CC BY
3ВЛИЯНИЕ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ДЕФОРМАЦИИ НА СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ И ДИНАМИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ СПЛАВОВ
И КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ МЕДИ Абдуллина Д.Н. 1, Хомская И.В. 1 , Разоренов С.В.2, Зельдович В.И. 1, Шорохов Е.В.3
1 Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН, г. Екатеринбург,
Россия
2 Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской
химии РАН, г.Черноголовка, Россия 3Российский федеральный ядерный центр - ВНИИ технической физики им. акад. Е.И. Забабахина, г. Снежинск, Россия abduПma@,mp. uran. ги Изучено влияние дисперсности и дефектности кристаллической структуры на сопротивление высокоскоростному деформированию и разрушению Си-0.1%Сг, Си-0.03%2г сплавов и композитов на основе меди, армированных микродобавками графена и углеродными нанотрубками. Субмикрокристаллическая (СМК) структура в материалах была получена методом динамического канально-углового прессования (ДКУП). Метод ДКУП, разработанный в РФЯЦ-ВНИИТФ (Патент РФ 2006 г), представляет собой высокоскоростной (104-105 с-1) вариант квазистатического РКУП. Деформация простого сдвига, которая формирует структуру при РКУП, в случае ДКУП является высокоскоростной, кроме того, на образец действует ударно-волновая деформация сжатия, что создает дополнительный источник деформационного наклепа. Механические свойства материалов исследованы в условиях ударного сжатия интенсивностью 4.7-7.3 ГПа и скоростью деформации (0.9-2.1)-105 с-1. Регистрацию волновых процессов в образцах осуществляли с помощью лазерного допле-ровского интерферометрического измерителя скорости УКАЯ имеющим временное разрешение ~1 нс и пространственное разрешение ~0.1 мм. Из анализа полученных волновых профилей были рассчитаны: динамический предел упругости (онеь), динамический предел текучести (У) и откольная прочность (osp) материалов до и после ДКУП по различным режимам.
Из сравнения волновых профилей и динамических характеристик сделан вывод о том, что измельчение исходной КК структуры сплавов и композитов на три порядка от 200-400 мкм до 0.2-1.0 мкм приводит к существенному изменению динамических свойств материалов: так оибь и У увеличиваются в 1.9-3.7 и 1.8-2.6 раз, соответственно. Отметим, что в сплаве Си-0.1%Сг формирование СМК структуры приводит к увеличению откольной прочности Оэр в 1.3-1.5 раза, по сравнению с исходным КК состоянием. Последующие отжиги при 400 и 450°С дополнительно увеличивают динамические свойства СМК сплавов Си-0.03 %2г и Си-0.1%Сг в 1.2 и 1.9 раза, соответственно.
Показано, что ДКУП композитов на основе меди с микродобавками графена (Си-0.02 % Оп) и углеродными нанотрубками приводит к увеличению оибь и У в 4.05.6 раз и о$р в 1.2- 1.5 раза. Повышенный уровень механических свойств сплавов и композитов по сравнению с медью, связан с упрочнением, обусловленным выделением наночастиц вторых фаз в сплавах в процессе ДКУП и последующего отжига, и введением армирующих микродобавок графена и углеродных нанотрубок. Полученные экспериментальные данные о характере откольного разрушения СМК сплавов и композитов на основе меди и оценка влияния дисперсности структуры на сопротивление высокоскоростному деформированию позволяют прогнозировать поведение СМК материалов в экстремальных условиях их эксплуатации.
Работа выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки по темам: «Структура» № 122021000033-2 и № АААА-А19-119071190040-5.
