Сучасні тенденції одержання металів і стопів з ультрадрібнозернистою структурою
А. Б. Найзабеков$^1$, А. С. Колесніков$^2$, М. А. Латипова$^{3}$, Т. Д. Федорова$^{1}$, А. Д. Мамітова$^{2}$
$^1$Рудненський індустріальний інститут, вул. 50 років Жовтня, 38; 111500 Рудний, Казахстан
$^2$Південно-Казахстанский університет ім. М. Ауезова, проспект Тауке хана, 5; 160012 Шимкент, Казахстан
$^3$Карагандинський індустріальний університет, просп. Республіки, 30; 101400 Темиртау, Казахстан
Отримано 02.06.2022; остаточна версія — 13.10.2022 Завантажити PDF
Анотація
Одержання матеріалів з підвищеними та правильно збалансованими фізико-механічними властивостями залишається однією з головних цілей матеріалознавства. Одним з найбільш перспективних способів поліпшити властивості металевих матеріалів, не вдаючись до зміни та ускладнення їхнього хімічного та фазового складів, є одержання в них ультрадрібнозернистих станів. Для таких матеріалів характерною є висока міцність за високої пластичности. Таке поєднання властивостей критично важливе для відповідальних виробів, де значущими є вага та розмір деталі. Наприклад, для медичних імплантатів, які, за збереження міцности, можна зробити тоншими, і в разі перевищення навантаження імплантат не зруйнується, ушкоджуючи навколишні тканини, а лише погнеться та може бути згодом замінений. Подібне поєднання міцности та пластичности складно одержати іншими способами (наприклад термообробленням). Проте для об’ємних ультрадрібнозернистих матеріалів, окрім вимог до розміру зерен, ще пред’являються вимоги до ізотропности та рівновісности зерен, межі розорієнтування яких мають бути переважно висококутові. Традиційні технології деформування (такі як волочіння та холодне вальцювання) також супроводжуються подрібненням структури. Одначе в основному субструктура має пористий характер із зернами, подовженими у напрямку волочіння чи вальцювання, та також містить високу частку малокутових меж. Цей факт сприяє анізотропії властивостей виробів за відсутности поєднання властивостей високої міцности та пластичности одночасно. За останніх 2–3 десятиліття великий інтерес для виробництва ультрадрібнозернистих матеріалів привертають технології інтенсивної пластичної деформації (ІПД). Втім зростання попиту істотно обмежується високою вартістю виробництва виробів із таких матеріалів, зумовленою високою енерго- та трудомісткістю їхнього виробництва. Тому в даній статті оглянуто та проаналізовано сучасні технології одержання металів і стопів з ультрадрібнозернистою структурою, що поєднують одночасно високу міцність і пластичність, в умовах використання відносно простих і недорогих пристроїв, які уможливлюють витрату мінімального часу для виробництва. Літературний огляд показує, на якому рівні знаходиться процес розроблення технологій для одержання ультрадрібнозернистої структури в металах і стопах. Такі структури забезпечують поєднання високого рівня характеристик міцности з високою пластичністю, що принципово відрізняє такі матеріали від звичайних. Це актуально для сфер застосування, де критично важливі вага та розмір або особливими є експлуатаційні властивості деталі.
Ключові слова: інтенсивна пластична деформація, методи, технологія, ультрадрібнозерниста структура, властивості.
Citation: A. B. Naizabekov, A. S. Kolesnikov, M. A. Latypova, T. D. Fedorova, and A. D. Mamitova, Current Trends to Obtain Metals and Alloys with Ultrafine-Grained Structure, Progress in Physics of Metals, 23, No. 4: 629–657 (2022); https://doi.org/10.15407/ufm.23.04.629