Особенности дефектообразования в ультрамелкозернистых сплавах при наводороживании

Введение 3
1. Деформационное поведение УМЗ материалов 5
2. Сверхпластичность УМЗ материалов 11
3. Водород в УМЗ материалах 14
Заключание 21
Список используемой литературы: 22

Весь текст будет доступен после покупки

В настоящее время водород присутствует во многих технологических и эксплуатационных процессах и существенно влияет на характеристики элементов конструкции. Главной особенностью является стремление его к распределению и скоплению в наиболее напряженных участках материала. Таким образом, водород увеличивает вероятность образования пор и, как правило, разрушение материала.
Водород в металлах имеет возможность находиться в состояниях: растворяться в объеме, адсорбироваться на поверхности, скапливаться в микропорах и образовывать гидриды, а также взаимодействовать с легирующими элементами. Состояние водорода в металле и его распределение и концентрация зависит, прежде всего, от кристаллической структуры. Известно, что уменьшение размеров зерен способствует увеличению скорости сорбции водорода поликристаллами и, как следствие, повышению водородной хрупкости. Ультрамелкозернистые (УМЗ) материалы, полученные методами интенсивной пластической деформации (ИПД), характеризуются большой протяженностью и высокой диффузионной проницаемостью неравновесных границ зерен.
Также водород является стабилизатором ?-фазы и имеет высокую растворимость в ней и практически не растворяется в ?-фазе. Под действием водорода происходит не только увеличение количества ?-фазы, но и перераспределение основных легирующих элементов. В условиях пластической деформации появляется большое количество дефектов, которые при дегазации являются предпочтительными центрами зарождения частиц ?-фазы.
Водород может снизить температуру ?>? перехода, в результате объемная доля ?-фазы увеличивается. Особенностью ?–фазы является большее наличие систем скольжения, она более легко деформируется при высоких температурах. За счет этого имеет место эффект пластификации и снижение напряжения деформации. Кроме того, водород не только может вызвать новую систему скольжения, но ещё и содействовать увеличению подвижности дислокаций и росту числа дислокаций; приводить к тому, что большее число дислокаций будет участвовать в процессе скольжения, что облегчит процесс пластической деформации. Это также содействует пластичности при высоких температурах; водород может увеличить динамический эффект рекристаллизации, помогает улучшить пластичность и уменьшить сопротивление деформации [1, 2]
Целью данной курсовой работы является рассмотрение особенностей образования дефектов в УМЗ материалах при наводораживании.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Деформационное поведение УМЗ материалов

В настоящее время наиболее перспективными методами повышения механических свойств поликристаллов является измельчение зерен до нано – и/или субмикронного размера. Эффективным способом получения материала с такой структурой является ИПД. Такие методы позволяют получать УМЗ структуру в объемных образцах и заготовках без нарушения сплошности материала. УМЗ структура имеет большую объемную долю границ зерен (ГЗ) по сравнению с крупнозернистой (КЗ) структурой, а также обладает специфической структурой, которая характеризуется высокой концентрацией дефектов (точечных и линейных) в границах зерен и вблизи них.
Уже первые электронномикроскопические исследования (рисунок 1) показали, что ГЗ в УМЗ металлах находятся в неравновесном состоянии и являются источниками внутренних напряжений. В зернах источники напряжений (дислокации) отсутствуют [3].

Весь текст будет доступен после покупки

1. Колочев Б. А. Водородная хрупкость цветных металлов // М. : Металлургия. – 1966. – 256 c.
2. Валиев Р. 3., Александров И. В. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией // М.: Логос. – 2000. – 272 с.
3. Valiev R. Z., Korznikov A. V., Mulyukov R. R. Structure and properties of ultrafine-grained materials produced by severe plastic deformation // Materials Science and Engineering: A. – 1993. – Т. 168. – № 2. – С. 141-148.
4. Bay B. et al. Overview no. 96 evolution of fcc deformation structures in polyslip //Acta metallurgica et materialia. – 1992. – Т. 40. – №. 2. – С. 205-219.
5. Сарафанов Г. Ф., Перевезенцев В. Н. Закономерности деформационного измельчения структуры металлов и сплавов // Нижний Новгород. – 2007. – 96 с.
6. Saitova L. et al. Enhanced superplastic deformation behavior of ultrafine-grained Ti-6Al-4V alloy // Materialwissenschaft und Werkstofftechnik: Entwicklung, Fertigung, Prufung, Eigenschaften und Anwendungen technischer Werkstoffe. – 2008. – Vol. 39. – № 4-5. – P. 367-370.
7. Gallego J. et al. Microstructural characterization of Ti-6Al-7Nb alloy after severe plastic deformation // Materials Research. – 2012. – Vol. 15. – № 5. – P. 786-791.
8. Мазурский М. И., Мурзинова M. A., Салищев Г. А.,
Афоничев Д. Д. Использование водородного легирования для формирования субмикрокристаллической структуры в двухфазных титановых сплавах // Металлы. 1995. – № 6. – С.83 – 88.
9. Грабовецкая Г. П. и др. Влияние легирования водородом на деформационное поведение и локализацию пластической деформации на макромасштабном уровне субмикрокристаллического титанового сплава Ti-6Al-4V // Физическая мезомеханика. – 2006. – Т. 9. – № S1. – C. 102 – 104.
10. Степанова Е.Н., Грабовецкая Г.П., Забудченко О.В., Мишин И.П. Деформационное поведение субмикрокристаллического сплава Ti-6Al-4V, легированного водородом // Известия высших учебных заведений. Физика. – 2011. – Т. 54. – № 6. – С. 67-73.
11. Мурзинова М. А., Салищев Г. А., Афоничев Д. Д. Сверхпластичность титанового сплава ВТ6, легированного водородом, с субмикрокристаллической структурой // Физика металлов и металловедение. – 2007. – Т. 104. – № 2. – С. 204-211.
12. Ratochka I. V. et al. Influence of Annealing on the Structure and Mechanical Properties of Ultrafine-Grained VT22 Titanium Alloy // Russian Physics Journal. – 2019. –Vol. 62. – № 8. – P. 1322-1329.
13. Панин П. В., Лукина Е. А., Алексеев Е. Б. Влияние легирования водородом на структуру и фазовый состав листовых полуфабрикатов из титанового сплава ВТ23 // Труды ВИАМ. – 2018. – № 7 (67).
14. Новиков И. И., Портной В. К. Сверхпластичность сплавов с ультрамелким зерном // М. : Металлургия. – 1981. – 168 с.
15. Gifkins R. C. Grain-boundary sliding and its accommodation during creep and superplasticity // Metallurgical Transactions. – 1976. – Vol. 7A, № 8. –P. 1225–1232.
16. Matsumoto H., Velay V., Chiba A. Flow behavior and microstructure in Ti–6Al–4V alloy with an ultrafine-grained ?-single phase microstructure during low-temperature-high-strain-rate superplasticity // Materials & Design. – 2015. – Vol. 66. – P. 611-617.
17. Grabovetskaya G. P. et al. Effect of hydrogen on the development of superplastic deformation in the submicrocrystalline Ti–6Al–4V alloy // Materials Science Forum. – Trans Tech Publications Ltd, 2016. – Vol. 838. – P. 344-349.
18. Li X. et al. Effect of hydrogen on the microstructure and superplasticity of Ti-55 alloy // International Journal of Hydrogen Energy. – 2017. – Vol. 42. – № 9. – P. 6338-6349.
19. Merson E., Merson D., Vinogradov A. ACOUSTIC EMISSION MONITORING OF FRACTURE PROCESS STAGES IN HYDROGEN EMBRITTLED HIGH-CARBON STEEL // Journal of Acoustic Emission. – 2014. – Vol. 32.
20. Merson E. D. et al. Effect of strain rate on acoustic emission during hydrogen assisted cracking in high carbon steel // Materials Science and Engineering: A. – 2012. – Vol. 550. – P. 408-417.
21. Мельников Е. В. и др. Структурно-фазовые превращения в стали 08Х18Н10Т при комбинировании прокатки с легированием водородом //Вектор науки Тольяттинского государственного университета. – 2013. – № 3. – С. 220-222.
22. Hirth J. P. Effects of hydrogen on the properties of iron and steel // Metallurgical Transactions A. – 1980. – Vol. 11. – № 6. – P. 861-890.
23. Дударев Е. Ф. и др. Деформационное поведение и механические свойства ультрамелкозернистого титана, полученного методом равноканального углового прессования // Металлы. – 2004. – № 1. – С. 87-96.
24. Грабовецкая Г. П., Забудченко О. В., Мишин И. П. Деформационное поведение субмикрокристаллического титана при ползучести // Деформация и разрушение материалов. – 2013. – № 1. – С. 26-33.
25. Laptev R. et al. Positron Spectroscopy of Hydrogen-Loaded Ti-6Al-4V Alloy with Different Defect Structure // Acta Physica Polonica, A. – 2020. – Vol. 137. – № 2.
26. Stepanova E. et al. Effect of hydrogen on the structural and phase state and defect structure of titanium alloy // AIP Conference Proceedings. – AIP Publishing LLC, 2016. – Vol. 1772. – № 1. – P. 030016.
27. Mine Y., Tachibana K., Horita Z. Grain-boundary diffusion and precipitate trapping of hydrogen in ultrafine-grained austenitic stainless steels processed by high-pressure torsion // Materials Science and Engineering: A. – 2011. – Vol. 528. – № 28. – P. 8100-8105.
28. Iwaoka H., Arita M., Horita Z. Hydrogen diffusion in ultrafine-grained palladium: Roles of dislocations and grain boundaries // Acta Materialia. – 2016. – Vol. 107. – P. 168-177.

Весь текст будет доступен после покупки