Изучение структурной неоднородности и низкотемпературных микромеханических свойств ультрамелкозернистого алюминия

Abstract

Определены оптимальные условия измерения микротвердости алюминия, касающиеся подготовки поверхности образцов (электрополировка) и нагрузки на индентор (не меньше 0,5 Н). Методом микроиндентирования изучена степень структурной однородности алюминия после деформации равноканальным угловым прессованием (РКУП). Обнаружено, что микротвердость экструдированной заготовки неодинакова по сечению и имеет максимальное значение в центральной части. Неоднородность уменьшается при увеличении числа проходов. Основные структурные изменения, вызывающие упрочнение, происходят в процессе первого прохода. Температурная зависимость микротвердости в интервале 77–295 К усиливается с увеличением числа проходов РКУП. Упрочнение алюминия в результате измельчения зерна при обработке РКУП хорошо описывается законом Холла–Петча, причем коэффициент Холла–Петча увеличивается с понижением температуры. Для ультрамелкозернистого алюминия микротвердость и напряжение течения при деформации ε= 0,076 связаны соотношением HV =(3,7-4,2) σ0,076.

Визначено оптимальні умови вимірювання мікротвердості алюмінію, які стосуються підготовки поверхні зразків (електрополірування) і навантаження на індентор (не менше 0,5 Н). Методом мікро- індентування вивчено ступінь структурної однорідності алюмінію після деформації рівноканальним кутовим пресуванням (РККП). Виявлено, що мікротвердість екструдованої заготовки неоднакова по перерізу і має максимальне значення в центральній частині. Неоднорідність зменшується зі збільшенням кількості проходів. Головні структурні зміни, які викликають зміцнення, відбуваються протягом першого проходу. Температурна залежність мікротвердості в інтервалі 77–295 К підсилюється зі збільшенням кількості проходів РККП. Зміцнення алюмінію в результаті подрібнення зерна при обробц і РККП добре описується законом Холла–Петча, причому коефіцієнт Холла–Петча зростає з пониженням температури. Для ультрадрібнозернистого алюмінію мікротвердість і напруження плинност і при деформації ε = 0,076 зв’язані співвідношенням HV=(3,7-4,2)σ 0,076.

Conditions of sample surface preparation (electropolishing) and the indentation load (no less than 0.5 N) were determined for optimal measurement of aluminium microhardness. The degree of structural uniformity of aluminum after the deformation by equal-channel angular pressing (ECAP) has been studied. It is found that the microhardness of the extruded billet is not the same in its cross-section and has a maximum value in the central part. The inhomogeneity decreases with increasing a number of passes. The main structural changes resulting in hardening occur during the first pass. The temperature dependence of microhardness in the range from 77 to 295 K becomes stronger with increasing a number of ECAP passes. The hardening of aluminum due to grain refinement via ECAP follows the Hall–Petch relation, the Hall–Petch factor increasing with decrease in temperature. The relation between microhardness and flow stress at strain ε= 0,076 is described by HV = (3,7-4.2) σ0,076.