Введение к работе
Актуальность проблемы. Использование эффекта сверхпластичности (СП) на практике позволяет не только интенсифицировать существующие технологические процессы, но и создает основу для разработки принципиально новых методов упрочнения и модификации различных конструкционных материалов. С этой точки зрения особый интерес представляют исследования сверхлластичности у сплавов, имеющих широкое применение в приборо- и машиностроении. Однако технологические трудности, встречающиеся при подготовке мелкозернистых структур, необходимых для реализации структурной сверхпластичности (ССП), выступают сдерживающим фактором при внедрении эффекта СП в реальное производство. Применяемые для этой цели способы предварительной обработки включают значительные пластические деформации и рекристаллизационный отжиг в двухфазной области. При этом, как правило, создаются условия для протекания комплексных непрерывных реакций и формирования структур микродуплексного типа, проявляющих высокие СП свойства. Другой тип комплексных реакций, таких как реакция рекристаллизации и прерывистого выделения фаз, для этой цели практически не используется, хотя с их помощью можно легко приготовить ультрадисперсные структуры с размером ячеек, близким к величине зерна в СП сплавах. Отсутствие данных о закономерностях влияния внутреннего строения ячеек прерывистого распада на эволюцию структуры и текстуры при СП ограничивает возможности выбора и оптимизации заключительной обработки готовых изделий.
Сходство состояния высокоугловых границ в момент зарождения и роста ячеек прерывистого распада с состоянием границ зерен при развитии ССП создает оригинальную основу для дальнейших теоретических и экспериментальных исследований и углубления представлений о физической природе эффекта СП. В этой связи исследования, направленные на изучение СП потенциала структур прерывистого распада представляются весьма актуальными.
Цель и задачи работы. Целью настоящей работы является выявление СП потенциала структур прерывистого распада различной морфологии, разработка оптимальных режимов обработки сплавов с прерывистым типом распада до и после СП деформации, выявление закономерностей влияния внутреннего строения ячеек прерывистого распада на эволюцию структурного состояния материала при СП, а также исследование влияния предварительной деформации на кинетику и морфологию комплексных прерывистых реакций и проявление СП. Научная новизна. 1.Впервые показана способность структур прерывистого распада к проявлению высоких СП свойств с показателями относительного удлине-
ния 5>900% и возможность применения комплексных прерывистых реакций для подготовки структур с высокими СП свойствами.
2.Найден новый тип двухфазной структуры с частицами пластинчатой формы, проявляющей СП свойства, весьма близкие к показателям микродуплексных структур.
3.Впервые установлено образование при СП деформации аксиальной текстуры типа <110> в сплаве с ЩК решеткой.
4.Выявлена немонотонная зависимость показателей СП от степени предварительной деформации и их связь с типом дислокационной структуры, формирующейся при прокатке закаленных образцов.
5.Разработана методика определения оптимального интервала температур СП по скорости роста ячеек прерывистого распада.
б.Обнаружено аномальное снижение показателей пластичности на кривой 8-Т в области пика СП у образцов с исходной фрагментированной дислокационной структурой.
7.Построена схема иерархии масштабных уровней СП деформации и определены основные элементы структуры на этих уровнях.
8.Разрабоганы способы упрочнения изделий из сплава 36НХТЮ после СП обработки.
Научная и практическая значимость работы состоит в том, что найденные закономерности проявления эффекта СП у структур прерывистого распада позволяют оптимизировать способы и методы предварительной обработки многочисленного класса дисперсионно-твердеющих сплавов для инициирования СП, а также расширить с позиции мезомеханики структурно-неоднородных сред представления о физической природе эффекта СП. Установленные закономерности влияния исходной морфологии ячеек прерывистого распада на структуру и тип текстуры, формирующихся при СП деформации, открывают новые возможности дополнительного управления механическими свойствами готовых изделий. Практическое значение имеют и рекомендации по переводу промышленного сплава 36НХТЮ в СП состояние и его упрочнению после СП деформации. В целом, полученные результаты представляют оригинальную основу для дальнейших экспериментальных и теоретических исследований в области физики СП, а также создания новых конструкционных материалов. На защиту выносятся:
- основополагающая роль реакции рекристаллизации и прерывистого выделения стабильной фазы в проявлении эффекта сверхпластичности в закаленном сплаве 36НХТЮ; -схема иерархии масштабных уровней при сверхпластической деформации сплава 36НХТЮ;
-сдвиговая неустойчивость основных элементов структуры и формирование аксиальной текстуры при сверхпластической деформации аустенитных сплавов;
-физическая природа аномальной зависимости сверхпластических свойств сплава 36НХТЮ от температуры испытаний при повышенных скоростях растяжения, подвергнутого в закаленном состоянии глубокой предварительной деформации;
-схемы упрочняющих обработок и применимость реакции прерывистого выделения избыточных фаз для упрочнения дисперсионно-твердеющих сплавов после сверхпластической деформации. Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения и приложения. Содержит 213 страниц, иллюстрирована 11 таблицами и 52 рисунками. Текстовая часть изложена на 169 страницах. Список цитированной литературы включает 255 наименований.