Закономірності формування нанокрісталічної структури та механічних властивостей в сплавах заліза під час інтенсивної пластичної деформації
| dc.audience.department | Кафедра високотемпературних матеріалів та порошкової металургії | uk |
| dc.contributor.advisor | Білоцький, О. В. | uk |
| dc.contributor.advisor | Bilots`ky, Alecsey V. | en |
| dc.contributor.advisor | Белоцкий, А. В. | ru |
| dc.contributor.faculty | Інженерно-фізичний факультет | uk |
| dc.contributor.researchgrantor | Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут» | uk |
| dc.date.accessioned | 2017-11-02T10:00:28Z | |
| dc.date.available | 2017-11-02T10:00:28Z | |
| dc.date.issued | 2011 | |
| dc.description.abstracten | The main result of the work is the scientific conception of formation in α-Fe and it’s alloys nano- and submicrostructures under severe plastic deformation by friction (SPDF) in gas atmosphere (argon, air, ammonia). This original new method allows one to refine grain structure down to nanometre scale together with modifying the surface by dopant element. Minimum strain e necessary to produce 100 nm sized α-Fe grained structure was estimated to be about 10 with high strain rate (έ>102 s-1) in dynamic recrystallization condition. It is concluded that grain refinement process and directional mass transfer of dissolved atomic nitrogen in iron influence by each other, facilitating the evolution of deformation-induced structure and resulting in improvement of nitriding efficiency. That is why SPDF with nitrogen diffusion provides for greatest extension of deformation-induced structure, which demonstrates both the smallest stabilised grain size as well as abnormally high amount of nitrogen in grain interior. Due to the grain refinement the amount of nitrogen was recorded to become higher by 102 times than that typical for conventionally grained a-Fe[N] solid solution obtained by nitriding without deformation. Finally stabilised grain size ensured by SPDF under diffusion flow of the dissolving dopant element (nitrogen) is found to be at least smaller by factor two compared to that induced by SPD with argon gas. Scale effect of grain structure on mechanical parameters such as Young’s modulus, nanohardness and plasticity characteristic dA were detected by using nanoindentation technique. In the work the important scientific and technical problem of nanocrystalline structure formation in bcc iron subjected to severe plastic deformation by friction (SPDF) in different gas atmosphere (argon, air, ammonia) was decided. The effect of the structural state changes on the features of diffusion and phases transformations in the indicated conditions, and also on the complex of mechanical properties (Young's modulus, hardness, plasticity characteristic) of material in the nanocrystalline state is generalized. It was found the necessary conditions (temperature, strain and strain rate) to obtain the nanocrystalline structure of bcc Fe alloys during SPD by friction. It was found that SPDF combined with directional mass transfer of nitrogen results in increasing the nanohardness of sections consisted of submicro- and micrometer sized grains due to the solid solution hardening. High concentration of nitrogen in a–Fe[N]–solid solution does not influence on mechanical properties of nanocrocrystalline iron with grain sizes d < 50 nm because deformation is predominantly controlled by grain boundary sliding. These results are important both for the current basic research and for application in engineering practice. | uk |
| dc.description.abstractru | Разработан и научно обоснован новый подход к созданию способа термомеханической и термомеханикохимической обработки для эффективного измельчения зеренной структуры сплавов железа до наноразмеров при высокоэнергетических механических действиях на материал интенсивной пластической деформацией трением (ИПДТ) в газовых средах, что в отличие от существующих способов поверхностной ИПД обеспечивает формирование широких областей диспергированной структуры деформационно-диффузионного происхождения. ИПДТ, как разновидность деформационного воздействия при создании нанокристаллических материалов в сочетании с газовой атмосферой, может быть эффективным способом управления структурой и свойствами металлических материалов. Установлены и обоснованы общие закономерности диспергирования зеренной структуры сплавов на основе железа от микро- до наноразмеров при ИПДТ в газовых средах, влияния изменений зеренной и дислокационной структуры на особенности диффузии и фазовых превращений в указанных условиях, а также закономерности, обобщающие влияние полученного структурного состояния и фазового состава на механические свойства сплавов железа. Разработана научная концепция диспергирования зеренной структуры сплавов на основе железа от микро- до наноразмерного уровня в процессе интенсивной пластической деформации трением в газовых средах и получены принципиально новые научные результаты о влиянии нанокристаллического состояния на механические свойства ОЦК–металлов. Научная концепция диспергирования зеренной структуры сплавов железа заключается в необходимости одновременного выполнения следующих условий: реализации разнонаправленной деформации (в частности, сжатие со сдвигом); проведение процесса обработки в области температур динамической рекристаллизации; достижение высокой степени истинной деформации е ³ 10 и высокой скорости деформации (έ ³ 102 с -1). Управление масштабом зеренной структуры от микро- до наноразмеров достигается за счет варьирования скорости деформации при изменении степени истинной деформации в интервале от е ³ 2 до е ³ 10. Дополнительными факторами регулирования масштаба зеренної структуры является варьирование химическим составом путем насыщения примесными атомами внедрения (преимущественно азотом) без изменения фазового состава, и/или с выделением наноразмерных частиц второй фазы. Такими вторичными выделениями могут быть окислы – при обработке на воздухе, или нитриди (например, g ¢-фаза) при насыщении азотом и последующем старении/отжиге. Разработанная концепция диспергирования зеренной структуры сплавов железа позволяет измельчать структуру поверхностного слоя сплавов железа (сталей) до наноразмерного уровня в процессе ИПДТ в газовых средах при температуре динамической рекристаллизации. Установленные закономерности формирования структуры и механических свойств сплавов железа позволяют, изменяя исходный химический состав материала, газовой среды, и условия обработки, формировать структурные состояния с разным уровнем дисперсности зеренной структуры и регулируемым уровнем механических свойств (прочностью и пластичностью). | uk |
| dc.description.abstractuk | Розроблено і науково обґрунтовано новий підхід до створення способу термомеханічній та термомеханікохімічній обробки для ефективного подрібнення зеренної структури сплавів заліза до нанорозмірів при високоенергетичних механічних діях на матеріал інтенсивною пластичною деформацією тертям (ІПДТ) в газових середовищах, що на відміну від існуючих способів поверхневої ІПД забезпечує формування широких областей диспергованої структури деформаційно-дифузійного походження. ІПДТ, як різновид деформаційного впливу при створенні наноструктурних матеріалів в поєднанні з газовою атмосферою, може бути ефективним способом управління структурою і властивостями металевих матеріалів. Встановлено і обґрунтовано загальні закономірності диспергування зеренної структури сплавів на основі заліза від мікро- до нанорозмірів пыд час ІПДТ в газових середовищах, вплив змін зеренної і дислокаційної структури на особливості дифузії і фазових перетворень у вказаних умовах, а також закономірності, які узагальнюють вплив отриманого структурного стану і фазового складу на механічні властивості сплавів заліза. Розроблено наукову концепцію диспергування зеренної структури сплавів на основі a-заліза від мікро- до нанорозмірного рівня в процесі інтенсивної пластичної деформації тертям в газових середовищах та отримано принципово нові наукові результати про вплив нанокристалічного стану на механічні властивості ОЦК–металів. Наукова концепція диспергування зеренної структури сплавів заліза полягає в необхідності одночасного виконання наступних умов: реалізації різноспрямованої деформації (зокрема, стиск зі зсувом); проведення процесу обробки у області температур динамічної рекристалізації; досягнення високого ступеня дійсної деформації е ³ 10 і високої швидкості деформації (έ ³ 102 с -1). Управління масштабом зеренної структури від мікро- до нанорозмірів досягається за рахунок варіювання швидкості деформації при зміні ступеня дійсної деформації в інтервалі від е ³ 2 до е ³ 10. Додатковими чинниками регулювання масштабу зеренної структури є варіювання хімічним складом шляхом насичення домішковими атомами впровадження (переважно азотом) без зміни фазового складу, і/або з виділенням нанорозмірних частинок другої фази. Такими вторинними виділеннями можуть бути оксиди – при обробці на повітрі, або нітриди (наприклад, g ¢-фаза) при обробці в аміаку і подальшому старінні/відпалі. Розроблена концепція диспергування зеренної структури сплавів заліза дозволяє подрібнювати структуру поверхневого шару сплавів заліза (сталей) до нанорозмірного рівня в процесі ІПДТ в газових середовищах при температурі динамічної рекристалізації. Встановлені закономірності формування структури і механічних властивостей сплавів заліза дозволяють, змінюючи вихідний хімічний склад матеріалу, газового середовища, і умови обробки, формувати структурні стани з різним рівнем дисперсності зеренної структури і регульованими механічними властивостями (твердістю і пластичністю). | uk |
| dc.format.page | 7 с. | uk |
| dc.identifier | 2211-ф | |
| dc.identifier.govdoc | 0109U000407 | |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/20958 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher | НТУУ «КПІ» | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.subject | диспергування зеренної структури сплавів | uk |
| dc.subject | наноматеріали | uk |
| dc.title | Закономірності формування нанокрісталічної структури та механічних властивостей в сплавах заліза під час інтенсивної пластичної деформації | uk |
| dc.title.alternative | Generalized correlation of nanocrystalline structure and mechanical properties formation in Fe-based alloys during severe plastic deformation | uk |
| dc.title.alternative | Закономерности формирования нанокристаллической структуры и механических свойств в сплавах железа при интенсивной пластической деформации | uk |
| dc.type | Technical Report | uk |
Файли
Контейнер файлів
1 - 1 з 1
Вантажиться...
- Назва:
- 2211-f.pdf
- Розмір:
- 268.83 KB
- Формат:
- Adobe Portable Document Format
- Опис:
Ліцензійна угода
1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
- Назва:
- license.txt
- Розмір:
- 7.74 KB
- Формат:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Опис: