Рациональные методы пластической деформации, обеспечивающие формирование ультрамелкозернистой структуры в крупнозернистых изделиях

Авторы

F.Z. Utyashev ¹ , A.V. Botkin ¹ , E.P. Volkova ¹ , R.Z. Valiev ¹

¹ Уфимский университет науки и технологии, Уфа, 450076, Россия

10.17586/2687-0568-2024-6-1-12-23

Rev. Adv. Mater. Technol., 2024, vol. 6, no. 1, pp. 12–23

Аннотация

На основе особенностей механики пластической деформации и физической мезомеханики рассмотрены процессы и предложены технологические схемы их реализации, обеспечивающие формирование ультрамелкозернистой структуры в осесимметричных изделиях больших размеров. В качестве методов подготовки такой структуры взята деформация крупнозернистых материалов в температурно-скоростных условиях сверхпластической деформации и методы интенсивной пластической деформации. Все эти деформации являются большими, их осуществляют с невысокими гидропрессовыми скоростями, но при разных температурах: в режиме сверхпластичности при горячей, а в режиме интенсивной пластической деформации при теплой или холодной температуре деформации. Первый режим позволяет измельчать зерна до микрокристаллических размеров 1–10 мкм, и такой материал приобретает возможность уже деформироваться в состоянии сверхпластичности, т.е. при растяжении с небольшим сопротивлением деформации и с большим удлинением. Второй режим, т.е. интенсивная пластическая деформация, измельчает зерна до субмикро- (1÷0.1 мкм) и наноразмеров менее 0.1 мкм, придавая, тем самым, металлическим материалам рекордную конструкционную прочность, а также возможность использовать обработку в расширенных температурно-скоростные условиях сверхпластической деформации в сравнении с микрокристаллической структурой.

Ключевые слова

ультрамелкозернистая структура; свехпластическая деформация; интенсивная пластическая деформация; сдвиговая и ротационная деформации; кручение с осадкой или с растяжением

Ссылки

1.    O.A. Kaibyshev, F.Z. Utyashev, Superplasticity: Microstructural Refinement and Superplastic Roll Forming, Futurepast, Arlington, VA, USA, 2005, 386 p.
2.    R.Z. Valiev, A.P. Zhilyaev, T.G. Langdon, Bulk Nanostructured Materials: Fundamentals and Applications, John Wiley & Sons, Inc., 2013.
3.    O.A. Kaibyshev, Plasticity and superplasticity of metals, Metallurgiya, Moscow, 1975 (in Russian).
4.    I.I. Novikov., V.K. Portnoy, Superplasticity of alloys with ultrafine grains, Metallurgiya, Moscow, 1981.
5.    R.Z Valiev, R.K Islamgaliev, I.V Alexandrov, Bulk nanostructured materials from severe plastic deformation, Progress in Materials Science, 2000, vol. 45, no. 2, pp. 103-189.
6.    R.Z. Valiev, I.V. Aleksandrov, Bulk nanostructured metallic materials: preparation, structure and properties, Akademkniga, Moscow, 2007 (in Russian).
7.    L.I. Sedov, Continuum Mechanics, Volume 1, Nauka, Moscow, 1970 (in Russian).
8.    F.Z. Utyashev, R.Z. Valiev, G.I. Raab, A.K. Galimov, Strain Accumulated during Equal-Channel Angular Pressing and Its Components, Russian Metallurgy (Metally), 2019, vol. 2019, no. 4, pp. 281-289.
9.    F.Z. Utyashev, Y.E. Beygelzimer, R.Z. Valiev, Large and Severe Plastic Deformation of Metals: Similarities and Differences in Flow Mechanics and Structure Formation, Advanced Engineering Materials, 2021, vol. 23, no. 7, art. no. 2100110.
10.    V.V. Rybin, Large plastic deformations and fracture of metals, Metallurgiya, Moscow, 1986 (in Russian).
11.    A.E. Romanov, A.L. Kolesnikova, Application of disclination concept to solid structures, Progress in Materials Science, 2009, vol. 54, no. 6, pp. 740-769.
12.    A.P. Zhilyaev, A.I. Pshenichnyuk, F.Z. Utyashev, G.I. Raab, Superplasticity and Grain Boundaries in Ultrafine-Grained Materials, Second Edition, Woodhead Publishing, Duxford, UK, 2020.
13.    O.A. Kaibyshev, F.Z. Utyashev, Superplasticity, structure refinement and processing of hard-to-deform alloys, Nauka, Moscow, 2002 (in Russian).
14.    O.M. Smirnov, A.N. Ershov, V. Kropotov, Effect of combined loading on stamping parameters of flat disks in state of superplasticity, Kuznechno-Shtampovochnoe Proizvodstvo, 1997, no. 1, pp. 7-9 (in Russian).
15.    R.L. Athey, J.B. Moore, Progress Report on the GatorisingTM Forging Process, SAE Technical Paper 751047, National Aerospace Engineering and Manufacturing Meeting, Los Angeles, 1975.
16.    R. Athey, J. Moore, Processing for integral gas turbine disc/blade component, US Patent No. US3741821A, 1973.
17.    Ch. Sims, V. Hagel, Heat-resistant alloys, Metallurgiya, Moscow, 1976 (in Russian).
18.    K.A. Padmanabhan, R.A. Vasin., F.U. Enikeev, Superplastic flow: phenomenology and mechanics, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, Germany, 2001, 363 p.
19.    R.Yu. Sukhorukov, N.F. Koshchavtsev, F.Z. Utyashev, V.A. Valitov, A.R. Ibragimov, Form for hot deformation of gas turbine engine disc, Russian Patent No.RU216591U1, 2022.
20.    F.Z. Utyashev, O.A. Kaibyshev, O.R. Valiakhmetov, Method for working blanks of metals and alloys, Russian Patent No.RU2159162C2, 1998.
21.    V.L. Kolmogorov, Mechanics of metal forming, Metallurgiya, Moscow, 1986 (in Russian).
22.    J. Friedel, Dislocations, Mir, Moscow, 1967 (in Russian).
23.    O.A. Kaibyshev, G.A. Salishchev, R.M. Galeev, R.Ya. Lutfullin, O.R. Valiakhmetov, Method of treatment of titanium alloys, Russian Patent No.RU2134308C1, 1996.
24.    D.A. Hughes, N. Hansen, Microstructure and strength of nickel at large strains, Acta Materialia, 2000, vol. 48, no. 11, pp. 2985-3004.
25.    V.V. Rybin, Patterns of formation of mesostructures during developed plastic deformation, Voprosy Materialovedeniya, 2002, no. 1(29), pp. 11-33 (in Russian).
26.    J. Martin, R. Doherty, Stability of the microstructure of metal systems, Atomizdat, Moscow, 1978 (in Russian).
27.    I.A. Ditenberg, A.N. Tyumentsev, A.V. Korzikov, E.A. Korznikova, Evolution of the microstructure of nickel during deformation by torsion under pressure, Physical Mesomechanics, 2012, vol. 15, no. 5, pp. 59-68 (in Russian).
28.    A.N. Tyumentsev, I.A. Ditenberg, A.D. Karataev, K.D. Denisov, Evolution of crystal lattice curvature in metallic materials at meso and nanostructural levels of plastic deformation, Physical Mesomechanics, 2013, vol. 16, no. 3, pp. 61-77 (in Russian).
29.    F.Z. Utyashev, Modern methods of intense plastic deformation: textbook, UGATU, Ufa, 2008 (in Russian).
30.    F.Z. Utyashev, G.I. Raab, Deformation methods for the production and processing of ultrafine-grained and nanostructured materials, Ufa, Gilem, NIK Bashk. Encycl., 2013.
31.    V.M. Segal, V.I. Reznikov, V.I. Kopylov, D.A. Pavlik, V.F. Malyshev, Processes of plastic structure formation of metals, Navuka i tekhnika, Minsk, 1994.
32.    M.A. Shtremel, Strength of Alloys, Part 1: Lattice Defects: Textbook for universities in the specialties "Physics of Metals", "Metal Science and Heat Treatment of Metals", MISIS Publishing House, Moscow, 1999 (in Russian).

Том 6, № 1

Страницы 12-23

Файлы

текст статьи

аннотация

XML файл

История

Поступила в редакцию: 14 Марта 2024

Принята: 20 Марта 2024

Доступна онлайн: 31 Марта 2024

© 2024 ITMO University.
This is an open access article under the terms
of the CC BY-NC 4.0 license.
Metadata is available under the terms of the CC BY 4.0 license