Труды КНЦ вып.4(ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 3/2020(11)

Таким образом, представляется перспективной идея использовать методы ИПД для консолидации дисперсных материалов с неравновесными структурами. Исследования показали, что использование методов ИПД (равноканальной угловой экструзии, винтовой экструзии, кручения под высоким давлением, многократной прокатки или ковки) позволяет сохранить в объемных образцах неравновесные структуры, поскольку консолидация в условиях интенсивной деформации происходит при более низких (вплоть до комнатной) температурах [8-13]. В этих экспериментах консолидации подвергались порошковые [9-11] и ленточные [8, 12, 13] материалы на основе Al [8-10, 12], Fe [11] и Ni [13] с аморфной структурой, полученные распылением расплава и закалкой на вращающемся закалочном валке. Анализ литературных данных показывает, что использование методов ИПД для консолидации аморфных металлических сплавов позволяет получить объемные образцы с повышенным (по сравнению с аморфным состоянием) уровнем прочностных свойств, что обусловлено формированием в аморфной матрице наномасштабных кристаллов в процессе деформации. Однако формирование аморфно-нанокристаллических композитных структур, как правило, сопровождается резким снижением пластичности [14]. Для решения этой проблемы авторы работы [15] предприняли попытку методом ковки консолидировать смесь порошков аморфного (Al 84 Ni 10 Ce 6 ) и кристаллического (Al 94 Fe 4 Mo 0,6 V 1,1 Zr 0,3 ) сплавов и установили, что добавки кристаллической фазы приводят к появлению пластической деформации консолидированных образцов. Целью настоящей работы являлось изучение условий консолидации методом кручения под высоким давлением (КВД) [16] ленточных образцов закаленных из жидкого состояния сплавов на основе Al с аморфной (Al 86 Ni 9 Gd 5 ) и кристаллической (Al 95,1 Cr 2,5 Mo 1,4 Ti 0,4 Zr 0,3 V 0,3 ) структурами, а также анализ структуры и свойств консолидированных образцов. Состав металлического стекла, обозначаемого далее как AlNiGd, близок к составу Al 87 Ni 8 Gd 5 , кристаллизация и деформация которого изучалась в работах [17, 18], а кристаллический сплав, обозначенный как AlCrMoTiZrV, является основой для разработки жаропрочных сплавов, склонных к дисперсионному твердению после закалки из жидкого состояния [19]. Эти составы близки к составам аморфной Al 87 Ni 8 Gd 5 -ленты и кристаллических чешуек Al 95,3 Cr 2,7 Zr 0,7 Mo 1,3 , консолидация которых изучалась в [20], где были установлены минимальные степени истинной деформации, необходимые для консолидации аморфных и кристаллических слоев. Консолидация быстроохлажденных лент осуществлялась неограниченным методом кручения [4] между двумя наковальнями диаметром 5 мм под приложенными давлениями 2 и 4 ГПа. Деформации (от 1 до 6 полных оборотов) подвергались пакеты, составленные из кусочка ленты с кристаллической структурой толщиной 45 ± 5 мкм, помещенного между двумя кусочками аморфной ленты толщиной 66 ± 5 мкм. Для сравнительного анализа структурных изменений, обусловленных деформацией аморфной и кристаллической фаз, были получены двухслойные образцы, консолидированные из лент AlNiGd и AlCrMoTiZrV. Деформационное воздействие характеризовалось величиной истинной логарифмической деформации [21] e true = ln (2п Nr / h), где N — число полных оборотов, а r и h — расстояние от центра и диска и его конечная толщина соответственно. Атомная структура образцов изучалась методами рентгеновской дифракции в CoK a -излучении на стандартном дифрактометре ДРОН-3М. Структура нанофазных композитов характеризовалась величинами среднего размера нанокристаллов L и доли превращенного объема X . Их значения рассчитывались из формулы Селякова — Шерера L = X / B cos(0) [22], где X — длина волны рентгеновского излучения, B и 0 — ширина и угловое положение дифракционного максимума (111)- Al соответственно, и соотношения X = A c / (A c + A a ) [23], где A c и A a — площади от рассеяния кристаллической и аморфной фаз соответственно. Влияние деформации на кристаллическую структуру характеризовалась средними размерами когерентно рассеивающих областей < D > и микронапряжений <е 2 > 1/2 , значения которых оценивались по методу аппроксимации [22]. Микроструктурные исследования проводились с помощью сканирующего электронного микроскопа JSM-6490LV с применением энергодисперсионного рентгеновского спектрометра INCA Penta FETx3. Концентрационные изменения элементов, входящих в состав композитов, проявлялись по изменению контраста на изображениях в обратно рассеянных электронах и оценивались количественно по данным микрорентгеноспектрального анализа. Микротвердость H измерялась с использованием микротвердомера ПМТ-3 под нагрузкой 0,49 Н. Измерения на относительно плоских участках поверхностей консолидированных дисков проводили 157