|
глава 2. Получение компактных двумерных и трехмерных наноматериалов
в однородном напряженно-деформированном состоянии, но попереч-
ные размеры заготовки не изменяются. Истинная логарифмическая
степень деформации определяется по формуле
e
= Arsh (
Γ
/2) = ln {(
Γ
/2) + [(
Γ
/2)
2
+ 1]
1/2
},
где Arsh — обратный гиперболический синус.
Деформационное воздействие РКУП создает различные дефекты
кристаллов сплава, изменяя при этом микроструктуру материала.
В отличие от многих других способов деформационной обработки
(например, наклеп, волочение), РКУП морфологически однородно
уменьшает размер зерен и изменяет их форму. Метод равноканально-
го углового прессования (см. рис. 2.6) обеспечивает получение более
крупных размеров деталей с диаметром до 60 мм и длиной до 200 мм.
Температура процесса в зависимости от обрабатываемого материала
выбирается комнатной или слегка повышенной. Важной проблемой
является сохранение целостности получаемых образцов для малопла-
стичных и труднодеформируемых материалов. Метод позволяет фор-
мировать ультрамелкозернистую структуру со средним размером зе-
рен в диапазоне от 200 до 500 нм.
Метод применяется для получения высокоплотных нанострукту-
рированных материалов с высокой морфологической однородностью
зерна из массивных пластически деформируемых заготовок. Сдви-
говая деформация образца происходит при пересечении им области
контакта между каналами. При неоднократном повторении процеду-
ры РКУП происходит систематическое увеличение деформации, при-
водящее к последовательному уменьшению размера зерна за счет
формирования сетки сначала малоугловых, а затем и большеугловых
границ. Эта особенность метода позволяет подвергать интенсивной
пластической деформации не только пластичные, но и труднодефор-
мируемые металлы и сплавы. Угол, под которым пересекаются кана-
лы пресс-формы, имеет большое значение.
РКУП может использоваться и для управления кристаллографиче-
ской текстурой объемных конструкционных материалов.
Уменьшение до субмикронного размера зерна обрабатываемых
металлов и сплавов может приводить к значительному улучшению
их механических свойств, в частности, к повышению пределов проч-
127
2.8. Конструкционные наноматериалы
ности и текучести, а также к появлению у них способности к сверх-
пластическому деформированию, что представляет большой интерес
для современной аэрокосмической промышленности.
Метод интенсивной пластической деформации применялся для по-
лучения нано- и субмикрокристаллической структуры таких метал-
лов, как Cu, Pd, Fe, Ni, Co, сплавов на основе Al, Mn и Ti.
Интенсивная пластическая деформация применяется для получе-
ния наноструктуры не только металлов, сплавов и интерметаллидов
с достаточно высокой пластичностью, но и некоторых соединений
с большой хрупкостью. Интересно, что после равной по величине пла-
стической деформации размер зерен в хрупких соединениях был мень-
ше, чем в металлах. Методом кручения под квазигидростатическим
давлением из крупнодисперсного (размером частиц от 2 до 5 мкм) по-
рошка нестехиометрического карбида титана TiC
0.62
впервые получи-
ли компактный нанокристаллический образец размером зерен в пре-
делах от 30 до 40 нм.
Методом кручения под квазигидростатическим давлением 8 ГПа
был получен нанокристаллический монооксид титана. Размер обла-
стей когерентного рассеяния рентгеновских лучей был оценен по гра-
фику Вильямсона–Холла и составил около 40 нм. Кроме того, было
обнаружено, что период кубической решетки монооксида титана в ре-
зультате механической обработки увеличился на 0.4 пм, что свиде-
тельствует о заметном изменении концентрации титановых вакансий.
К структурным вакансиям в этом соединении приковано присталь-
ное внимание ученых, поскольку именно такие вакансии определя-
ют свойства монооксида. На примере монооксидов титана, ванадия
и ниобия, а также других нестехиометрических соединений переход-
ных металлов IV и V групп можно с успехом исследовать влияние на-
носостояния на нестехиометрию и содержание вакансий в различных
подрешетках наноструктурированных материалов.
2.8. Конструкционные наноматериалы
Наноматериалы конструкционного назначения на сегодняшний
день являются наиболее востребованными для решения различных
проблем новой техники. Основные материалы данного класса — это
128
Do'stlaringiz bilan baham: |
