Научная статья на тему 'Значительное изменение модуля Юнга ультрамелкозернистой меди вследствие изменения текстуры при отжиге'

Значительное изменение модуля Юнга ультрамелкозернистой меди вследствие изменения текстуры при отжиге Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
157
29
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МОДУЛЬ ЮНГА / YOUNG'S MODULUS / УПРУГИЕ СВОЙСТВА / ОТЖИГ / ТЕКСТУРА / ELASTIC PROPERTIES / ANNEALING / TEXTURE

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Рыбалко А. П., Паль-валь П. П.

Исследовано влияние отжига на величину динамического модуля Юнга образцов УМЗ меди, полученных путем гидроэкструзии и волочения. Установлено, что основной причиной нетривиального поведения упругих свойств является формирование и последующая трансформация текстуры при интенсивной пластической деформации и отжиге.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Рыбалко А. П., Паль-валь П. П.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ENORMOUS VARIATION OF THE YOUNG’S MODULUS IN ULTRAFINE-GRAINED COPPER CAUSED BY TEXTURE CHANGES AT ANNEALING

An influence of annealing on the dynamic Young’s modulus of UFG copper samples prepared by a hydrostatic extrusion and drawing is investigated. It is established that a non-trivial behavior of the elastic properties is mainly due to a formation and successive transformation of the texture at severe plastic deformation and annealing.

Текст научной работы на тему «Значительное изменение модуля Юнга ультрамелкозернистой меди вследствие изменения текстуры при отжиге»

Для большинства пользователей активность вредоносных программ несёт массу проблем: сокрытие файлов и папок, частичная блокировка функций операционной системы, блокировка веб-сайтов, засорение жестких дисков и съемных носителей, снижение быстродействия ПК за счёт потребления ресурсов ЦП и оперативной памяти [2]. Среди операционных систем наибольшую популярность получили ОС семейства Windows корпорации Microsoft, поэтому большинство вредоносных программ ориентированы именно на их уязвимости [3].

Отличительной чертой большинства современных вредоносных программ является скрытое проникновение, закрепление в зараженной системе и сокрытие своей деятельности. Несмотря на разнообразие вирусов, прослеживаются общие методы решения вышеназванных проблем.

В последнее время большое распространение получили Autorun-вирусы, использующие файл автозапуска на съемных носителях для автоматического выполнения своего кода. При подключении устройства с подобным вирусом, ОС Windows автоматически запускает файл вируса, который поражает систему. Структура файла Autorun.inf содержит 1 заголовок - блок [autorun] и 8 необязательных параметров. Наиболее часто используемые - это Open, Icon, Action и Label. Параметр OPEN содержит путь к файлу, который будет запускаться при подключении носителя или попытке доступа к нему через Проводник Windows. Параметр ICON содержит путь к файлу иконки-значка для носителя. Параметр ACTION задаёт текст контекстного меню автозапуска. Параметр LABEL задаёт название носителя.

Вредоносный файл копирует себя на носитель и создаёт файл Autorun.inf. В параметр OPEN подставляется путь к вредоносному файлу, а в остальные параметры может помещаться ложная информация, сбивающая с толку пользователя. Например, в ICON - путь к иконке антивирусной программы, в ACTION - предложение «Обновить драйвера», а в LABEL -название известной компании.

При первом рассмотрении проблемы находится очевидное решение - воспрепятствовать самостоятельному запуску вируса, отключив в ОС обработку файла автозапуска, которая по умолчанию включена. Этот способ защищает отдельную рабочую станцию от зараженного носителя, такого как дискета, жесткий диск или flash-накопитель. Недостатком этого способа является необходимость производить отключение автозапуска на всех рабочих станциях. Также это не защищает от заражения сам носитель. Зараженный носитель, содержащий тело вируса и файл его автозапуска, продолжает представлять опасность для других систем. Существуют специальные программы, которые резидентно находятся в оперативной памяти и при подключении съемных носителей перехватывают обращение к ним, ищут файл автозапуска и удаляют его, делая дальнейшую работу с носителем более безопасной. Но не всегда такие программы успевают первыми перехватить доступ к подключенному устройству, и вероятность заражения системы остаётся высокой.

Другой способ заключается в аппаратном запрете записи новой информации на устройство и реализуется переключателем на корпусе устройства. Но производители съемных жестких дисков и flash устройств не всегда оснащают свою продукцию подобными переключателями, а дискеты, хоть и имеют такой переключатель, практически вышли из обихода. Кроме того, аппаратная защита создаёт неудобство в работе с устройством - блокируется запись не только вредоносной программы, но и любой другой информации.

Третий способ доступен для устройств, поддерживающих файловую систему NTFS. Устройство форматируется, затем в корне диска создаётся структура папок, после чего через управление правами доступа запрещается любая запись в корень устройства. Такой запрет лишает вредоносных программ возможности записывать что-либо в корневой каталог устройства. Пользователь также лишается этой возможности, но имеет возможность записи в заранее созданную им структуру папок.

Альтернативный подход базируется на блокировке механизма автозапуска вируса. Для этого необходимо создать собственный файл автозапуска Autorun.inf, который воспрепятствует записи вредоносного файла автозапуска на это устройство. И если вредоносная программа скопируется на съемный диск, она не сможет обеспечить себе автозапуск, что позволит безопасно подключать носитель к рабочим станциям, без риска автоматического заражения. Все дальнейшие действия должны быть направлены лишь на закрепление собственного Autorun.inf - защиту от случайного или преднамеренного переименования и удаления. Операции удаления файла и удаления папки имеют существенное отличие - удаление папки возможно лишь в том случае, если она пуста. Следовательно, в качестве собственного файла Autorun.inf выгоднее использовать папку с одноимённым названием, содержащую как минимум один любой файл. Таким образом, созданная пользователем папка Autorun.inf на съемном носителе, внутри которой расположен пустой текстовый документ, уже не может быть удалена командой удаления папки. Помимо этого, в качестве дополнительной защиты, можно использовать возможности файловой системы NTFS, ограничив права на доступ к папке Autorun.inf. В результате этих нехитрых манипуляций, носитель получает защиту от вредоносных файлов автозапуска. Вредоносная программа, попадая на такой носитель, не в состоянии записать свой Autorun.inf на место уже имеющейся папки. Предлагаемый метод очень прост и эффективен, и позволяет использовать накопители информации в «опасной среде», не опасаясь дальнейшего их использования в незараженных системах.

Литература

1. Ярочкин В.И. Информационная безопасность: учебник для студентов вузов. М.: Трикста: Акад. проект, 2005. 542 с.

2. Дудоров Е.Н. Возможные подходы к выявлению подозрительной активности программного обеспечения // Проблемы информационной безопасности. Компьютерные системы. - 2005. - № 2. - С. 31-37.

3. Касперски К. Компьютерные вирусы изнутри и снаружи. СПб.: Питер, 2007. 527 с.

Рыбалко А.П.1, Паль-Валь П.П.2

‘Кандидат физико-математических наук, Харьковский национальный экономический университет им. С. Кузнеца; “доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник, Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина

НАН Украины.

ЗНАЧИТЕЛЬНОЕ ИЗМЕНЕНИЕ МОДУЛЯ ЮНГА УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТОЙ МЕДИ ВСЛЕДСТВИЕ

ИЗМЕНЕНИЯ ТЕКСТУРЫ ПРИ ОТЖИГЕ

Аннотация

Исследовано влияние отжига на величину динамического модуля Юнга образцов УМЗ меди, полученных путем гидроэкструзии и волочения. Установлено, что основной причиной нетривиального поведения упругих свойств является формирование и последующая трансформация текстуры при интенсивной пластической деформации и отжиге.

Ключевые слова: модуль Юнга, упругие свойства, отжиг, текстура.

Rybalko A.P.1, Pal-Val P.P.2

‘PhD in Physics and Mathematics, S. Kuznets Kharkov National University of Economics; “Doctor in Physics and Mathematics, B.I.

Verkin Institute of Low Temperature Physics and Engineering, National Academy of Sciences of Ukraine.

ENORMOUS VARIATION OF THE YOUNG’S MODULUS IN ULTRAFINE-GRAINED COPPER CAUSED BY TEXTURE

CHANGES AT ANNEALING

68

Abstract

An influence of annealing on the dynamic Young’s modulus of UFG copper samples prepared by a hydrostatic extrusion and drawing is investigated. It is established that a non-trivial behavior of the elastic properties is mainly due to a formation and successive transformation of the texture at severe plastic deformation and annealing.

Keywords: Young’s modulus, elastic properties, annealing, texture.

Введение. Ультрамелкозернистые (УМЗ) металлы и сплавы характеризуются повышенными технологическими и эксплуатационными характеристиками и являются перспективными для практического использования их в качестве конструкционных материалов. Наиболее доступным способом получения объемных УМЗ металлов является применение различных методов интенсивной пластической деформации (ИПД). Однако полученные методами ИПД материалы являются термодинамически неравновесными, что обусловливает временную и температурную нестабильность их основных характеристик. Поэтому изучение особенностей формирования и стабильности микроструктуры ИПД- металлов представляется важной и актуальной задачей современного материаловедения как с фундаментальной, так и с прикладной точек зрения.

Модуль Юнга является важным технологическим и структурно-чувствительным параметром, дающим интегральную информацию о структурных изменениях в объеме материала образцов. До сих пор внимание исследователей было сосредоточено на изучении поведения динамических компонент модуля Юнга, обусловленных релаксационными процессами в различных подсистемах дефектной структуры металлов [0-0]. Практически за пределами внимания исследователей остается мало изученный вопрос о влиянии текстуры на величину модуля Юнга на разных стадиях приготовления УМЗ металлов и сплавов.

В настоящей работе исследовано влияние отжига на величину динамического модуля Юнга образцов УМЗ меди технической чистоты, полученных путем гидроэкструзии и волочения (суммарная деформация e = 6.77). Выявлена нетривиальная зависимость величины модуля Юнга от температуры отжига и показано, что основной причиной аномального поведения упругих свойств является формирование текстуры в образцах и ее последующая трансформация при высокотемпературном отжиге.

Результаты измерений. Влияние температуры отжига Tann на величину динамического модуля Юнга E при 5 К и 300 К показано на рис. 1.

Рис. 1. Влияние температуры отжига на величину динамического модуля Юнга E при 5 К и 300 К.

Для сравнения на рис. 1 пунктирными линиями показаны значения E, измеренные при этих температурах на крупнозернистых полностью отожженных образцах меди (CGFA) [0]. После деформации величина модуля Юнга более, чем на 20 % превосходила значения E в CGFA образцах. Изотермические отжиги приводили к немонотонному изменению величины модуля Юнга. До температуры отжига Tann = 150°С модуль Юнга увеличивался. При дальнейшем повышении Tann величина E уменьшалась -сначала медленно, а затем скорость уменьшения модуля Юнга с температурой отжига резко возрастала. Общее уменьшение значений модуля Юнга после отжига при 410 °С составило 47 %.

Обсуждение результатов. Как правило, ИПД приводит к заметному (до 10 %) уменьшению величины модуля Юнга УМЗ металлов [0-0], что обусловлено значительным увеличением плотности дислокаций в результате интенсивной пластической деформации (ИПД) и, соответственно, большим дислокационным вкладом в упругую деформацию. Отжиг образцов при повышенных температурах приводил к уменьшению плотности дислокаций и увеличению модуля Юнга.

В настоящей работе было зарегистрировано совершенно иное поведение модуля Юнга: значения E сразу после ИПД-обработки намного превосходили значения модуля в хорошо отожженных поликристаллах, и были намного меньше соответствующих значений после отжига при Tann = 410 С. Поэтому прежде всего следует обсудить пределы возможного изменения модуля Юнга в меди. Согласно [0], ориентационная зависимость величины модуля Юнга в кристалле кубической симметрии может быть выражена как:

E

< hkl>

(C,, + C,2) (C + 2C,2)(CV

C,2 )

+ r

1 2 ^

C 44 C„ - C12,

(1)

где C11, C12 и C44 - значения компонент тензора модуля упругости меди, r =

12 12 . 12 12 . 12 12 ...

ПГ13, lij

значения

направляющих косинусов.

69

На рис. 2 приведены сечения характеристических поверхностей модуля Юнга меди при 5 К и 300 К плоскостью (1 10) .

График показывает, что направлению <001> соответствуют минимальные значения E<001> = 73.2 ГПа, а направлению <111> -максимальное значение E<111> = 205.0 ГПа. Таким образом, наблюдаемые в эксперименте величины E не выходят за пределы возможных для монокристалла Си значений модуля Юнга.

Рис. 2. Сечения характеристических поверхностей модуля Юнга в монокристалле меди при 300 К (1) и 5 К (2) плоскостью (110).

Если в однофазном поликристалле имеется достаточно большое количество зерен со случайной ориентацией, его можно рассматривать как макроскопически квазиизотропную среду. Упругие свойства такой среды характеризуются с помощью эффективных коэффициентов упругости, связывающих усредненные по всему объему напряжения и деформации. Верхнюю и нижнюю границы для оценки модулей упругости квазиизотропных поликристаллов можно определить, пользуясь усреднениями

Фойгта (Ev) и Ройсса (ER) (см., например, [0]):

E = (C„ + 2C12)(Cn -C12 + 3C44); (2)

Er =

2CU + 3C12 + C44 5C44(Cn + 2C12)(C„ -C12)

C]2] - 2C2 + CnC12 + C12C44 + 3CC

. (3)

Измеренные после ИПД величины модуля Юнга находятся за пределами верхней границы значений, даваемых для квазиизотропных поликристаллов приближением Фойгта. В то же время, в образцах, отожженных при температурах 370 □ и выше, величина модуля Юнга опускается ниже значений, полученных путем усреднения Ройсса.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что ИПД приводит к формированию в образцах отчетливо выраженной анизотропной структуры. Анизотропия упругих свойств однофазного материала может быть обусловлена образованием кристаллографической текстуры. Наиболее вероятными механизмами значительного изменения модуля Юнга на различных этапах обработки образцов могут быть следующие:

образование выраженной аксиальной кристаллографической текстуры <111> в результате применения использованной схемы ИПД;

вытеснение текстуры <111>, доминирующей после деформации, аксиальной текстурой отжига <001>;

формирование окончательной кристаллографической текстуры отжига <112> и/или образование квазиизотропного поликристаллического состояния (следует отметить, что величина модуля Юнга E<112> « ECGFA, т.е. в экспериментах по определению модуля Юнга меди различить эти два состояния практически невозможно).

Высказанные предположения подтверждаются данными текстурного анализа, проведенного в [0]. Согласно [0], изученные в настоящей работе образцы можно представить в виде композитного материала, составленного из расположенных вдоль оси нагружения волокон различной ориентации: с текстурой <111>, с текстурой <001> и периферийной области, в которой либо доминирует ориентация <112>, либо наблюдается квазиизотропное состояние. При этом вычисление усредненного модуля Юнга упругости текстурированного материала можно произвести по правилу смесей:

E=Е .

(4)

где Ei - модули Юнга и Ц - объемные доли текстурных компонент.

Если m - объемная доля периферийной зоны, E - измеренное после отжига при Tann значение модуля Юнга, то для объемной доли n<111> , занимаемой кристаллографической текстурой <111>, можно записать:

n<111>

E - mECGFA - (1 - m)E<001>

E <ш>

-E

<001>

(5)

Расчет согласно (5) показывает, что если периферийная зона занимает около 20% объема образца, текстуры <111> и <001> занимают около 62 % и 18 % объема образца, соответственно. После отжига образцов при 410 °С эти доли составляют 3.2 % и 76.8 % (в предположении, что m остается неизменным).

Выводы. Поведение упругих характеристик образцов УМЗ меди, полученных различными методами ИПД, является существенно различным. В отличие от РКУП-обработанной УМЗ меди, в образцах, полученных путем гидроэкструзии и волочения, выявлено существенное (~ 20 %) увеличение модуля Юнга по сравнению с хорошо отожженными образцами.

При изотермических отжигах до Tann = 150 °C модуль Юнга дополнительно возрастает. При более высоких Tann наблюдается сначала слабое, а при Tann > 210 °С - катастрофическое падение модуля Юнга до значений на 35 % меньших, чем в хорошо отожженных образцах.

70

Сопоставление полученных результатов с данными текстурного анализа показывает, что аномальное большие значения модуля Юнга объясняются образованием при волочении преимущественной аксиальной кристаллографической текстуры <111>. Значительное уменьшение E при отжиге обусловлено вытеснением текстуры <111> текстурой <001> по мере повышения температуры отжига.

Литература

Буренков Ю.А., Никаноров С.П., Смирнов Б.И., Копылов В.И. Восстановление модуля Юнга при отжиге наноструктурного ниобия, полученного в условиях интенсивной пластической деформации // ФТТ. - 2003. - Т. 45, вып. 11. - С. 2017-2021.

Kobelev N., Kolyvanov E., Estrin Y. Temperature dependence of sound attenuation and shear modulus of ultra fine grained copper produced by equal channel angular pressing // Acta Mater. - 2008. - Т. 56. - С. 1473-1482.

Ватажук Е.Н., Паль-Валь Л.Н., Нацик В.Д., Тихоновский М.А., Куприянов А.А. Низкотемпературные релаксационные процессы в наноструктурном волокнистом композите Cu-Nb // ФНТ. - 2009. - Т. 35, № 5.- С. 528-536.

Golovin I.S. and Estrin Y. Mechanical spectroscopy of ultrafine grained copper // Mater. Sci. Forum. - 2011.- V. 667-669 .- 857-862.

Golovin I.S., Pal-Val P.P., Pal-Val L.N., Vatazhuk E.N., Estrin Y. The effect of annealing on the internal friction in ECAP-modified ultrafine grained copper // Solid State Phenom. - 2012. - V. 184. - P. 289-295.

Паль-Валь П.П., Паль-Валь Л.Н. Низкотемпературное внутреннее трение и стабильность нaнocтpyктypныx металлов // МиТОМ. - 2012, № 5 (683). - С. 28-32.

Нацик В.Д., Ватажук Е.Н., Паль-Валь П.П., Паль-Валь Л.Н., Москаленко В.А. Наблюдение низкотемпературных аномалий стекольного типа при изучении акустических свойств наноструктурных металлов // ФНТ.- 2013. - Т. 39, № 12. - С . 1381-1396.

Ledbetter H.M. and Naimon E.R. Elastic properties of metals and alloys. II. Copper // J. Phys. Chem. Ref. Data. - 1974. - V. 3. - P. 897-935.

Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория упругости. М.: Наука,1987.- 248 с.

Шермергор Т.Д. Теория упругости микронеоднородных сред. М.: Наука,1977.- 400 с.

Демаков С.Л., Логинов Ю.Н., Илларионов А.Г., Иванова М.А., Карабаналов М.С. Влияние температуры отжига на текстуру в медной проволоке // ФММ. - 2012. - Т. 113, № 7. - С. 1-7.

Сухорослова В.В.

Студент, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова Работа выполнена в рамках гранта РФФИ, договор № НК 14-02-31050\14 от 12 марта 2014 года.

ИМИТАЦИОННЫЙ СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ ИОНИЗИРУЮЩИМ

ИЗЛУЧЕНИЕМ

Аннотация

В работе рассматривается возможность использования специализированной установки, имитирующей воздействие вакуумного ультрафиолета

Ключевые слова: вакуумный ультрафиолет, вакуум, длина волны.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Suhoroslova V.V.

PhD, associate professor, Belgorod state technological university named after V.G. Shoukhov IMITATIVE STAND FOR TESTING OF POLYMER COMPOSITES IONIZING RADIATION

Abstract

This paper considers the possibility of using the custom installation simulating the impact of vacuum ultraviolet

Keywords: vacuum ultraviolet, vacuum, wavelength.

Полимеры нашли широкое применение в самых различных отраслях техники, в том числе в авиаракетостроении при производстве обтекателей, шпангоутов, топливных баков, систем пнемноавтоматики, наддува, терморегулирования и др. [1] В настоящее время доля полимерных композиционных материалов составляет 1,5% в денежном выражении от общего мирового рынка всех материалов.

В Белгородском государственном технологическом университете под руководством д.т.н., профессора Павленко В.И. рассматривается возможность применения полимерных материалов для авиационно-космических целей [2-11].

Для имитации воздействия агрессивных факторов космического пространства на полимерные материалы необходимо использовать специализированные установки, имитирующие воздействие агрессивных факторов космического пространства. Одна из таких установок расположена в Центре «Радиационного мониторинга» в БГТУ им. В.Г.Шухова, которая позволяет изучать влияние вакуумного ультрафиолета на перспективные полимерные композиты [12-14].

Рис. 1 - Схема специализированной установки для технологических и специальных испытаний образцов из полимеркомпозитов в условиях, приближенных к околоземному космическому пространству Облучение вакуумным ультрафиолетом (ВУФ) проводится в условиях приближенных к околоземному космическому пространству (рис.1): вакуум (давление не более 10-3 Па); температура -190 °С до +160 °С, ВУФ с длиной волны 1 = 90...115 нм, интенсивность 0,5 Вт/м2).

71

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.