Измельчение зеренной структуры металлов и сплавов при интенсивном пластическом деформировании: экспериментальные данные и анализ механизмов

Автор: Останина Т.В., Швейкин А.И., Трусов П.В.

Журнал: Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика @vestnik-pnrpu-mechanics

Статья в выпуске: 2, 2020 года.

Бесплатный доступ

Перспективы использования мелкозернистых материалов в качестве конструкционных и функциональных материалов с улучшенными физико-механическими свойствами обусловливают важность совершенствования существующих и создания новых технологических способов и режимов обработки таких материалов. При этом предварительный теоретический анализ с использованием математических моделей позволяет существенно снизить затраты на экспериментальные исследования, поэтому необходимой представляется разработка многоуровневых моделей поликристаллических металлов и сплавов, основанных на физических теориях пластичности, включающих описание структуры и механизмов деформирования и измельчения на различных масштабных уровнях. Для создания корректных моделей данного класса необходимы систематизация большого объема экспериментальных данных об измельчении зеренной структуры и тщательный анализ сведений о физических механизмах измельчения. В статье представлен обзор экспериментальных работ, посвященных описанию и анализу подходов и методов исследования процессов измельчения зеренной структуры при интенсивном пластическом деформировании различных металлических сплавов, в основном при невысоких температурах, заведомо меньших температур, при которых значимым становится процесс рекристаллизации и могут реализовываться твердотельные фазовые переходы. На основе систематизации представленных в обзоре опытных данных сделаны основные выводы о физических механизмах процесса измельчения зерен при холодном деформировании. Во всех рассмотренных работах обращается внимание на процессы локального скопления решеточных дислокаций внутри зерен - образование плоских скоплений, что приводит к искривлению решетки и разделению зерна на ячейки. В результате дальнейшего накопления дислокаций в стенках происходит увеличение разориентировок соседних ячеек. Искривленная решетка является нестабильной (как представляется, плоские скопления могут служить мощным источником таких искривлений) и релаксирует с образованием и движением частичных дисклинаций, что ведет к разворотам смежных областей зерна и образованию новых межзеренных границ (т.е. к фрагментации материала). Кроме того, значительное влияние на процесс фрагментации оказывают дефекты (мезоуровня), располагающиеся в стыках зерен - стыковые дисклинации, планарные скопления дислокаций ориентационного несоответствия на границах зерен и частичные дисклинации в теле зерен. Кратко охарактеризованы публикации, посвященные исследованию процессов интенсивного пластического деформирования при высоких температурах. Отмечается, что при этих условиях основным механизмом формирования мелкозернистой структуры является рекристаллизация. Описание приведенных механизмов, как представляется, должно быть включено в многоуровневые конститутивные модели материалов; в случае появления дополнительных экспериментальных данных для конкретного процесса интенсивного пластического деформирования набор учитываемых механизмов измельчения может быть дополнен.

Еще

Измельчение зеренной структуры, обзор экспериментальных исследований, эволюция структуры материала, механизмы деформирования, фрагментация, многоуровневые модели материалов

Короткий адрес: https://sciup.org/146281996

IDR: 146281996 | DOI: 10.15593/perm.mech/2020.2.08

Список литературы Измельчение зеренной структуры металлов и сплавов при интенсивном пластическом деформировании: экспериментальные данные и анализ механизмов

Батурин А.А., Лотков А.И., Гришков В.Н. Эволюция дефектов кристаллического строения в никелиде титана после интенсивной пластической деформации// Вопросы материало-ведения. – 2008.– №1 (53). – С. 166–171.
Бенгус В.З., Смирнов С.Н., Табачникова Е.Д., Ро-манченко В.В., Хоменко С.Н., Гундеров Д.В., Столяров В.В., Валиев Р.З. Пластичность наноструктурного и поликристал-лического титана при температурах 300, 77 и 4,2°К. // Металлофизика: новейшие технологии. – 2004. – Т. 26, № 11. – C. 1483–1492.
Биронт В.С. Теория термической обработки металлов. – Красноярск: ИЦМиЗ, 2007. – 234 c.
Валиев Р.З. Развитие равноканального углового прессования для получения ультрамелкозернистых металлов и сплавов // Металлы. 2004. – № 1. – С. 15–22.
Валиев Р.З., Александров И.В. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформаци-ей. – М.: Логос, 2000. – 272 с.
Валиев Р.З., Гундеров Д.В., Мурашкин М.Ю., Семенова И.П. Объемные наноструктурные металлы и сплавы с уникальными механическими свойствами для перспективных применений // Вестник УГАТУ. – 2006. – Т. 7, № 3(16). – С. 23–34.
Валиев Р.З., Корзников А.В., Мулюков Р.Р. Структура и свойства металлических материалов с субмикрокристал-лической структурой // Физическая мезомеханика. – 1992. – Т. 2, № 6. – С. 70–86.
Валиев Р.З., Наймарк О.Б. Объемные наноструктур-ные материалы: уникальные свойства и инновационный по-тенциал // Инновации. – 2007. – Т. 12, № 110. – С. 70–76.
Васильев М.А., Волошко С.М., Яценко Л.Ф. Микро-структура и механические свойства металлов и сплавов, де-формированных в жидком азоте (обзор) // Успехи физ. мет. – 2012. – Т. 13. – С. 303–343. DOI: 10.15407/ufm.13.03.303
Горелик С.С., Добаткин С.В., Капуткина Л.М. Рекристаллизация металлов и сплавов. – М.: МИСиС, 2005. – 433 c.
Горынин И.В. Создание конструкционных и функ-циональных наноматериалов // Инновации. – 2008. – Т. 6, № 116. – С. 34–43.
Громов В.Е., Лебошкин Б.М., Попова Н.А., Игнатенко Л.Н., Иванов Ю.Ф., Козлов Э.В. Процессы фрагментации в малоуглеродистой стали при интенсивной пластической деформации на мезоуровне // Физическая мезомеханика. – 2001. – Т. 4, № 5. – С. 89–96.
Гун Г.С. Развитие теории обработки металлов давле-нием (научный обзор). Часть 1. // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». – 2015. – Т. 15, № 2. – С. 34–48.
Дитенберг И.А. Неравновесные структурные состоя-ния и кооперативные механизмы деформации в наноструктур-ных металлических материалах / Диссертация на соискание ученой степени доктора физ.-мат.наук. Томск. – 2016. 216 с.
Дитенберг И.А., Тюменцев А.Н., Гриняев К.В., Чернов В.М., Потапенко М.М., Корзников А.В. Эволюция дефектной субструктуры при больших пластических деформа-циях сплава V-4Ti-4Cr // Журнал технической физики. – 2011. – Т. 81, вып. 6. – С. 68–74.
Дитенберг И.А., Тюменцев А.Н., Корзников А.В., Корзникова Е.А. Эволюция микроструктуры никеля при деформации кручением под давлением // Физическая мезомеха-ника. – 2012. – Т. 15, № 5. – С. 59–68.
Дьяконов Г.С., Жеребцов С.В., Салищев Г.А. Эволюция микроструктуры титана ВТ1-0 в ходе комнатной и криогенной прокатки // Физика твердого тела. Вестник Нижегородского университета им.Н.И.Лобачевского. – 2013. – Т. 2, № 2. – С. 72–78.
Елсукова Т.Ф., Панин В.Е. Влияние масштабных уровней поворотных мод пластического течения на сопротив-ление деформации поликристаллов // Физическая мезомеханика. – 2009. – Т. 12, № 3. – С. 5–13.
Исламгалиев Р.К., Нестеров К.М., Хафизова Э.Д., Ганеев А.В., Голубовский Е.Р., Волков М.Е. Прочность и ус-
талость ультрамелкозернистого алюминиевого сплава АК4-1 // Вестник УГАТУ. – 2012. – Т. 16, № 8 (53). – С. 104–109.
Исламгалиев Р.К., Ганеев А.В., Никитина М.А., Караваева М.В. Структура и свойства ультрамелкозернистой мартенситной стали // Вестник УГАТУ. – 2016. – Т. 20, № 3(73). – С. 19–24.
Кайбышев О.А., Утяшев Ф.З. Сверхпластичность, измельчение структуры и обработка труднодеформируемых сплавов. – М.: Наука, 2002. – 438 c.
Каминский П.П., Хон Ю.А. О зарождении и структуре большеугловых границ зерен в поликристаллах // Физиче-ская мезомеханика. – 2009. – Т. 12, № 2. – С. 23–26.
Козлов Э.В., Жданов А.Н., Конева Н.А. Механизмы деформации и механические свойства наноматериалов // Фи-зическая мезомеханика. – 2007. – Т. 10, № 3. – С. 95–103.
Козлов Э.В., Конева Н.А., Жданов А.Н., Попова Н.А., Иванов Ю.Ф. Структура и сопротивление деформи-рованию ГЦК ультрамелкозернистых металлов и сплавов // Физическая мезомеханика. – 2004. – Т. 7, № 4. – С. 93–113.
Козлов Э.В., Конева Н.А., Попова Н.А. Зеренная структура, геометрически необходимые дислокации и частицы вторых фаз в поликристаллах микрои мезоуровня // Физическая мезомеханика. – 2009. – Т. 12, № 4. – С. 93–106.
Козлов Э.В., Тришкина Л.И., Попова Н.А., Конева Н.А. Место дислокационной физики в многоуровневом подходе к пластической деформации // ФММ. – 2011. – Т. 14, № 3. – С. 95–110.
Колесников А. Г., Шинкарев А. С. Анализ способов измельчения структуры при получении металлических конструкционных материалов // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. – 2014. – № 11. – С. 34–44.
Кондратьев Н.С., Трусов П.В. Механизмы образова-ния зародышей рекристаллизации в металлах при термомеха-нической обработке // Вестник ПНИПУ. Механика. – 2016. – № 4. – С. 151–174. DOI: 10.15593/perm.mech/2016.4.09
Конькова Т.Н., Миронов С.Ю., Корзников А.В. Криогенная деформация меди // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки. – 2009. – № 2 (19). – С. 280–283. DOI: 10.14498/vsgtu696
Корзников А.В., Тюменцев А.Н., Дитенберг И.А. О предельных минимальных размерах зерен в наноструктур-ных металлических материалах, полученных при деформации кручением под давлением // Физическая мезомеханика. – 2006. – Т. 9, спецвыпуск. – С. 71–74.
Корчунов А.Г., Полякова М.А., Гулин А.Е. Оценка эффективности метода непрерывного деформационного нано-структурирования проволоки // Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия». – 2013.– Т. 13, № 1. – С. 122–128.
Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. – М.: Машиностроение, 1983. – 359 c.
Лотков А.И., Батурин А.А., Гришков В.Н., Копылов В.И. О возможной роли дефектов кристаллического строения в механизмах нанофрагментации зеренной структуры при интенсивной холодной пластической деформации металлов и сплавов // Физическая мезомеханика. – 2007. – Т. 10, № 3. – С. 67–79.
Лотков А.И., Батурин А.А. Гришков В.Н. Копылов В.И. Тимкин В.Н. Влияние равноканально-углового прессования на измельчение зерна и неупругие свойства сплавов на основе никелида титана // Известия высших учебных заведений. Серия «Черная металлургия». – 2014. – Т. 57, № 12. – С. 50–55.
Лычагин Д.В., Старенченко В.А., Соловьева Ю.В. Классификация и масштабная иерархия структурных элементов деформации ГЦК-монокристаллов // Физическая мезоме-ханика. – 2005. – Т. 8, № 6. – С. 67–77.
Мазилкин А.А., Камалов М.М., Мышляев М.М. Структура и фазовый состав сплава Al–Mg–Li–Zr в условиях высокоскоростной сверхпластичности // ФТТ. – 2004. – Т. 46, вып. 8. – С. 1416–1421.
Маркушев М. В., Мурашкин М. Ю. Структура и свойства алюминиевого сплава 1560 после интенсивной пла-стической деформации угловым прессованием и прокаткой // Материаловедение. – 2004. – № 8. – С. 38–42.
Москвичев Е.Н., Скрипняк В.А., Скрипняк В.В., Козулин А.А., Лычагин В.В. Исследование структуры и механи-ческих свойств алюминиевого сплава 1560 после интенсивной пластической деформации методом прессования с рифлением // Физическая мезомеханика. – 2017. – Т. 20, № 4. – С. 85–93.
Мулюков Р.Р., Имаев Р.М., Назаров А.А., Имаев В.М., Имаев М.Ф., Валитов В.А., Галеев Р.М., Дмитриев С.В., Корз-ников А.В., Круглов А.А., Лутфуллин Р.Я., Маркушев М.В., Сафиуллин Р.В., Ситдиков О.Ш., Трифонов В.Г., Утяшев Ф.З. Сверхпластичность ультрамелкозернистых сплавов: эксперимент, теория, технологии – М.: Наука, 2014. – 284 с.
Носкова Н.И., Мулюков Р.Р. Субмикрокристаллические и нанокристаллические металлы и сплавы. – Екатерин-бург: УрО РАН, 2003. – 279 с.
Орлова Т.С., Назаров А.А., Еникеев Н.А., Александров И.В., Валиев Р.З., Романов А.Е. Измельчение зеренной структуры поликристаллов в ходе пластической деформации за счет релаксации стыковых дисклинационных конфигураций // Физика твердого тела. – 2005. – Т. 47, вып. 5. – С. 820–826.
Панин В.Е., Егорушкин В.Е. Физическая мезомеханика измельчения кристаллической структуры при интенсивной пластической деформации // Физическая мезомеханика. – 2008. – Т. 11, № 5. – С. 5–16.
Панин В.Е., Панин А.В., Елсукова Т.Ф., Попкова Ю.Ф. Фундаментальная роль кривизны кристаллической структуры в пластичности и прочности твердых тел // Физическая мезомеханика. – 2014. – Т. 17, №6. – С. 7-18.
Панин В.Е., Панин А.В., Почивалов Б.И., Елсуко-ва Т.Ф., Шугуров А.Р. Масштабная инвариантность структурных трансформаций при пластической деформации наноструктурных твердых тел // Физическая мезомеханика. – 2017. – Т. 20, № 1. – С. 57–71.
Панин В.Е., Сурикова Н.С., Смирнова А.С., Почивалов Ю.И. Мезоскопические структурные состояния в пластической деформации наноструктурных металлических материалов // Физическая мезомеханика. – 2018. – Т. 21, № 3. – С. 12–17.
Перевезенцев В.Н. Высокоскоростная сверхпластич-ность алюминиевых сплавов с субмикрои нанокристалличе-ской структурой // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. – 2010. – № 5 (2). – C. 58–69.
Рудской А.И., Коджаспиров Г.Е. Технологические основы получения ультрамелкозернистых материалов: учеб. пособие. – СПб.: Изд-во Политехн.ун-та, 2012. – 247 с.
Рудской А.И., Колбасников Н.Г., Рингинен Д.А. Получение субмикронной и нанокристаллической структуры металлов методами горячей и теплой деформации // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Металлургия и металловедение. – 2011. – Т. 2. – С. 191–205.
Рыбин В.В. Большие пластические деформации и разрушение металлов. – М.: Металлургия, 1986. – 224 с.
Рыбин В.В., Вергазов А.Н., Лихачев В.А. Вязкое разрушение молибдена как следствие фрагментации структуры // Физика металлов и металловедение. – 1974. – Т. 37. – С. 620–624.
Рыбин В.В., Золоторевский Н.Ю., Жуковский И.М. Эволюция структуры и внутренние напряжения на стадии развитой пластической деформации кристаллических тел // ФММ. – 1990. – Т. 69, вып. 1. – С. 5–26.
Рыбин В.В., Перевезенцев В.Н., Свирина Ю.В. Физическая модель начальных стадий фрагментации поликри-сталлов в ходе развитой пластической деформации // Физика металлов и металловедение. – 2017. – Т. 118, № 12. – С. 1243–1247.
Сарафанов Г.Ф., Перевезенцев В.Н. Закономерности деформационного измельчения структуры металлов и сплавов: учеб.-метод. материал. – Н. Новгород, 2007. – 96 с.
Сарафанов Г.Ф., Перевезенцев В.Н. Закономерности формирования мезодефектов при пластическом деформировании металлов // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. – 2011. – № 4 (2). – C. 519–521.
Сарафанов Г.Ф., Перевезенцев В.Н. Зарождение микротрещин в фрагментированной структуре // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. – 2010а. – № 5 (2). – C. 91–94.
Сарафанов Г.Ф., Перевезенцев В.Н. Формирование областей разориентации при пластической деформации металлов // Вестник ТГУ. – 2013. – № 18 (4). – C. 1538–1539.
Сарафанов Г.Ф., Перевезенцев В.Н. Экранирование полей напряжения дисклинаций ансамблем дислокаций и формирование разориентированных структур в процессе пластической деформации // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. – 2010б. – № 5 (2). – C. 82–90.
Сегал В.М., Резников В.И., Копылов В.И. и др. Процессы пластического структурообразования металлов – Минск: Наука и техника, 1994. – 232 с.
Сегал В.М., Резников В.И., Дробышевский Ф.Е., Копылов В.И. Пластическая обработка металлов простым сдвигом // Известия АН СССР. Металлы. – 1981. – № 1. – C. 115–123.
Ситдиков О.Ш. Влияние всесторонней ковки на формирование мелкозернистой микроструктуры в высокопрочном алюминиевом сплаве // Письма о материалах. – 2013. – Т. 3. – С. 215–220.
Теплякова Л.А., Куницина Т.С., Конева Н.А., Ста-ренченко В.А., Козлов Э.В. Макрофрагментация сдвига в монокристаллах сплава Ni3Fe при активной пластической де-формации // Физическая мезомеханика. – 2000. – Т. 3, № 5. – С. 77–82.
Третьяк М.В., Тюменцев А.Н. Масштабные уровни фрагментации кристаллической решетки на основе Ni3Al в процессе интенсивной пластической деформации кручением под давлением // Физическая мезомеханика. – 2000. – Т. 3, № 3. – С. 23–28.
Трусов П.В., Кондратьев Н.С. Двухуровневая упру-говязкопластическая модель: применение к анализу эволюции зеренной структуры при статической рекристаллизации // Физическая мезомеханика. – 2018. – Т. 21, № 2. – С. 21–32. DOI: 10.24411/1683-805Х-2018-12003
Трусов П.В., Швейкин А.И. Многоуровневые модели монои поликристаллических материалов: теория, алгоритмы, примеры применения. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2019. – 605 с. DOI: 10.15372/MULTILEVEL2019TPV
Тюменцев А.Н., Дитенберг И.А. Нанодиполи частичных дисклинаций как носители квазивязкой моды деформации и формирования нанокристаллических структур при интенсивной пластической деформации металлов и сплавов // Физическая мезомеханика. – 2011. – Т. 14, № 3. – C. 55–68.
Тюменцев А.Н., Дитенберг И.А. Нанодиполи частич-ных дисклинаций в зонах локализации упругих дисторсий // Физическая мезомеханика. – 2014. – Т. 17, № 6. – C. 81–86.
Тюменцев А.Н., Дитенберг И.А., Коротаев А.Д., Денисов К.И. Эволюция кривизны кристаллической решетки в металлических материалах на мезои наноструктурном уровнях пластической деформации // Физическая мезомеха-ника. – 2013. – Т. 16, № 3. – C. 63–79.
Утяшев Ф.З. Особенности интенсивной пластиче-ской деформации и структурообразования металла // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки. – 2013. – Т. 4-1, № 182. – С. 5–13.
Утяшев Ф.З., Рааб Г.И. Деформационные методы получения и обработки ультрамелкозернистых и наноструктур-ных материалов. – Уфа: Гилем. НИК Башк. Энцикл, 2013. – 376 с.
Утяшев Ф.З., Рааб Г.И., Шибаков В.Г., Ганиев М.М. Теория и практика деформационных методов формирования нанокристаллической структуры в металлах и сплавах. – Казань: Изд-во Казан. ун-та, 2016. – 208 с.
Шарифуллина Э.Р., Швейкин А.И., Трусов П.В. Обзор экспериментальных исследований структурной сверхпла-стичности: эволюция микроструктуры материалов и механизмы деформирования // Вестник ПНИПУ. Механика. – 2018. – № 3. – С. 103–127. DOI: 10.15593/perm.mech/2018.3.11
Шаркеев Ю.П., Кукареко В.А., Ерошенко А.Ю., Копылов В.И., Братчиков А.Д., Легостаева Е.В., Кононов А.Г., Тиу В.С. Закономерности формирования субмикрокристалли-ческих структур в титане, подвергнутом интенсивному пла-стическому деформированию по различным схемам // Физи-ческая мезомеханика. – 2006. – Т. 9, спецвыпуск. – С. 129–132.
Akamatsu H. Influence of rolling on the superplastic be-havior of an Al-Mg-Sc alloy after ECAP // Scripta mater. – 2001. – Vol.44. – P.759-764. DOI: 10.1016/S1359-6462(00)00666-7
Berbon P., Futukawa M., Horita Z., Nemoto M., Tsenev N.K., Valiev R.Z., Langdon T.G. An investigation of the prop-erties of an Al-Mg-Li-Zr alloy after equal-channel angular pressing // Materials Science Forum. – 1996. – Vol. 217–222. – P. 1013–1018. DOI: 10.4028/ www.scientific.net/MSF.217-222.1013
Chen M.S., Zou Z.H., Lin Y.C., Li H.B., Yuan W.Q. Ef-fects of annealing parameters on microstructural evolution of a typical nickel-based superalloy during annealing treatment // Mate-rials Characterization. – 2018. – Vol. 141. – P. 212–222. DOI: 10.1016/j.matchar.2018.04.056
Chen M.-S., Zou Z.-H., Lin Y.C., Li H.-B., Wang G.-Q., Ma Y.-Y. Microstructural evolution and grain refinement mecha-nisms of a Ni-based superalloy during a two-stage annealing treatment // Materials Characterization. – 2019. – Vol. 151. – P. 445–456. DOI: 10.1016/j.matchar.2019.03.037
Chen Y.J., Li Y.J., Walmsleyb J.C., Dumoulinb S., Skareta P.C., Rovena H.J. Microstructure evolution of commercial pure titanium during equal channel angular pressing // Materials Science and Engineering A. – 2010. – Vol. 527. – P. 789–796. DOI: 10.1016/j.msea.2009.09.005
Chen Y.J., Li Y.J., Xu X.J., Hjelen J., Roven H.J. Novel deformation structures of pure titanium induced by room tempera-ture equal channel angular pressing // Materials Letters. – 2014. – Vol. 117. – P. 195–198. DOI: 10.1016/j.matlet.2013.11.111
Chun Y.B., Ahn S.H., Shin D.H., Hwang S.K. Combined effects of grain size and recrystallization on the tensile proper-ties of cryorolled pure vanadium // Materials Science and Engi-neering A. – 2009. – Vol. 508. – P. 253–258. DOI: 10.1016/j.msea.2009.01.003
Čížek J., Hruška P., Vlasák T., Vlček M., Janeček M., Minárik P., Krajňák T., Šlapáková M., Dopita M., Kužel R., Kmječ T., Kim J.G., Kim H.-S. Microstructure development of ultra fine grained Mg-22wt.%Gd alloy prepared by high pressure torsion // Materials Science and Engineering: A. – 2017. – Vol. 704. – P. 181–191. DOI: 10.1016/j.msea.2017.07.100
Dobatkin S., Galkin S., Estrin Y., Serebryany V., Diez M., Martynenko N., Lukyanova E., Perezhogin V. Grain refinement, texture, and mechanical properties of a magnesium alloy after radial-shear rolling // Journal of Alloys and Compounds. – 2019. – Vol. 774. – P. 969–979. DOI: 10.1016/j.jallcom.2018.09.065.
Dong X., Shin Y. C. Predictive modeling of microstruc-ture evolution within multi-phase steels during rolling processes // International Journal of Mechanical Sciences. – 2019. – Vol. 150. – P. 576–583. DOI: 10.1016/j.ijmecsci.2018.10.061
Estrin Y., Murashkin M., Valiev R. Ultrafine-grained aluminium alloys: processes, structural features and properties // Fundamentals of Aluminium Metallurgy. – 2011. – P. 468–503. DOI: 10.1533/9780857090256.2.468
Estrin Y., Vinogradov A. Extreme grain refinement by severe plastic deformation: A wealth of challenging science // Acta Materialia. – 2013. – Vol. 61. – P. 782–817. DOI: 10.1016/j.actamat.2012.10.038
Fan Z., Jiang H., Sun X., Song J., Zhang X., Xie C. Mi-crostructures and mechanical deformation behaviors of ultrafine-grained commercial pure (grade 3) Ti processed by two-step se-vere plastic deformation // Materials Science and Engineering A. – 2009. – Vol. 527. – P. 45–51. DOI: 10.1016/j.msea.2009.07.030
Fecht H.J., Ivanisenko Y. Nanostructured materials and composites prepared by solid state processing // Nanostructured Materials: Processing, Properties, and Applications, 2nd Ed. (Ed. Koch C.C.) – Norwich, N.Y.: William Andrew. – 2007. – P. 119–172.
Furukawa M., Berbon P., Horita Z., Nemoto M., Tsenev N.K., Valiev R.Z., Langdon T.G. Age hardening and the potential for superplasticity in a fine-grained Al-Mg-Li-Zr alloy // Metallurgical and Materials Transactions A. – 1998. – Vol. 29A. – P. 169–177. DOI: 10.1007/s11661-998-0170-6
Furukawa M. Influence of magnesium on grain refine-ment and ductility in a dilute Al-Sc alloy // Acta mater. – 2001. – Vol. 49. – P. 3829–3838. DOI: 10.1016/S1359-6454(01)00262-2
Gleiter H. Nanocrystalline materials // Prog. Mater. Sci. – 1989. – Vol. 33. – P. 223–315. DOI: 10.1016/0079-6425(89)90001-7
Ghoniem N.M., Busso E.P., Kioussis N., Huang H. Multiscale modelling of nanomechanics and micromechanics: an overview // Phil. Mag. –2003. – Vol. 83, no. 31–34. – Р. 3475–3528. DOI: 10.1080/14786430310001607388
Haftlang F., Zarei-Hanzaki A., Abedi H.R. In-situ fric-tional grain refinement of Ti–29Nb–14Ta–4.5Zr bio-alloy during high-speed sliding wear // Materials Letters. – 2020. – Vol.261. – 127083. DOI: 10.1016/j.matlet.2019.127083
Hajizadeh K., Eghbali B., Topolski K., Kurzydlowski K.J. Ultra-fine grained bulk CP-Ti processed by multi-pass ECAP at warm deformation region // Materials Chemis-try and Physics. – 2014. – Vol. 143. – P. 1032–1038. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2013.11.001
Hassan S.M, Sharma S., Kumar B. A review of severe plastic // International Refereed Journal of Engineering and Science. – 2017. – Vol. 6, no. 7. – P. 66–85. Index: 10.183x/J6716685
He H., Yi Y., Huang S., Guo W., Zhang Y. Effects of thermomechanical treatment on grain refinement, second-phase particle dissolution, and mechanical properties of 2219 Al alloy // J. Materials Processing Tech. – 2020. – Vol. 278. – P. 116506. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2019.116506
Hong X., Godfrey A., Zhang C.L., Liu W., Chapuis A. Investigation of grain subdivision at very low plastic strains in a magnesium alloy // Materials Science & Engineering. – 2017. – Vol. 693. – P. 14–21. DOI: 10.1016/j.msea.2017.03.080
Horstemeyer M.F., McDowell D.L. Modeling effects of dislocation substructure in polycrystal elastoviscoplasticity // Me-chanics of Materials. – 1998. – No. 27. – P. 145–163. DOI: 10.1016/S0167-6636(97)00037-9
Huang Y., Prangnell P.B. Orientation splitting and its contribution to grain refinement during equal channel angular ex-trusion // J. Mater. Sci. – 2008. – Vol. 43. – P. 7273–7279. DOI: 10.1007/s10853-008-2623-0
Huang Z., Lu Z., Jiang S., Wang C. and Zhang K. Dy-namic recrystallization behavior and texture evolution of NiAl intermetallic during hot deformation // J. Mater. Engng and Per-formance. – 2017. – Vol. 26(5). – P. 2377–2387. DOI: 10.1007/s11665-017-2594-x
Hughes D.A. Microstructure evolution, slip patterns and flow stress // Materials Science and Engineering. – 2001. – Vol. A319–321. – P. 46–54. DOI: 10.1016/S0921-5093(01)01028-0
Hughes D.A., Hansen N. High angle boundaries and ori-entation distributions at large strains // Scripta Metallurgica et Materialia. – 1995. – Vol. 33, no. 2. – P. 315–321. DOI: 10.1016/0956-716X(95)00143-J
Islamgaliev R.K., Yunusova N.F., Valiev R.Z. The influ-ence of the SPD temperature on superplasticity of aluminium al-loys // Materials Science Forum. – 2006. – Vol. 503–504. – P. 585–590. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.503-504.585
Jager A., Gartherova V., Mukai T. Micromechanisms of grain refinement during extrusion of Mg-0,3 at.% Al at low ho-mologous temperature // Materials characterization. – 2014. – Vol. 93. – P. 102–109. DOI: 10.1016/j.matchar.2014.03.023
Korotaev A.D., Tyumentsev A.N., Pinzhin Y.P. Defect substructure and local internal stress inherent in plastic flow at mesolevel // Theoretical and Applied Fracture Mechanics. – 2001. – Vol. 35. – P. 163–169. DOI: 10.1016/S0167-8442(00)00057-4
Khaimovich P.A. Cryodeformation of metals under iso-tropic compression (Review) // Low Temperature Physics. – 2018. – Vol. 44, no. 5. – P. 349–370. DOI: 10.1063/1.5034148
Le K. C., Kochmann D. M. A simple model for dynamic recrystallization during severe plastic deformation // Arch Appl Mech. – 2009. – Vol. 79. – P. 579–586. DOI: 10.1007/s00419-008-0280-z
Li B.L., Godfrey A., Liu Q. Subdivision of original grains during cold-rolling of interstitial-free steel // Scripta Materialia. – 2004. – Vol. 50. – P. 879–883. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2003.12.005
Li S. Dependencies of grain refinement on processing route and die angle in equal channel angular extrusion of bcc mate-rials // Computational Materials Science. – 2009. – Vol. 46. – P. 1044–1050. DOI: 10.1016/j.commatsci.2009.05.010
Liao Z., Polyakov M., Diaz O.G., Axinte D., Mohanty G., Maeder X., Michler J., Hardy M. Grain refinement mechanism of nickel-based superalloy by severe plastic defor-mation – Mechanical machining case // Acta Materialia. – 2019. – Vol. 180. – P. 2–14. DOI: 10.1016/j.actamat.2019.08.059
Liu M., Roven H.J., Liu X., Murashkin M., Valiev R.Z., Ungár T., Balogh L. Grain refinement in nanostructured Al–Mg alloys subjected to high pressure torsion // J. Mater. Sci. – 2010. – Vol. 45. – P. 4659–4664. DOI: 10.1007/s10853-010-4604-3
Liu Q., Hansen N. Macroscopic and microscopic subdi-vision of a cold-rolled aluminium single crystal of cubic orientation // Proc. R. Soc. Lond. – 1998. – Vol. 454. – P. 2555–2592. DOI: 10.1098/rspa.1998.0271
López-Chipres E., Garcia-Sanchez E., Ortiz-Cuellar E., Hernandez-Rodriguez M.A.L., Colás R. Optimization of the severe plastic deformation processes for the grain refinement of Al6060 alloy using 3D FEM analysis // J. Materials Engineering and Per-formance. – 2010. – 7 p. DOI: 10.1007/s11665-010-9783-1
Luo J., Yu W., Xi C., Zhang C., Ma C. Preparation of ul-trafine-grained GH4169 superalloy by high-pressure torsion and analysis of grain refinement mechanism // J. Alloys and Compounds. – 2019. – Vol. 777. – P. 157–164. DOI: 10.1016/j.jallcom.2018.10.385
Ma Q., Mao W., Li B., Wang P.T., Horstemeyer M.F. Substructure and texture evolution in an annealed aluminum alloy at medium strains // Metallurgical and Materials Transactions A. – 2013. – Vol. 44A. – P. 4404–4415. DOI: 10.1007/s11661-013-1776-x
Magalhães D.C.C., Kliauga A.M., Ferrante M., Sordi V.L. Plastic deformation of FCC alloys at cryogenic temper-ature: the effect of stacking-fault energy on microstructure and tensile behaviour // J. Mater. Sci. – 2017. – Vol. 52. – P. 7466–7478. DOI: 10.1007/s10853-017-0979-8
Majta J., Perzyński K., Muszka K., Graca P., Madej L. Modeling of grain refinement and mechanical response of microalloyed steel wires severely deformed by combined forming process // Int J Adv Manuf Technol. – 2017. – Vol. 89. – P. 1559–1574. DOI: 10.1007/s00170-016-9203-2
Markushev M.V. On the principles of the deformation methods of grain refinement in aluminum alloys to ultrafine size: II. Ultrafine-grained alloys // The Physics of Metals and Metallo-graphy. – 2009. – Vol. 108, no. 8. – P. 161–170. DOI: 10.1134/S0031918X09080092
Markushev M.V., Bampton C.C., Murashkin M.Y., Hardwick D.A. Structure and properties of ultra-fine grained alu-minium alloys produced by severe plastic deformation // Materials Science and Engineering A. – 1997. – Vol. 234–236. – P. 927–931. DOI: 10.1016/S0921-5093(97)00333-X
Markushev M.V., Murashkin M.Y. Phenomenology and application of low temoerature and high strain rate superplasticity in aluminium alloy 1420 // Materials Science Forum. – 1999. – Vol. 304–306. – P. 261–266. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.304-306.261
Markushev M.V., Murashkin M.Yu., Bampton C.C., Hardwick D.A. Structure and properties of ultra-fine grained aluminium alloys produced by severe plastic deformation // Mat. Sci. Eng. – 1997. – Vol. 234–236. – P. 927–931. DOI: 10.1016/S0921-5093(97)00333-X
Mazilkin A.A., Myshlyaev M.M. Microstructure and thermal stability of superplastic aluminium–lithium alloy after severe plastic deformation // J. Mater. Sci. – 2006. – Vol. 41. – P. 3767–3772. DOI: 10.1007/s10853-006-2637-4
Mazilkin A.A., Kamalov M.M., Myshlyaev M.M. Struc-ture and phase composition of an Al–Mg–Li–Zr alloy under high-rate superplasticity conditions // Physics of the Solid State. – 2004. – Vol. 46, no. 8. – P.1456–1461. DOI: 10.1134/1.1788778
McDowell D.L. A perspective on trends in multiscale plasticity // Int. J. Plasticity. – 2010. – Vol. 26. – Р. 1280–1309. DOI: 10.1016/j.ijplas.2010. 02.008
Meyers M.A., Mishra A., Benson D.J. Mechanical proper-ties of nanocrytalline materials // Progress in Materials Science. – 2006. – Vol. 51. – P. 427–556. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2005.08.003
Murashkin M.Y., Markushev M.V., Ivanisenko Y.V., Valiev R.Z. Strength of commercial aluminum alloys after equal channel angular pressing (ECAP) and post-ECAP processing // Solid State Phenomena. – 2016. – Vol. 114. – P. 91–96. DOI: 10.4028/www. scientific.net/SSP.114.91
Nemoto M., Horita Z., Futukawa M., Langdon T.G. Mi-crostructural evolution for superplasticity using equal-channel angulear // Materials Science Forum. – 1999. – Vol. 304–306. – P. 59–66.
Pereira P.H.R., Huang Y., Langdon T.G. Examining the mechanical properties and superplastic behaviour in an Al-Mg-Sc alloy after processing by HPT // Letters on materials. – 2015. – Vol. 5 (3). – P. 294–300. DOI: 10.22226/2410-3535-2015-3-294-300
Pippan R., Scheriau S., Taylor A., Hafok M., Hohen-warter A., Bachmaier A. Saturation of Fragmentation During Severe Plastic Deformation // Annu. Rev. Mater. Res. – 2010. – Vol. 40. – P. 319–343. DOI: 10.1146/annurev-matsci-070909-104445
Qarnia M.J., Sivaswamya G., Rosochowskib A., Boczkalc S. On the evolution of microstructure and texture in commercial purity titanium during multiple passes of incremental equal channel angular pressing (I-ECAP) // Materials Science & Engineering A. – 2017. – Vol. 699. – P. 31–47. DOI: 10.1016/j.msea.2017.05.040
Rezvanian O., Zikry M.A., Rajendran A.M. Microstruc-tural modeling of grain subdivision and large strain inhomogene-ous deformation modes in f.c.c. crystalline materials // Mechanics of Materials. – 2006. – Vol. 38. – P. 1159–1169. DOI: 10.1016/j.mechmat.2005. 12.006
Richert M., Stuwe H.P., Zehetbauer M.J., Richert J., Pippan R., Motz C., Schafler E. Work hardening and microstruc-ture of AlMg5 after severe plastic deformation by cyclic extrusion and compression // Materials Science and Engineering. – 2003. – Vol. 355. – P. 180–185. DOI: 10.1016/S0921-5093(03)00046-7
Rodriguez-Calvillo P., Cabrera J.M. Microstructure and mechanical properties of a commercially pure Ti processed by warm equal channel angular pressing // Materials Science & EngineeringA. – 2015. – Vol. 625. – P. 311–320. DOI: 10.1016/j.msea.2014.11.082
Roters F. Advanced Material Models for the Crystal Plasticity Finite Element Method: Development of a general CPFEM framework. – RWTH Aachen: Aachen, 2011. – 226 р.
Roters F., Eisenlohr P., Bieler T.R., Raabe D. Crystal Plasti-city Finite Element Methods in Materials Science and Engineering. – WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2010a. – 209 p.
Roters F., Eisenlohr P., Hantcherli L., Tjahjanto D.D., Bieler T.R., Raabe D. Overview of constitutive laws, kinematics, ho-mogenization and multiscale methods in crystal plasticity finite-element modeling: Theory, experiments, applications // Acta Materialia. 2010b. – Vol. 58. – Р. 1152–1211. DOI: 10.1016/j.actamat.2009.10.058.
Rybin V.V., Zisman A.A., Zolotorevsky N.Yu. Junction disclinations in plastically deformed crystals // Acta metal. mater. – 1993. – No. 7. – P. 2211–2217. DOI: 10.1016/0956-7151(93)90390-E
Rybin V.V., Zolotorevskii N.Yu., Ushanova E.A. Frag-mentation of crystals upon deformation twinning and dynamic recrystallization // Physics of Metals and Metallography. – 2015. – Vol. 116, no. 7. – P. 730–744. DOI: 10.1134/S0031918X1507011X
Rybin V.V., Zolotorevsky N.Y., Ushanova E.A., Sergeev S.N., Matvienko A.N., Khomskaya I.V., Abdullina D.N. Main patterns of lattice fragmentation in copper processed by dy-namic equal-channel angular pressing // Rev. Adv. Mater. Sci. – 2017. – Vol. 52. – P. 54–60.
Sandim H.R.Z., Raabe D. EBSD study of grain subdivi-sion of a Goss grain in coarse-grained cold-rolled niobium // Scripta Materialia. – 2005. – Vol. 53. – P. 207–212. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2005.03.045
Seefeldt M., Kusters S., Van Boxel S., Verlinden B., Van Houtte P. Investigating the dependence of grain subdivision on the solid solute content in Al and Cu alloys // Вопросы материаловедения. – 2007. – № 4(52). – P. 30–36.
Seefeldt M., Van Houtte P. A disclination-based model for anisotropic substructure development and its impact on the critical resolved shear stresses // Mater. Phys. Mech. – 2000. – Vol. 1. – P. 133–139.
Semenova I.P., Raab G.I., Saitova L.R., Valiev R.Z. The effect of equal channel angular pressing on the structure and me-chanical behavior of Ti-6Al-4V alloy // Mater. Sci. Eng. – 2004. – Vol. 387–389. – Р. 805–808. DOI: 10.1016/j.msea.2004.02.093
Shveykin A.I., Trusov P.V. Multilevel models of poly-crystalline metals: comparison of relations describing the rotations of crystallite lattice // Nanoscience and Technology: An Interna-tional Journal. – 2019. – Vol. 10(1). – P. 1–20. – DOI: 10.1615/NanoSciTechnolIntJ. 2018028673
Sitdikov O., Sakai T., Goloborodko A., Miura H. Grain fragmentation in a coarse-grained 7475 Al alloy during hot defor-mation // Scripta Materialia. – 2004. – Vol. 51. – P. 175–176. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2004.02.034
Song M., Sun C., Chen Y., Shang Z., Li J., Fan Z., Hartwig K.T., Zhang X. Grain refinement mechanisms and strength-hardness correlation of ultrafine grained grade 91 steel processed by equal channel angular extrusion // Int. J. Pressure Vessels and Piping. – 2019. – Vol. 172. – P. 212–219. DOI: 10.1016/j.ijpvp.2019.03.025
Sun P.L., Kao P.W., Chang C.P. High angle boundary formation by grain subdivision in equal channel angular extrusion // Scripta Materialia. – 2004. – Vol. 51. – P. 565–570. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2004.05.031
Suwas S., Bhowmik A., Biswas S. Ultra-fine grain mate-rials by severe plastic deformation: application to steels // Microstructure and Texture in Steels. A. Haldar, S. Suwas, D. Bhattacharjee (eds.). – Springer, 2009. – P. 325–344. DOI: 10.1007/978-1-84882-454-6_19
Toth L.S., Gu C. Ultrafine-grain metals by severe plastic deformation // Materials Characterization. – 2014. – Vol. 92. – P. 1–14. DOI: 10.1016/j.matchar.2014.02.003
Trusov P.V., Sharifullina E.R., Shveykin A.I. Multilevel model for the description of plastic and superplastic deformation of polycristalline materials // Physical Mesomechanics. – 2019. – Vol.22, no. 5. – P. 402–419. DOI: 10.1134/S1029959919050072
Trusov P.V., Shveykin A.I. Multilevel crystal plasticity models of singleand polycrystals. Statistical models // Physical Mesomechanics. – 2013a. – Vol. 16, iss. 1. – P. 23–33. DOI: 10.1134/S102995991301003
Trusov P.V., Shveykin A.I. Multilevel crystal plasticity models of singleand polycrystals. Direct models // Physical Mesomechanics. – 2013b. – Vol. 16, iss. 2. – P. 99–124. DOI: 10.1134/S1029959913020021
Trusov P.V., Shveykin A.I., Nechaeva E.S., Volegov P.S. Multilevel models of inelastic deformation of materials and their application for description of internal structure evolution // Physical Mesomechanics. – 2012. – Vol. 15 (3–4). – P. 155–175. DOI: 10.1134/ S1029959912020038
Trusov P.V., Shveykin A.I., Yanz A.Yu. Motion decom-position, frame-indifferent derivatives, and constitutive relations at large displacement gradients from the viewpoint of multilevel modeling// Physical Mesomechanics. – 2017. – Vol. 20, iss. 4. – P. 357–376. DOI: 10.1134/S1029959917040014
Tsuji N., Toyoda T., Minamino Y., Koizumi Y., Yama-ne T., Komatsu M., Kiritani M. Microstructural change of ultrafine-grained aluminum during high speed plastic deformation Materials Science and Engineering A. – 2003. – Vol. 350. – P. 108–116. DOI: 10.1016/S0921-5093(02)00709-8
Valiev R.Z., Islamgaliev R.K., Alexandrov I.V. Bulk nanostructured materials from severe plastic deformation // Pro-gress in Materials Science. – 2000. – Vol. 45, no. 2. – P. 103–189. DOI: 10.1016/S0079-6425(99)00007-9
Valiev R.Z., Langdon T. G. Principles of equal-channel angular pressing as a processing tool for grain refinement// Pro-gress in Materials Science. – 2006. – Vol. 51, no. 7. – P. 881–981. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2006.02.003
Valiev R.Z., Salimonenko D.A., Tsenev N.K., Berbon P.B., Langdon T.G. Observations of high strain rate superplasticity in commercial aluminum alloys with ultrafine grain sizes // Scripta Materislia. – 1997. – Vol. 37, no. 12. – P. 1945–1950. DOI: 10.1016/S1359-6462(97)00387-4
Valiev R.Z., Islamgaliev R.K., Yunusova N.F. Grain re-finement and enhanced superplasticity in metallic materials // Ma-terials Science Forum. – 2001. – Vol. 357–359. – P. 449–458. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.357-359.449
Wang C.P., Li F.G., Wang L., Qiao H.J. Review on modified and novel techniques of severe plastic deformation // Sci. China. Tech. Sci. – 2012. – Vol. 55, no.9. – P. 2377–2390. DOI: 10.1007/s11431-012-4954-y
Wang H., Ban C., Zhao N., Zhu Q., Cui J. Effective grain refinement of pure Cu processed by new route of equal channel angular pressing // Materials Science & Engi-neering A. – 2019. – Vol. 751. – P. 246–252. DOI: 10.1016/j.msea.2019.02.045
Wilde G. Physical metallurgy of nanocrystalline metals / Physical Metallurgy. Vol. III. (Fifth Edition). – Elsevier, 2014. – P. 2707–2805.
Wronski M., Wierzbanowski K., Wronski S., Bacroix B. Microstructure and texture of asymmetrically rolled aluminium and titanium after deformation and recrystallization // IOP Confer-ence Series Materials Science and Engineering / 36th Risø Interna-tional Symposium on Materials Science. – 2015. – Vol. 89. – 5 p. DOI: 10.1088/1757-899X/89/1/012050
Wronski S., Bacroix B. Microstructure evolution and grain refinement in asymmetrically rolled aluminium // Acta Materialia. – 2014. – Vol. 76. – P. 404–412. DOI: 10.1016/j.actamat.2014.05.034
Xiao G.H., Tao N.R., Lu K. Microstructures and mechanical properties of a Cu–Zn alloy subjected to cryogenic dynamic plastic deformation // Materials Science and Engineering A. – 2009. – Vol. 513–514. – P. 13–21. DOI: 10.1016/j.msea.2009.01.022
Xiong Y., He T., Wang J., Lu Y., Chen L., Ren F., Liu Y., Volinsky A.A. Cryorolling effect on microstructure and mechanical properties of Fe–25Cr–20Ni austenitic stainless steel // Materials and Design. – 2015. – Vol. 88. – P. 398–405. DOI: 10.1016/j.matdes.2015.09.029
Xu C., Furukawa M., Horita Z., Langdon T.G. Using ECAP to achieve grain refinement, precipitate fragmentation and high strain rate superplasticity in a spray-cast aluminium alloy // Acta Mater. – 2003. – Vol. 51. – P. 6139–6149. DOI: 10.1016/S1359-6454(03)00433-6
Zhan M., Wang X., Long H. Mechanism of grain re-finement of aluminium alloy in shear spinning under different deviation ratios // Materials and Design. – 2016. – Vol. 108. – P. 207–216. DOI: 10.1016/ j.matdes.2016.06.095

Еще

Статья научная