Труды КНЦ вып. 5(ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 2/2021(12)

деформация приводит к повышению прочностных характеристик материалов, хотя природа и механизмы процессов деформационного упрочнения существенно различны в материалах с разными исходными структурными состояниями. Если повышение твердости и прочности нанофазных композитов, образующихся в процессе деформации металлических стекол, связывают с образованием практически бездефектных нанокристаллов [13] или с обогащением остаточной аморфной матрицы [14], то механизмы упрочнения материалов с кристаллической структурой существенно разнообразнее и включают в себя измельчение зеренной структуры, формирование пересыщенных твердых растворов, дисперсионное твердение, повышение степени дефектности и другие факторы [15]. Перечисленные механизмы упрочнения реализуются в процессе деформации относительно равновесных поликристаллических материалов, однако особенности деформационно-индуцированных структурных изменений и их влияние на прочность материалов с метастабильными структурами изучены недостаточно подробно. Проведенные в работе [12] исследования влияния КВД на структуру быстроохлажденных образцов сплава Al — 1,5 вес. % Zr (A b ^Z ro ^ ) показали, что деформация приводит к уменьшению размера зерен алюминиевой матрицы от 10 до 0,1—0,3 мкм, диспергированию частиц включений интерметаллического соединения AbZr от 5 до 1 мкм и увеличению содержания Zr в твердом растворе до 1,2—1,5 вес. %. Отмеченные структурные изменения сопровождались увеличением микротвердости от 650-700 до 1200-1500 МПа, при этом более высокой твердостью обладал образец, в структуре которого, наряду с твердым раствором, присутствовали частицы интерметаллида. Аналогичные эффекты роста насыщенности твердого раствора на основе Al и увеличения микротвердости от 1,5 до 2,1 ГПа наблюдались в быстроохлажденных образцах многокомпонентного сплава Al 95 ,iCr 2 , 5 Moi, 4 Tio, 4 Zro, 3 Vo, 3 , деформированных методом КВД [7]. Проведенный в этой работе рентгенографический анализ показал, что деформация (1 оборот) приводит к уменьшению размеров зерен кристаллов Al от 66 ± 5 до 50 ± 2 нм и к трехкратному увеличению микронапряжений (от 1,2-10-3 до 3,7-10-3). Представлялось интересным сравнить описанные выше деформационно-индуцированные изменения структуры и свойств на других материалах и при расширенных режимах деформации. Для решения этих проблем в настоящей работе было исследовано влияние режимов консолидации методом КВД на структуру и твердость быстроохлажденных лент сплава Al 95 , 8 Mn 3 , 8 Fe 0,4 (91,8 Al + 7,4 Mn + 0,8 Fe (вес. %)). Сплав Al 95 , 8 Mn 3 , 8 Fe 0,4 относится к классу комплексно легированных растворимыми (Mn) и нерастворимыми (Fe) переходными металлами и представляет существенный практический интерес [16]. Ленты этого сплава, полученные методом спиннингования расплава на воздухе, имели ширину 7 мм и толщину 50-60 мкм в центральной части и 40-50 мкм на краях. Консолидация пакетов, состоящих из двух лент сплава Al 95 , 8 Mn 3 , 8 Feo, 4 , проводилась неограниченным методом кручения [17] со скоростью 1 об/мин между наковальнями диаметром 5 мм. Величина давления в этих экспериментах составляла 2 и 4 ГПа, а число оборотов 1, 2 и 4. Микротвердость И консолидированных дисков диаметром 5 мм измерялась на стандартном микротвердомере ПМТ-3 под нагрузкой 0,49 Н. С учетом неоднородного характера распределения деформаций в методе КВД [2, 17] измерения проводили вдоль диаметров дисков через 0,25 мм, а полученные результаты усреднялись. Структура образцов в исходном и деформированном состояниях исследовалась рентгенографически с помощью стандартного автоматизированного дифрактометра ДРОН-3М в фильтрованном CoK излучении. Дифрактограммы образцов, характеризующие фазовый состав, снимались в дискретном режиме с шагом 0,1°, а профили отдельных линий — с шагом 0,02° и 0,05°. Структурное состояние образцов характеризовалось средними размерами когерентно рассеивающих областей <D> и величиной микронапряжений <е2>12. Для определения значений этих параметров в работе использовался метод аппроксимации [18], в котором учитывались особенности условий съемки. На первом этапе анализа экспериментально измеренные профили всех линий (111), (200), (220), (311), (222) и (400) эталонного образца чистого Al обрабатывались по следующей схеме. Предварительно проведенный анализ показал, что после корректировки на поляризацию — деления интенсивности на поляризационный множитель , 1 + cos2(29) K (9) = ----- , , / ’ 4sin (9) cos (9) и вычитания фона профили рефлексов ^(0), состоящие из спектральных линий Ка и Ка 2 , хорошо аппроксимируются функциями Гаусса, т. е. 2 2 0