Интенсивная пластическая деформация кручением - Метод интенсвиной пластической деформации кручением под высоким давлением
Кручение под высоким давлением (КВД) (Рисунок 6а) впервые было применено для обработки металлических материалов П. Бриджменом в 1935 году. Свое второе рождение метод получил благодаря работам российских ученых в 70-90-е годы прошлого столетия, в которых он был использован для получения НС состояний многих чистых металлов, сплавов, интерметаллидов и керамик.
Интенсивная пластическая деформация кручением (ИПДК) -- это метод ИПД, при котором образец, обычно имеющий форму диска диаметром 10-20 мм и толщиной 0.3-1.0 мм, подвергается деформации кручением в условиях высокого приложенного давления. Диск помещается внутрь полости, прилагается давление (P), и пластическая деформация кручением достигается за счет вращения одного из бойков.
Рисунок 6 - Интенсивная пластическая деформация кручением под высоким давлением
При этом кроме кручения, он претерпевает осадку и радиальную экструзию, вызванные приложенным давлением в несколько ГПа. Последнее, в свою очередь, обеспечивает необходимое трение на контактной поверхности образца с вращающимся инструментом, и соответственно его кручением. При этом деформация образца имеет радиальную неоднородность, минимизировать которую можно большим количеством оборотов. Методом КВД можно также обрабатывать заготовки в форме кольца, по схеме (Рисунок 6б), предложенной С. Эрбелем.
Рисунок 7 - Схема кручения под высоким давлением диска (а) и кольца (б)
Основная деформация при методе КД осуществляется за счет кручения образца. Прилагаемое давление, достигающее обычно несколько ГПа, играет двоякую роль. Во-первых, оно создает в центральной части образца область квазигидростатического сжатия, препятствующего разрушению образца. Во-вторых, оно увеличивает силу трения между бойками и образцом. Благодаря большой силе трения, крутящий момент от подвижного бойка передается образцу, и он деформируется кручением.
В настоящее время КД применяют преимущественно для изучения физики интенсивной пластической деформации. КД при комнатной температуре или при более низких температурах используют для получения нанокристаллической структуры в металлах, сплавах и керамиках. Размер образцов до деформации обычно не превышает 20 мм в диаметре и 1 мм по высоте. После деформации высота образцов уменьшается до 0,2-0,5 мм. Существенное измельчение структуры наблюдается уже после деформации на пол оборота, но для создания однородной наноструктуры требуется, как правило, деформация в несколько оборотов.
КД чистых металлов приводит к формированию равноосной структуры со средним размером зерен 50-100 нм. В сплавах получаемый размер зерен может быть значительно меньше. Механизм интенсивной деформации зависит от многих факторов, в частности, от типа кристаллической решетки и энергии дефекта упаковки. Процесс формирования наноструктуры носит ярко выраженный стадийный характер.
В чистых ГЦК-металлах (металлах с гранецентрированной кристаллической решеткой) с высокой энергией дефекта упаковки (Cu, Ni) последовательность структурных превращений следующая. По мере увеличения деформации кручением до n?0,1 (где n - число оборотов подвижного бойка) дислокации сосредоточиваются в границах субзерен (ячеек), которые представляют собой области зерен произвольной формы, свободные от дислокаций и отделенные от других областей малоугловыми границами. При дальнейшем увеличении деформации до n?1 размеры субзерен уменьшаются, а степень разориентировки между ними увеличивается. При этом происходит постепенный переход от субзеренной структуры к зеренной, содержащей преимущественно высокоугловые границы зерен.
Интенсивная пластическая деформация сплавов, наряду с формированием наноструктуры, может приводить к формированию метастабильных состояний, например, пересыщенных твердых растворов и метастабильных фаз. В интерметаллидных соединениях после КД может наблюдаться нарушение дальнего порядка вплоть до полного разупорядочения.
Истинную логарифмическую степень деформации е можно определить из выражения (1)
(1)
Где - угол вращения, рад;
R - радиус диска,
H - толщина диска.
Для расчета степени сдвиговой деформармации используют выражение (2)
(2)
Где N - число оборотов,
H - толщина образца.
При сравнительных расчетах согласно критерию Мизеса используют эквивалентную деформацию
Наноматериалы, полученные КД, характеризуются высоким уровнем внутренних напряжений и значительными искажениями кристаллической решетки. В таких наноматериалах могут возникать аномалии некоторых фундаментальных свойств, например, модулей упругости, температур Кюри и Дебая, намагниченности насыщения. Наноматериалы, полученные ИПД, обладают, как правило, высокими прочностными свойствами при относительно низких температурах и высокой пластичностью и сверхпластичностью при повышенных температурах. В последнее время метод КД используют и при высоких температурах для получения в высокотемпературных сверхпроводящих керамиках острой кристалл лографической текстуры и высокой плотности дефектов, служащих центрами пиннинга магнитного потока.
Похожие статьи
-
Установка "СКРУДЖ-200" - Метод интенсвиной пластической деформации кручением под высоким давлением
Установка интенсивной пластической деформации кручения под высоким гидростатическим давлением КГД "СКРУДЖ - 200" предназначена для проведения научных и...
-
Пластическая деформация издревле считалась эффективным методом диспергирования структуры. Одним из них является обработка металла давлением, (а именно...
-
К настоящему времени наноструктуры с использованием различных методов ИПД получены в чистых металлах, многих сплавах и сталях, а также в некоторых...
-
Наковальня Бриджмена - Метод интенсвиной пластической деформации кручением под высоким давлением
Профессор Гарвардского университета Перси Уильямс Бриджмен (1882-1961) в свое время был известным специалистом в области физики и техники высокого...
-
Нанотехнологии являются новым весьма эффективным направлением развития конструкционных материалов. Наноструктурные объемные материалы отличаются большой...
-
Заключение - Метод интенсвиной пластической деформации кручением под высоким давлением
Наноструктура пластический деформация кручение Задача создания эффективного устройства ИПД, обеспечивающего получение с малой трудоемкостью массивных...
-
Введение - Метод интенсвиной пластической деформации кручением под высоким давлением
В последние годы отмечается бурный рост научного, промышленного и коммерческого интереса к новому классу материалов, появление которого отразило...
-
Наиболее сильные изменения свойств наноматериалов и наночастиц наступают в диапазоне размеров кристаллитов порядка 10 - 100нм. Основные физические...
-
Для измерения деформаций широко применяются проволочные тензорезисторы. Они используются также и при исследовании остаточных напряжений. Тензорезисторы в...
-
Паровые машины высокого давления - Паровые машины
В паровых машинах пар поступает из котла в рабочую камеру цилиндра, где расширяется, оказывая давление на поршень и совершая полезную работу. После этого...
-
Литье при низком давлении - Общие аспекты и технология производства пластических масс
Одной из разновидностей литья под давлением термопластичных материалов является т. н. литье при низком давлении (low-pressure injection molding). Литье...
-
Сущность метода и область применения Сущность состоит в том, что жидким металлом принудительно заполняют металлическую пресс-форму под давлением, которое...
-
Литье под давлением - Технологии машиностроения
Сущность этого способа заключается в том, что расплав металла подается в стальную разъемную пресс-форму под давлением. Рабочее давление на расплав...
-
Свойства масляных СОЖ условно разделяют на пять групп: физико-химические и функциональные свойства; химическая активность; эксплуатационные и...
-
Термомеханическая обработка металла - Технология обработки металлов давлением
Успехи машиностроения, строительства и других отраслей промышленности в значительной мере определяются достижениями в области металлургического...
-
Характеристики методов получения заготовок Вопросы по теме: Производство заготовок литьем. Производство заготовок пластическим деформированием. Получение...
-
Для литья под давлением обычно используют не первичные, а вторичные сплавы, что обусловлено экономическими соображениями. Наилучшими литейными свойствами...
-
Манометры технические показывающие типа МТП предназначены для измерения избыточного постоянного и переменного давлений, не кристаллизующихся при рабочих...
-
Сплав Д1 - относится к числу дюралюминов. Такой вид сплавов обладает достаточно высокой прочностью, пластичностью и относится к числу нормальных...
-
Азотная кислота и главным образом ее природная соль - натриевая селитра известны с давних времен. В 778г. арабский ученый Гебер описал способ...
-
Отсутствие высоких давлений и скоростей значительно упрощает все узлы литьевой машины. В 3-4 раза снижается усилие замыкания. Уменьшается толщина и...
-
Оценка качества ячменя - Методы контроля качества сырья и готовой продукции при производстве пива
Качество ячменя оценивают в каждой партии по показателям, предусмотренным требованиями действующего ГОСТа. Партией называют любое количество однородного...
-
Немало важный интерес представляет изучение структуры поверхности электропроводящего наполнителя, для этого использовали атомно-силовой микроскоп (АСМ)...
-
Эффективность применения нераспыляемого газопоглотителя во многом зависит от структуры его активного материала. Известно, что у пористых тел истинная...
-
Волочение металла - Технология обработки металлов давлением
Волочение металла -- это протягивание изделия круглого или фасонного профиля через отверстие волочильного очка (волоку), площадь выходного сечения...
-
Технология горячеканального литья - Специальные методы литья пластмасс
Благодаря целому ряду технологических и экономических преимуществ горячеканальные системы (ГКС) получили широкое применение для литья пластиковых деталей...
-
Для получения пленок SiC использовалась вакуумная установка типа УРМ3, модернизированная с учетом особенностей предполагаемой методики получения....
-
Введение - Технология обработки металлов давлением
Развитие народного хозяйства страны в значительной мере определяется ростом объема производства металлов, расширением сортамента изделий из металлов и...
-
Методы получения аморфных металлов - Принцип получения аморфных материалов
Сверхвысокие скорости охлаждения жидкого металла для получения аморфной структуры можно реализовать различными способами. Общим в них является...
-
Поведение материальных сред под воздействием внешнего электромагнитного поля характеризуется посредством комплексной диэлектрической проницаемости ( Е ),...
-
Оценивание уровня качества продукции, в частности колбас, будем производить методами, принятыми в квалиметрии. Квалиметрия - научная дисциплина,...
-
Суть процесса. Основные операции и область использования - Характеристика литья под давлением
Принцип процесса литья под давлением основан на принудительном заполнении рабочей полости металлической пресс-формы расплавом и формировании отливки под...
-
Литье под давлением - Технологические процессы производства изделий из поливинилхлорида
Наиболее удобным процессом для производства изделий из ПВХ является процесс литья под давлением. Несмотря на то что стоимость оборудования в этом...
-
Общая характеристика металлов - Металлические сплавы как основа конструкционных материалов
Физические свойства металлов и сплавов 1) Пластичность - способность изменять форму при ударе, вытягиваться в проволоку, прокатываться в тонкие листы. В...
-
Изготовление монокристаллических ферритовых пленок - Изготовление пластинчатых магнитопроводов
Тонкие ферритовые магнитные пленки монокристаллической структуры находят широкое применение в качестве элементов для магнитных логических и запоминающих...
-
Во второй группе проб показатели горячеломкости отражают и размеры трещин, и размеры образца. Одновременный учет обеих этих характеристик производится...
-
Детали, изготовленные из карбонокомпозитов и кевларокомпозитов, полностью заменили традиционные силовые элементы конструкции в высокотехнологичных...
-
1. Постройте с применением правила фаз кривую нагревания для алюминия Рисунок 1 - Кривая нагревания алюминия Фаза б - первичный твердый раствор,...
-
Независимо от конкретной технологической схемы принципиальная схема производства разбавленной азотной кислоты включает шесть основных операций: H2O H2O...
-
Полупрямое исследование двухфазных сплавов - Обработка на сверлильных станках
Полупрямое исследование дисперсной структуры двухфазных (и более сложных) сплавов проводится с помощью слепков, в которых фикси-руются подлинные частицы...
Интенсивная пластическая деформация кручением - Метод интенсвиной пластической деформации кручением под высоким давлением