TY - JOUR

T1 - Влияние состояния границ зерен на эффект пластификации в ультрамелкозернистом сплаве Al−0.4Zr

AU - Мавлютов, Айдар Марселевич

AU - Орлова, Татьяна Сергеевна

AU - Мурашкин, Максим Юрьевич

AU - Еникеев, Нариман Айратович

PY - 2023

Y1 - 2023

N2 - The influence of small additional deformation by cold rolling (CR) on the microstructure and mechanical properties of ultrafine-grained (UFG) Al–0.4Zr alloy structured by high pressure torsion (HPT) has been studied. The results are compared with the application of small additional deformation by HPT, which, after low-temperature annealing, leads to a substantial increase in ductility (plasticization effect) with small decrease in strength. It is shown that, in contrast to the additional deformation of HPT, the deformation of CR after intermediate low-temperature annealing leads to a sharp drop in plasticity to ~2%, while the strength increases to ~275 MPa. The key role of the nonequilibrium state of grain boundaries in the manifestation of the plasticization effect in the UFG Al–0.4Zr alloy is revealed. A new approach is proposed for simultaneously increasing the strength and ductility of the UFG Al–0.4Zr alloy due to a small additional deformation by CR without intermediate annealing. As a result of this approach, a significant increase in strength by ~30% (ultimate tensile strength ~223 MPa) was achieved with a simultaneous increase in ductility up to ~26%, which is associated with an increase in the strain hardening rate due to an increase in the density of lattice dislocations in the UFG structure with nonequilibrium grain boundaries. The strain rate sensitivity and strain hardening coefficients have been determined for the UFG Al–0.4Zr alloy in various states.Исследовалось влияние небольшой дополнительной деформации холодной прокаткой (XП) на микроструктуру и механические свойства ультрамелкозернистого (УМЗ) сплава Al-0.4Zr, структурированного интенсивной пластической деформацией кручением (ИПДК). Результаты сравниваются с применением небольшой дополнительной деформации ИПДК, которая после низкотемпературного отжига приводит к значительному увеличению пластичности (эффекту пластификации) при небольшом уменьшении прочности. Показано, что в отличие от дополнительной деформации ИПДК, деформация ХП после промежуточного низкотемпературного отжига приводит к резкому падению пластичности до ~2%, при этом прочность повышается до ~275 MPa. Выявлена ключевая роль неравновесного состояния границ зерен в проявлении эффекта пластификации в УМЗ-сплаве Al-0.4Zr. Предложен новый подход одновременного повышения прочности и пластичности УМЗ-сплава Al-0.4Zr за счет небольшой дополнительной деформации ХП без промежуточного отжига. В результате такого подхода достигнуто значительное увеличение прочности на ~30% (предел прочности ~223 МРа) при одновременном увеличении пластичности до ~26%, что связывается с увеличением скорости деформационного упрочнения за счет увеличения плотности решеточных дислокаций в УМЗ-структуре с неравновесными границами зерен. Определены коэффициенты скоростной чувствительности и деформационного упрочнения для УМЗ-сплава Al-0.4Zr в различных состояниях. Ключевые слова: алюминиево-циркониевые сплавы, интенсивная пластическая деформация, ультрамелкозернистая структура, упрочнение отжигом, эффект увеличения пластичности деформацией.

AB - The influence of small additional deformation by cold rolling (CR) on the microstructure and mechanical properties of ultrafine-grained (UFG) Al–0.4Zr alloy structured by high pressure torsion (HPT) has been studied. The results are compared with the application of small additional deformation by HPT, which, after low-temperature annealing, leads to a substantial increase in ductility (plasticization effect) with small decrease in strength. It is shown that, in contrast to the additional deformation of HPT, the deformation of CR after intermediate low-temperature annealing leads to a sharp drop in plasticity to ~2%, while the strength increases to ~275 MPa. The key role of the nonequilibrium state of grain boundaries in the manifestation of the plasticization effect in the UFG Al–0.4Zr alloy is revealed. A new approach is proposed for simultaneously increasing the strength and ductility of the UFG Al–0.4Zr alloy due to a small additional deformation by CR without intermediate annealing. As a result of this approach, a significant increase in strength by ~30% (ultimate tensile strength ~223 MPa) was achieved with a simultaneous increase in ductility up to ~26%, which is associated with an increase in the strain hardening rate due to an increase in the density of lattice dislocations in the UFG structure with nonequilibrium grain boundaries. The strain rate sensitivity and strain hardening coefficients have been determined for the UFG Al–0.4Zr alloy in various states.Исследовалось влияние небольшой дополнительной деформации холодной прокаткой (XП) на микроструктуру и механические свойства ультрамелкозернистого (УМЗ) сплава Al-0.4Zr, структурированного интенсивной пластической деформацией кручением (ИПДК). Результаты сравниваются с применением небольшой дополнительной деформации ИПДК, которая после низкотемпературного отжига приводит к значительному увеличению пластичности (эффекту пластификации) при небольшом уменьшении прочности. Показано, что в отличие от дополнительной деформации ИПДК, деформация ХП после промежуточного низкотемпературного отжига приводит к резкому падению пластичности до ~2%, при этом прочность повышается до ~275 MPa. Выявлена ключевая роль неравновесного состояния границ зерен в проявлении эффекта пластификации в УМЗ-сплаве Al-0.4Zr. Предложен новый подход одновременного повышения прочности и пластичности УМЗ-сплава Al-0.4Zr за счет небольшой дополнительной деформации ХП без промежуточного отжига. В результате такого подхода достигнуто значительное увеличение прочности на ~30% (предел прочности ~223 МРа) при одновременном увеличении пластичности до ~26%, что связывается с увеличением скорости деформационного упрочнения за счет увеличения плотности решеточных дислокаций в УМЗ-структуре с неравновесными границами зерен. Определены коэффициенты скоростной чувствительности и деформационного упрочнения для УМЗ-сплава Al-0.4Zr в различных состояниях. Ключевые слова: алюминиево-циркониевые сплавы, интенсивная пластическая деформация, ультрамелкозернистая структура, упрочнение отжигом, эффект увеличения пластичности деформацией.

UR - https://www.mendeley.com/catalogue/c829a8ce-2b91-3330-b1af-6a49fae8df73/

U2 - 10.21883/FTT.2023.09.56255.155

DO - 10.21883/FTT.2023.09.56255.155

M3 - статья

VL - 65

SP - 1572

EP - 1578

JO - ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА

JF - ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА

SN - 0367-3294

IS - 9

ER -