Применение сканирующей туннельной микроскопии для оценки степени неравновесности границ зерен в никеле, полученном кручением под высоким давлением
Автор: Осинников Егор Вячеславович, Блинов Илья Викторович, Истомина Анастасия Юрьевна, Попов Владимир Владимирович
Рубрика: Физика
Статья в выпуске: 3 т.14, 2022 года.
Бесплатный доступ
Цель работы состоит в оценке относительной свободной энергии границ зерен никеля, продеформированного методом кручения под высоким давлением (КВД), с помощью сканирующей туннельной микроскопии. В процессе работы проведены следующие исследования: 1) Отработана методика пробоподготовки образцов Ni, подвергнутых интенсивной пластической деформации (ИПД) методом КВД, для последующих исследований методом туннельной сканирующей микроскопии, обеспечивающая усредненное значение среднеквадратичной шероховатости поверхности около 2 нм. 2) С помощью сканирующей туннельной микроскопии получены изображения структуры поверхности никеля, которые обработаны с помощью программы-приложения Gwyddion. В результате рассчитаны профили границ зерен, на основании которых вычислялись значения двугранных углов у дна канавок травления и рассчитывались относительные энергии границ зерен. 3) Установлено, что после деформации КВД средняя относительная энергия границ зерен значительно превышает относительную энергию границ зерен крупнозернистого никеля с границами зерен рекристаллизационного происхождения. Таким образом, в результате КВД в образцах формируются неравновесные границы зерен. 4) Показано, что с увеличением степени деформации КВД происходит увеличение средней относительной энергии границ зерен, что свидетельствует об увеличении степени их неравновесности. 5) Продемонстрировано, что ИПД методом КВД позволяет достигнуть более высокого уровня относительной энергии границ зерен, чем деформация методом равноканального углового прессования (РКУП).
Никель, интенсивная пластическая деформация, сканирующая туннельная микроскопия, относительная свободная энергия
Короткий адрес: https://sciup.org/147238116
IDR: 147238116 | DOI: 10.14529/mmph220309
Список литературы Применение сканирующей туннельной микроскопии для оценки степени неравновесности границ зерен в никеле, полученном кручением под высоким давлением
- Producing Bulk Ultrafine-Grained Materials by Severe Plastic Deformation / R.Z. Valiev, Y. Estrin, Z. Horita et al. // JOM. - 2006. - Vol. 58. - P. 33-39.
- Valiev, R.Z. Grain boundary structure and properties under external influences / R.Z. Valiev, V.Yu. Gertsman, O.A. Kaibyshev // Phys. Stat. Sol. (a). - 1986. - Vol. 97, Iss. 1. - P. 11-56.
- Valiev, R.Z. Bulk nanostructured materials from severe plastic deformation. / R.Z. Valiev, R.K. Islamgaliev, I.V. Alexandrov // Progress in Materials Science. - 2000. - Vol. 45, no. 2. - P. 103— 189.
- Nazarov, A.A. On the structure, stress fields and energy of nonequilibrium grain boundaries. / A.A. Nazarov, A.E. Romanov, R.Z. Valiev // Acta Metall. Mater. - 1993. - Vol. 41, no. 4. - P. 10331040.
- Nazarov, A.A. Review: Nonequilibrium Grain Boundaries in Bulk Nanostructured Metals and their Recovery under the Influences of Heating and Cyclic Deformation / A.A. Nazarov // Letters on Materials. - 2018. - Vol. 8, no. 3. - P. 372-381.
- Effect of Heat Treatment on Diffusion, Internal Friction, Microstructure and Mechanical Properties of Ultra-Fine-Grained Nickel Severely Deformed by Equal-Channel Angular Pressing / Divinski S.V., Reglitz G., Golovin I.S. etal. // Acta Mater. - 2015. - Vol. 82. - P. 11-21.
- Observations of Grain Boundary Structure in Submicrometer-Grained Cu and Ni Using HighResolution Electron Microscopy / Z. Horita, D.J. Smith, M. Nemoto et al. // Journal of Materials Research. - 1998. - Vol. 13, no 2. - P. 446-450.
- Popov, V.V. Mossbauer Spectroscopy of Interfaces in Metals. / V.V. Popov // The Physics of Metals and Metallography. - 2012. - Vol. 113, no. 13. - P. 1257-1289.
- Wilde, G. Grain Boundaries and Diffusion Phenomena in Severely Deformed Materials / G. Wilde, S. Divinski // Mater. Trans. - 2019. - Vol. 60, Iss. 7. - P. 1302-1315.
- Grain boundary diffusion of 57Co in nickel / V.V. Popov, E.V. Osinnikov, S.A. Murzinova et al. // Journal of phase equilibria and diffusion. - 2020. - Vol. 41, no. 2. - pp. 132-137.
- Зернограничная диффузия 57Co в ультрамелкозернистом никеле, полученном интенсивной пластической деформацией / Е.В. Осинников, С.А. Мурзинова, А.Ю. Истомина и др. // Физика металлов и металловедение. - 2021. - Т. 122, № 10. - С. 1049-1053.
- Amouyal, Y. Correlation between Grain Boundary Energy and Geometry in Ni-rich NiAl / Y. Amouyal, E. Rabkin, Y. Mishin // Acta Materialia. - 2005. - Vol. 53, Iss. 14. - P. 3795-3805.
- Measurement of the grain boundary energy of commercially pure grade 2 titanium at high temperature / C.C. Camilo, E.C. de Souza, P.L. Di Lorenzo, J.M.D. de Almeida Rollo // Braz. J. Biom. Eng. - 2011. - Vol. 27, no. 3. - P. 175-181.
- Amouyal, Y. A Scanning Force Microscopy Study of Grain Boundary Energy in Copper Subjected to Equal Channel Angular Pressing / Y. Amouyal, E. Rabkin // Acta Materialia. - 2007. -Vol. 55, Iss. 20. - P. 6681-6689.
- Салтыков, С.А. Стереометрическая металлография / С.А. Салтыков. - М.: Металлургия, 1976. - 271 с.
- Применение сканирующей туннельной микроскопии для характеристики зеренно-субзеренной структуры СМК никеля после низкотемпературного отжига / П.В. Кузнецов, И.В. Петракова, Т.В. Рахматуллина и др. // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. -2012. - Т. 78, № 4. - С. 26-34
- Энергия внутренних границ раздела как характеристика эволюции структуры ультрамелкозернистых меди и никеля после отжига / П.В. Кузнецов, Т.В. Рахматулина, И.В. Беляева, А.В. Корзников // Физика металлов и металловедение. - 2017. - Т. 118, № 3. -С. 255-262.
