43 (1997). 18. R.Z. Valiev, R.K. Islamgaliev, I.V. Alexandrov, Prog. Mat. Sci. 45, 103 (2000). 19. J.R. Groza, R. Dowding, Nanostructured Materials 7, 749 (1996). 20. E.Y. Gutmanas, L.I. Trusov, I. Gotman, Nanostructured Materials 4, 893 (1994). 21. Z.W. Shan, E.A. Stach, J.M.K. Wiezorek, J.A. Knapp, D.M. Follstaedt, S.X. Mao, Sci- ence 305, 654 (2004). 22. Y.B. Wang, B.Q. Li, M.L. Sui, S.X. Mao, Appl. Phys. Lett. 92, 011903 (2008). 23. M. Jin, A.M. Minor, E.A. Stach, J.W. Morris, Acta Mater. 52, 5381 (2004). 24. M. Legros, D.S. Gianola, K.J. Hemker, Acta Mater. 56, 3380 (2008). Физика и техника высоких давлений 2011, том 21, № 4 104 Р.К. Ісламгалієв, Х. Вен, К.М. Нестеров, Р.З. Валієв, Е. Лавернія СТРУКТУРА МІДІ, ПІДДАНОЇ КРИОГЕННОМУ РОЗМОЛУ Й ІНТЕНСИВНІЙ ПЛАСТИЧНІЙ ДЕФОРМАЦІЇ Методами криогенного розмолу й інтенсивної пластичної деформації крученням (ІПДК) отримано зразки наноструктурної міді. Особливості структури вивчено в електронному мікроскопі, що просвічує. Обговорюються механізми зростання зерен в наноструктурній міді в процесі ІПД за кімнатної температури. Ключові слова: наноструктурні матеріали, криогенний розмол, інтенсивна пла- стична деформація R.K. Islamgaliev, H. Wen, K.M. Nesterov, R.Z. Valiev, E. Lavernia STRUCTURE OF COPPER SUBJECTED TO CRYOMILLING AND SEVERE PLASTIC DEFORMATION Cryomilling and high pressure torsion (HPT) have been used to prepare nanostructured samples of pure copper. Features of the structure have been studied by transmission elec- tron microscopy. Mechanisms of grain growth in nanostructured copper in the course of severe plastic deformation (SPD) at room temperature are discussed. Keywords: nanostructured materials, cryomilling, severe plastic deformation Fig. 1. Microstructure of micron powders subjected to cryomilling and compaction under pressure; GPa: a – 0.35, б – 1.95 Fig. 2. Bright field image of microstructure after HPT at the temperature of 150°С, illus- trating the mean grain size of 167 nm Fig. 3. Characteristics of micron powders subjected to cryomilling: а – bright field image, equiaxed nanograins with fraction of twinned grains of 20%; б – grain size distribution with average grain size of 46 nm Fig. 4. Characteristics of the samples after HPT at temperature of 20°C: а – bright field image of microstructure, large grains labeled as G1, G2, G3, etc are composed of several subgrains; б – grain size distribution Fig. 5. Grain size distribution of both separated grains which have not rotated together in HPT samples and subgrains which have coalesced

Структура меди, подвергнутой криогенному размолу и интенсивной пластической деформации

Репозитарії

Схожі ресурси