Нанотехнологии в металлургии
жүктеу/скачать 0.95 Mb.
|
| Рисунок 4.6 - Технологическая схема ИПД ковкой
Таким образом, к настоящему времени методы ИНД активно развиваются как способы, предназначенные для получения наноструктур в массивных образцах из различных металлов и сплавов. Тем нс менее, вопрос о получении массивных заготовок большого размера и более однородных по микроструктуре остается весьма актуальным. Актуальны также проблемы разработки новых технологически более эффективных схем ИНД, совершенствования оснастки и расширения номенклатуры материалов, в которых можно сформировать наноструктурное состояние. РК'У-преесование как метод получения СМК и НК- материалов К настоящему моменту из всех способов, представленных в таблице 4.1, широкое распространение получили только два: кручение под высоким давлением (наковальни Бриджмена) и РКУ-прессование. Существенным недостатком первого способа является то, что образцы, полученные И11Д кручением, имеют форму дисков с максимальным размером 10-20 мм и толщиной 0,2—0,5 мм. Этот факт сужает область применения метода и ограничивает его только научными исследованиями в области больших сдвиговых деформаций. Принципиально иные возможности демонстрирует второй способ. Получив широкую известность, РКУ-прессование вызвало значительный интерес в кругах специалистов. Однако основная активность все еще сосредоточена в области исследований. В то же время технологическое развитие процесса способствует его коммерциализации и внедрению в промышленность. Как способ обработки материалов процесс РКУ-прессования был предложен В.М. Сегалом в 1972 г. Схема процесса представлена на рисунке 4.7. Идея процесса РКУ-прессования состоит в следующем. Образец прессуется через матрицу, содержащую два пересекающихся канала, имеющих одинаковое поперечное сечение. В результате деформируемый образец сохраняет свои геометрические размеры практически неизменными, и существует возможность многократного повторения операции. В начале 1990-х годов Р.З. Валиевым с соавторами данный способ был развит и впервые применен как метод ИПД для получения структур с субмикрокристаллическим и нанометрическим размером зерен. В описанных экспериментах исходные заготовки с круглым или квадратным поперечным сечением вырезали из прутков длиной от 70 до 100 мм. Диаметр поперечного сечения или его диагональ, как правило, не превышали 20 мм. «о При реализации РКУ-прессования заготовка неоднократно продавливается в специальной оснастке через два канала с одинаковыми поперечными сечениями, пересекающимися обычно под углом 90°. При необходимости в случае трудно деформируемых материалов деформация осуществляется при повышенных температурах. Когда внешний угол (р =0°, а внутренний угол ф произволен (рисунок 4.8) приращение степени деформации Де* при сдвиге в ходе каждого прохода через каналы может быть рассчитано с использованием выражения: 2 <р (13) ЖСв(2У здесь Р — приложенное давление; У — напряжение течения деформируемого материала. Поскольку при РКУ-прессовании заготовка продавливается через пересекающие каналы несколько раз, то общая степень деформации: eN = NAeit (14) где N - число проходов. Более общее соотношение, позволяющее рассчитывать степень деформации образца при РКУ-прессовании за N проходов, имеет вид: 1 а - ii/ = 0°; б у/ л ~ <р; в ц/ лежит между у/ - О1' к и у/ к — <р Рисунок 4.8 Принципы РКУ-прессования Из последнего соотношения следует, что при наиболее часто используемых углах <р = 90° и у/ = 20° каждый проход соответствует добавочной степени деформации, примерно равной 1. Для оценки величины гидростатического давления при РКУ- прессовании авторами этой схемы деформирования была предложена формула. Среднее гидростатическое давление, определенное по этой формуле, составляет -1500—2000 МПа. По мнению авторов, порядок этой величины в очаге деформации можно оценить исходя из того, что материал после многопроходного РКУ-прессования значительно упрочняется, но при этом не разрушается и при последующих проходах. Гидростатическое давление, обеспечивающее торможение развития несплошностей, составляет Рс ~ от~ I03 К (где от — предел текучести, К — модуль всестороннего сжатия), а давление, подавляющее всякое зарождение несплошностей, составляет/^ - 10 от — Iff2 К. Поэтому порядок давления в очаге деформации можно определить как ат <р < 10 от. Гак, например, для меди, упрочняемой при РКУ-прессовании до ат~500 МПа, гидростатическое давление в очаге деформации должно быть в пределах 0,5—5 ГГ 1а. В процессе РКУ-прессования между каждым последующим проходом существует возможность поворота заготовки вокруг се продольной оси; тем самым создается возможность осуществления различных маршрутов деформирования. Для изучения эволюции микроструктуры в процессе РКУ-прессования используются четыре маршрута (рисунок 4.9). Маршрут А: заготовку не поворачивают в процессе деформирования; маршрут Вс: заготовку поворачивают между проходами по часовой стрелке на 90°; маршрут ВЛ: заготовку поворачивают между проходами сначала на 90° по часовой стрелке, затем против часовой; маршрут С: заготовку поворачивают между проходами на 180°. жүктеу/скачать 0.95 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|