Неравновесные фазовые превращения в сплавах при интенсивной пластической деформации. 1, А. Е. Ермаков1,2, юн. Горностырев1,2,3, Б. Б. Страумал
 Скачать 1.4 Mb.
|
|
6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Технологическая привлекательность использования ИПД обусловлена реализацией неравновесных (либо недостижимых при иных способах обработки) состояний сплава, которые замораживаются по завершении воздействия. Из множества обсуждаемых механизмов неравновесных превращений можно выделить прямое перемешивание атомов [14,58], вероятно преобладающее при низких температурах, и аномальную диффузию в области структурных дефектов (дислокации, границы зерен) при умеренных температурах [32,60,155]. В тоже время, концепции превращений, обусловленных потоками неравновесных вакансий, изменения термодинамики сплава за счет энергии накопленных дефектов, локального разогрева материала в процессе воздействия носят, по-видимому, частный характер, и не имеют значимых экспериментальных свидетельств в их поддержку. В хорошем согласии с эмпирическим опытом при низких T находится феноменология Мартена [149], предсказывающая смещение в высокотемпературную область фазовой диаграммы за счет баллистических перескоков атомов в процессе воздействия. Однако микроскопический механизм превращения остается дискуссионным в этом случае, так как скольжение дислокаций при ИПД подавляется в объеме зерен при переходе к нанокристаллическому состоянию [64], что противоречит модели прямого перемешивания [14,58]. Возможно, прямое перемешивание атомов реализуется на границах зерен в процессе зерногра- ничного проскальзывания и низкотемпературной динамической рекристаллизации, тем более что согласно [65] ДР выступает необходимым условием реализации нанокристаллического состояния. Для анализа неравновесных превращений при умеренных значениях T была предложена модель [155], учитывающая диффузию в локально измененных термодинамических условиях, на дислокациях и границах зерен, с учетом возможной миграции границ входе воздействия. Было показано, что диффузия на движущихся дефектах в зависимости от типа системы, температуры, скорости прохождения дефектов, может приводить к целому спектру неравновесных структурных состояний и фазовых превращений разупорядочение сплава, растворение выделений, реализация неравновесных фаз и диссипативных структур, неравновесные сегрегации. Возможность распространения модельных представлений на область низких температур ограничена подавлением диффузии на дефектах при низких T. В тоже время, в недавней работе [238] высказана гипотеза о краудионном механизме диффузии на дислокациях в условиях ИПД, который способен обеспечить диффузионный массо- перенос даже при криогенных температурах. Предложена классификация возможных сценариев неравновесных превращений при ИПД, основанная на анализе экспериментальных фактов и общих принципах неравновесной термодинамики. Согласно сформулированным в [328] представлениям, смена механизма превращения определяется переключением каналов диссипации подводимой энергии (диффузия в объеме материала и на дефектах, динамическая рекристаллизация, скольжение дислокаций) при изменении температуры, интенсивности воздействия и приуменьшении размера зёрен. Предложена диаграмма неравновесных стационарных состояний сплавав условиях ИПД, которая позволяет с единых позиций объяснить имеющуюся совокупность экспериментальных фактов, обозначить области применимости различных моделей неравновесных превращений, а также предсказать механизм развития фазовой или структурной неустойчивости при изменении интенсивности воздействия или температуры. Работа выполнена в рамках государственного задания по темам Магнит N АААА-А18- 118020290129-5 и Структура N АААА-А18- 118020190116-6, государственного задания ИФТТ РАН и НЦЧ РАН, а также программы Министерства высшего образования и науки РФ для повышения конкурентоспособности НИТУ «МИСиС». Ф в списке литературы указан то по- русски, то по-английски, без видимых причин. Также и номера выпусков то есть, тонет. В старом русском ФММ и других таких журналах они нужны, тактам нет сквозной нумерации страниц в томе (или в году, а в остальных случаях их можно смело опустить. ББС Литература 1 Valiev R Z Nature Mater. 3511 (2004) 2 Valiev R Z, Islamgaliev R K, Alexandrov I V Progr. Mater. Sci. 45 103 (2000) 3 Валиев Р З, Александров ИВ Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией (М Логос, 2000) 4 Sauvage X, Ivanisenko Y J. Mater. Sci. 42 1615 (2007) 5 Yermakov A Ye, Sorokina T A, Tsurin V A et al. Phys. Met. Metall. 48 №6 1180 (1979) 6 Гроховская Л Г, Ермаков А Е, Тейтель Е И и др. Ф 1987 64 №1 141 (1987) 7 Korznikov A V, Dimitrov O, Korznikova G F et al. Nanostr. Materials 11 17 (1999) 8 Yermakov A Ye Phys. Met. Metall. 72 №5 1 (1991) 9 Bakker H, Zhou G F, Yang H Progr. Mater. Sci. 39 159 (1995) 10 Gialanella S, Lutterotti L, Amils X et al. Acta Mater. 46 3305 (1998) 11 Yermakov A Ye, Yurchikov Y Y, Barinov V A Phys. Met. Metall. 52 №6 50 (1981) 12 Yermakov A Ye, Barinov V A, Yurchikov Ye Ye Phys. Met. Metall. 54 935 (1982) 13 Suryanarayana C Progr. Mater. Sci. 46 1 (2001) 14 Martin G, Bellon P Sol. State Phys. 50 189 (1997) 15 Koch C C, Cavin O B, McKamey C G et al. Appl. Phys. Lett. 43 1017 (1983) 16 Татьянин Е В, Курдюмов В Г, Федоров В Б ФММ 62 № 1 133 (1986) 17 Schwarz R B, Petrich R R, Saw C K J. Non-Cryst. Solids 76 281 (1985) 18 Schwarz R B, Johnson W L Phys. Rev. Lett. 51 415 (1983) 19 Bakker H, Loeff P I, Weeber A W Def. Diff. Forum. 66 1169 (1989) 20 Bridgman P W Proc. Am. Acad. Arts and Sci. 71 №9 45 (1937) 21 Верещагин Л Ф, Зубова Е В, Бургина К П ДАН СССР 196 №4 817 (1971) 22 Неверов В В, Буров В Н, Житников П П Изв. СО АН СССР. Сер. Химич. Науки 5 №12 54 (1983) 23 Benjamin J.S. Sci. Am. 234 40 (1976) 30 24 Koch C C, in Mat. Sci and Technology V.15 (Ed by R W Cahn, P Haasen, E J Kramer). (VCH, Weinheim, 1991) p. 193 25 Lu L, Lai M O Mechanical alloying (Kluwer Academic, Norwell, MA, 1998) 26 Yavari A R, Desré P J, Benameur T Phys. Rev. Let. 68 2235 (1992) 27 Bansal C, Gao Z Q, Hong L B et al. J. Appl. Phys. 76 5961 (1994) 28 Straumal B B, Kilmametov A R, Korneva A et al. J. Alloys Comp. 707 (2017) 20–26. 29 Wu F, Bellon P, Melmed A J, Lusby T A Acta Mater. 49 453 (2001) 30 Wu F, Isheim D, Bellon P et al. Acta Mater. 54 2605 (2006) 31 Sagaradze V V, Shabashov V A Nanostruc. Mater. 9 681 (1997) 32 Sagaradze V V, Shabashov V A Phys. Met. Metall. 112 №2 146 (2011) 33 Shabashov V A, Litvinov A V, Mukoseev A G et al. Phys. Met. Metall. 98 №6 580 (2004) 34 Sagaradze V V, Shalaev V I, Arbuzov V L et al. J. Nucl. Mater. 295 265 (2001) 35 Kimura Y, Takaki S, Suejima S et al. ISIJ Inter. 39 176 (1999) 36 Гаврилюк В Г Распределение углерода встали (Киев Наукова думка, 1987) 37 Gavriljuk V G Mater. Sci. Eng. A. 345 81 (2003) 38 Shabashov V A, Borisov S V, Zamatovskii A E et al. Bull. Russ. Acad. Sci.: Physics 74 № 3 363 (2010) 39 Shabashov V A, Kozlov K A, Lyashkov K A et al. Phys. Met. Metall. 115 №4 392 (2014) 40 Delcroix P, Ziller T, Bellouard C, G Le Caёr. Mat. Sci. Forum. 360 329 (2001) 41 Korolev A V, Gerasimov E G, Kazantsev V A et al. ФММ 79 №2 43 (1995) 42 Deryagin A I, Zavalishin V A, Sagaradze V V et al. Phys. Met. Metall. 106 №3 291 (2008) 43 Straumal B B, Protasova S G, Mazilkin A A et al. J. Mater. Sci. 47 360 (2012) 44 Li Y J, Choi P, Goto S et al. Acta Mater. 60 4005 (2012) 45 Herbig M, Raabe D, Li Y J et al. Phys. Rev. Lett. 112 126103 (2014) 46 Takahashi J, Kawakami K, Hamada J-I et al. Acta Mater. 107 415 (2016) 47 Sauvage X, Ganeev A, Ivanisenko Y et al. Adv. Eng. Mat. 14 968 (2012) 48 Liddicoat P V, Liao X-Z, Zhao Y et al. Nature Comm. 1 63 (2010) 49 Sauvage X, Murashkin M Yu, Straumal B B et al. Adv. Eng. Mater. 17 1821 (2015) 50 Попов А Г, Гавико В С, Ермоленко АС и др, в сб. Структура и свойства нанокристаллических материалов (Екатеринбург, 1999) с 51 Burgio N, Iasonna A, Magini M et al. Nuovo Cimento. 13D №4 459 (1991) 52 Rodriquez Torres C E, Sanches F N, Mendoza Zeilis L A Phys.Rev.B. 51 12142 (1995) 53 El-Eskandarany M S, Aoki K, Sumiyama K et al. Appl. Phys. Lett. 70 1679 (1997) 54 Цурин В А, Баринов В А, Пупышев С Б Письма в ЖТФ 21 №.12 20 (1995) 55 Politis C Int. J. Mod. Phys. B. 22 2905 (2008) 56 Suryanarayana C., Inoue A. Bulk Metallic Glasses (CRC Press, Boca Ratone London, New York, 2011) 57 Descamps M, Willart J F Advanced Drug Delivery Reviews 100 51 (2016) 58 Bellon P, Averback R Phys. Rev. Lett. 74 1819 (1995) 59 Shtremel M A Metal Sci. Heat Treatment 44. №7–8 324 (2002) 60 Любов Б Я , Шмаков В А ФММ. 29 №5 968 (1970) 61 Любов Б Я Диффузионные процессы в неоднородных твердых средах (М.:Наука, 1981) 62 Teitel E I, Metlov L S, Gunderov D V et al. Phys. Met. Metall. 113 №12 1162 (2012) 63 Ermakov A E, Kondrat'ev V V, Gornostyrev Yu N et al. Phys. Met. Metall. 88 №3 211 (1999) 64 Рыбин В В Большие пластические деформации и разрушение металлов (М Металлургия, 1986). 65 Glezer A M, Metlov L S Phys. Sol. State 52 №6 1162 (2010) 66 Lejček P Grain boundary segregation in metals (Springer Series in Materials Science, Berlin, 2010) 67 Sutton A P, Ballufi R W Interfaces in Crystalline Materials (Oxford Science Publications, 1997) 68 Skakov Yu A Metal Science and Heat Treatment №7–8 296 (2005) 69 Shtremel M A Metal Sci. Heat Treatment №3–4 146 (2004) 70 Korznikova E, Schafler E, Steiner G et al., in Ultrafine Grained Materials IV (Ed. by Y T Zhu, T G Langdon, Z. Horita et al) (Warrendate, PA: The Minerals, Metals & Materials Society (TMS), 2006), p.97 71 Ungar T, Schafler E, Hanak P et al. Mat. Sci. Eng. A. 462 398 (2007) 72 Dorofeev G A, Yelsukov ЕР. Mater. Sci. Eng. A 503 10 (2009) 74 Lotkov A I, Grishkov V N, Kopylov V I et al. Phys. Mesomechanics 10 №3–4 179 (2007) 75 Straumal B B, Kilmametov A R, Mazilkin A A et al. Mater. Lett. 145 63 (2015) 76 Straumal B B, Mazilkin A A, Protasova S G et al. Mater. Lett. 161 735 (2015) 77 Borchers C, Garve C, Tiegel M et al. Acta Mater: 97 207 (2015) 78 Lee S, Horita Z Mater. Trans. 53 38 (2012) 79 Edalati K, Toh S, Watanabed M et al. Scr. Mater. 66 386 (2012) 80 Cubero-Sesin J M, Horita Z Mater. Trans. 53 46 (2012) 81 Mazilkin A A, Straumal B B, Protasova S G et al. Phys. Sol. State. 49 868 (2007) 82 Straumal B B, Kogtenkova O A, Protasova S G et al. J. Mater. Sci. 46 4243 (2011) 83 Edalati K, Lee D J, Nagaoka T et al. Mater. Trans. 57 533 (2016) 84 Edalati K, Hashiguchi Y, Pereirac P H R et al. Mater. Sci. Eng. A 714 167 (2018) 31 85 Straumal B.B., Kilmametov A.R., Ivanisenko Yu., Mazilkin A.A., Kogtenkova O.A., Kurmanaeva L., Korneva A., Zięba P., Baretzky B. Int. J. Mater. Res. 106 657 (2015) 86 Edalati K, Horita Z Acta Mater. 59 6831 (2011) 87 Straumal B.B., Mazilkin A.A., Baretzky B., Rabkin E., Valiev R.Z. Mater. Trans. 53 63 (2012) 88 Edalati K, Horita Z, Furuta T et al. Mater. Sci. Eng. A 559 506 (2013) 89 Mazilkin A A, Kogtenkova O A, Straumal B B et al. Def. Diff. Forum 237–240 739 (2005) 90 Mazilkin A A, Baretzky B, Enders S et al. Def. Diff. Forum 249 155 (2006) 91 Kulagin R, Beygelzimer Y, Ivanisenko Yu et al. Mater. Lett. 222 172 (2018) 92 Krala P, Dvorak J, Sklenicka V et al. Mater. Sci. Eng. A 723 287 (2018) 93 Sabbaghianrad S, Torbati-Sarraf S A, Langdon T G Mater. Sci. Eng. A 712 373 (2018) 94 Tirsatine K, Azzeddine H, Huang Y et al. J. Alloys Comp. 753 46 (2018) 95 Alawadhi M Y, Sabbaghianrad S, Huanga Y et al. J. Mater. Rest. Technolol. 6 369 (2017) 96 Azabou M, Makhlouf T, Saurin J et al. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 87 981 (2016) 97 Mazilkin A A, Straumal B B, Rabkin E et al. Acta Mater. 54 3933 (2006) 98 Straumal B, Kilmametov A R, Kucheev Yu O et al. Mater. Lett. 118 111 (2014) 99 Huang Y, Sabbaghianrad S, Almazrouee A I et al. Mater. Sci. Eng. A 656 55 (2016) 100 Lugo N, Llorca N, Cabrera J M et al. Mater. Sci. Eng. A 477 366 (2008) 101 Čížek J, Janeček M, Srba O et al. Acta Mater. 59 2322 (2011) 102 Liao X Z, Zhao Y H, Zhu Y T et al. J. Appl. Phys. 96 636 (2004) 103 Shamsborhan M, Ebrahimi M J. Alloys Comp. 682 552 (2016) 104 Tang C L, Li H, Li S Y Trans. Nonferr. Met. Soc. China 26 1736 (2016) 105 Mao Z N, Gu R C, Liu F et al. Mater. Sci. Eng. A 674 186 (2016) 106 Bagherpour E, Qods F, Ebrahimi R et al. Mater. Sci. Eng. A 674 221 (2016) 107 Bagherpour E, Qods F, Ebrahimi R et al. Mater. Sci. Eng. A 666 324 (2016) 108 Yadav P C, Sinhal A, Sahu S et al. J. Mater. Eng. Perform. 25 2604 (2016) 109 Xu C, Horita Z, Langdon T G Mater. Sci. Eng. A 528 6059 (2011) 110 Edalati K, Horita Z Mater. Sci. Eng. A 528 7514 (2011) 111 Korznikov A V, Ivanisenko Y V, Laptionok D V et al. Nanostruct. Mater. 4 159 (1994) 112 Ivanisenko Yu, Lojkowski W, Valiev R Z et al. Acta Mater. 51 5555 (2003) 113 Ivanisenko Y, Wunderlich R K, Valiev R Z et al. Scripta Mater. 49 947 (2003) 114 Zrnik J, Pippan R, Scheriau S et al. J. Mater. Sci. 45 4822 (2010) 115 Bayramoglu S, Gür C H, Alexandrov I V et al.Mater. Sci. Eng. A 527 927 (2010) 116 Ning J, Courtois-Manara E, Kurmanaeva L et al. Mater. Sci. Eng. A 581 8 (2013) 117 Todaka Y, Miki Y, Umemoto M et al. Mater. Sci. Forum 584–586 597 (2008) 118 Liao X Z, Kilmametov A R, Valiev R Z et al. Appl. Phys. Lett. 88 021909 (2006) 119 Pippan R, Scheriau S, Taylor A et al. Annu. Rev. Mater. Res. 40 319 (2010) 120 Edalati K, Akama D, Nishio A et al. Acta Mater. 69 68 (2014) 121 Tejedora R, Edalati K, Benito J A et al. Mater. Sci. Eng. A 743 (2019) 122 Mohamed I F, Masuda T, Lee S et al. Mater. Sci. Eng. A 704 112 (2017) 123 Edalati K, Shao H, Emami H et al. Int. J. hydr. ener. 41 8917 (2016) 124 Isik M, Niinomi M, Cho K et al. J. Mech. Bech. Biomed. Mater. 59 226 (2016) 125 Isik M, Niinomi M, Liu H et al. Mater. Trans. 57 1109 (2016) 126 Hongo T, Edalati K, Iwaoka H et al. Mater. Sci. Eng. A 618 1 (2014) 127 Edalati K, Imamura K, Kiss T et al. Mater. Trans. 53 123 (2012) 128 Hanna A, Azzeddine H, Lachha R et al. J. Alloys Comp. 778 61 (2019) 129 Bourezg Y I, Azzeddine H, Baudin T et al. Mater. Sci. Eng. A 724 477 (2018) 130 Bazarnik P, Huang Y, Lewandowska M et al. Mater. Sci. Eng. A 712 513 (2018) 131 Cardona D M M, Wongsa-Ngam J, Jimenez H et al. J. Mater. Rest. Technolol. 6 355 (2017) 132 Torbati-Sarraf S A, Sabbaghianrad S, Figueiredo R B et al. J. Alloys Comp. 712 185 (2017) 133 Koch C C, Langdon T G, Lavernia E J Metal. Mater. Trans. A 48 5182 (2017) 134 Mazilkin A A, Straumal B B, Borodachenkova M V et al. Mater. Lett. 84 63 (2012) 135 Straumal B.B., Baretzky B., Mazilkin A.A., Phillipp F., Kogtenkova O.A., Volkov M.N., Valiev R.Z. Acta Mater. 52 4469 (2004) 136 Ito Y., Edalati K., Horita Z. Mater. Sci. Eng. A 679 428 (2017) 137 Johnson W L Prog. Mater. Sci. 30 №2 81 (1986) 138 Cahn R W, in Materials Sci. and Technology Vol. 9 (Ed. J Zarzycki) (VCH Publishers, New York, 1991), p.493 139 Bouhki M, Bruson A and Guilmin P Solid State Commun. 79 389 (1991) 140 Boer F R, Boom R, Mattens W C M et al. Cohesion in Metals: Transition Metal Alloys (North-Holland, Amsterdam, 1988) 141 Френкель Я И Введение в теорию металлов (Л Наука, 1972) 142 Glezer A M, Molotilov B V Phys. Met. Metall. |