Визначення впливу дефектної структури на характеристики міцності і термічної стабільності АМС типу метал-металоїд. Дослідження температурних залежностей мікротвердості матеріалу різного складу. Структура високотемпературної надпровідної композиції.
Аннотация к работе
Мета даного дослідження - встановити вплив наномірних елементів структури на особливості механізмів деформації та руйнування матеріалів різних класів. У відповідності з цим були поставлені наступні задачі: Визначити вплив дефектної структури на характеристики міцності і термічної стабільності АМС типу метал-металоїд, а саме: провести детальне дослідження температурних залежностей мікротвердості АМС різного складу; проаналізувати вплив окремих легуючих елементів (B, Si, Cr, Ni, Cu, Nb) на характеристики міцності і пластичності АМС на основі системи Fe - B. Вивчити особливості структури високотемпературної надпровідної композиції YBA2Cu3O7-x ZRO2 і її впливу на температурну залежність міцності і пластичності матеріалу, для чого: вивчити температурну залежність міцності і пластичності ВТНП кераміки YBA2Cu3O7-x ZRO2 з концентрацією діоксиду цирконію 10, 15 і 18 ваг.%; в ідентичних умовах в широкому інтервалі температур (77 - 900 К) вивчена температурна залежність твердості великої кількості АМС різного складу, завдяки чому встановлено вплив окремих легуючих елементів (B, Si, Cr, Ni, Cu, Nb) на температуру зміни гомогенного механізму деформації гетерогенним, температуру кристалізації, термічну і атермічну складові твердості, активаційний об‘єм і енергію активації руху дислокацій в області низьких температур;У вступі обгрунтована актуальність роботи, сформульовані мета і задачі дослідження, обгрунтована його наукова новизна та практична цінність.Для встановлення зв‘язку між твердістю та іншими механічними характеристиками для сплаву Fe80B20 проведено також вивчення температурних залежностей пластичності epl, напруги руйнування sf та межі плинності ss методом випробувань на розтяг. При температурах вище Та для більшості сплавів спостерігається немонотонна залежність мікротвердості від температури. 2) дозволяє відзначити наступні характерні температури: Tdb1 - температура першого в‘язко-крихкого переходу, що відповідає появі макроскопічної пластичності АМС; Т - характеристична температура деформації - температура що передує Tdb1 при зниженні Т і характеризується початком різкого зростання твердості; Кожний з таких дефектів у відповідності з моделлю неперервного спектру енергій активації (AES-модель) може бути охарактеризований певною енергією активації, що відповідає висоті енергетичного бар‘єру, подолання якого необхідне для початку міграції дефекту по об‘єму матеріалу чи його трансформації.Удосконалені методики дослідження температурних залежностей механічних характеристик аморфних металічних сплавів, що дозволило виявити нові особливості впливу температури на твердість цих матеріалів. Комплекс методик і обладнання, розроблене для вивчення характеристик міцності і пластичності стрічок АМС, застосовано для детального дослідження механічних властивостей швидкозагартованих сплавів Al - Sc без їх попереднього компактування. Показано, що реалізація більш тонкої мікроструктури (як за рахунок підвищення швидкості охолодження розплаву для металічних сплавів, так і за рахунок легування разом із спеціальними умовами синтезу для ВТСП кераміки) призводить до появи особливостей механічній поведінки, які у випадку розглянутих матеріалів суттєво покращують експлуатаційні характеристики останніх. В ідентичних умовах в широкому діапазоні температур проведено детальне вивчення температурної залежності мікротвердості значної кількості АМС різного складу, завдяки чому вперше зафіксовано вплив структурної релаксації на температурну залежність твердості АМС типу метал-металоїд. Завдяки адгезійним властивостям цієї фази має місце зміцнення ВТНП композиції в області низьких температур, а при високих температурах з‘являється можливість пластичної деформації без порушення суцільності матеріалу за механізмом міжзеренного ковзання.
План
2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вывод
Удосконалені методики дослідження температурних залежностей механічних характеристик аморфних металічних сплавів, що дозволило виявити нові особливості впливу температури на твердість цих матеріалів. Комплекс методик і обладнання, розроблене для вивчення характеристик міцності і пластичності стрічок АМС, застосовано для детального дослідження механічних властивостей швидкозагартованих сплавів Al - Sc без їх попереднього компактування.
Показано, що реалізація більш тонкої мікроструктури (як за рахунок підвищення швидкості охолодження розплаву для металічних сплавів, так і за рахунок легування разом із спеціальними умовами синтезу для ВТСП кераміки) призводить до появи особливостей механічній поведінки, які у випадку розглянутих матеріалів суттєво покращують експлуатаційні характеристики останніх.
В ідентичних умовах в широкому діапазоні температур проведено детальне вивчення температурної залежності мікротвердості значної кількості АМС різного складу, завдяки чому вперше зафіксовано вплив структурної релаксації на температурну залежність твердості АМС типу метал-металоїд.
Запропонована модель для пояснення особливостей механічної поведінки АМС в області високих температур, що базується на уявленнях про неперервний спектр енергій активації дефектів типу «вільного об‘єму». Проведено уточнення узагальненої схеми температурної залежності характеристик міцності і пластичності АМС.
Відзначено, що температурна залежність твердості АМС в області низьких температур відповідає такій для ОЦК металів і ковалентних кристалів. На цій підставі для аналізу залежностей HV(T) досліджених АМС у низькотемпературній області застосована модель пластичної деформації, викликаної термоактивованим рухом дислокацій, і розраховані енергії активації і активаційні об‘єми для 17 АМС різного складу.
Проаналізовано вплив окремих легуючих елементів (B, Si, Cr, Ni, Cu, Nb) на характеристики міцності і термічної стабільності АМС на основі системи Fe - B.
Показано, що легування ВТНП кераміки YBA2Cu3O7-x діоксидом цирконію призводить до формування у зернограничній області матеріалу наноструктурної цирконієвої фази. Завдяки адгезійним властивостям цієї фази має місце зміцнення ВТНП композиції в області низьких температур, а при високих температурах з‘являється можливість пластичної деформації без порушення суцільності матеріалу за механізмом міжзеренного ковзання.
Показано, що застосування надшвидкого загартування до сплавів Al - Sc дозволяє щонайменше у 5 разів підвищити концентрацію скандію у пересиченому твердому розчині, при розпаді якого утворюється надзвичайно рівномірна нанофазна композиція у вигляді мікрокристалічної матриці (твердого розчину скандію а алюмінії) з наномірнимі включеннями інтерметаліду Al3Sc.
Швидкозагартовані сплави Al - Sc завдяки формуванню мікрокристалічної нанофазної структури як у вихідному, так і в компактованому стані характеризуються надзвичайно високими для малолегованих сплавів алюмінію показниками міцності (твердість до 1800 МПА, межа плинності до 470 МПА).
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ СТАТЕЙ
1. Пан С. В., Слипенюк А. Н., Варюхин В. Н., Самелюк А. В. Структура, закономерности деформации и разрушения высокотемпературного сверхпроводящего металлооксида YBA2Cu3O7-x ZRO2 // Металлофизика и новейшие технологии. - 1997. - №3. - С. 55-60.
2. Пан С. В., Слипенюк А. Н. Влияние структурной релаксации на температурную зависимость микротвердости аморфных металлических сплавов. // Металлофизика и новейшие технологии. - 1998. - №1. - С. 46-54.
3. Пан С. В., Слипенюк А. Н., Куприн В. В., Мильман Ю. В., Трой Тек В. Влияние концентрации скандия на особнности структуры и твердость быстрозакаленных сплавов Al-Sc. // Металлофизика и новейшие технологии. - 1998. - №5. - С. 64-66.
4. Пан С. В., Мильман Ю. В., Слипенюк А. Н., Куприн В. В. Влияние быстрой закалки на структуру и прочностные характеристики алюминия, легированного скандием. // Доповіді НАН України. - 1998. - №10. - С. 117-121.
5. Pan S., Slipenyuk A., Danilyuk V. Plastic deformation of bulk YBACUO ceramics doped with ZRO2 // Plastic Deformation of Ceramics. - Plenum Publ. Corp., N.Y. - 1995. - P. 119-130.
6. Сліпенюк О.М. Вплив температури на структуру, механізми деформації і механічні властивості аморфних і нанофазних матеріалів.- Рукопис.