НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o044.Pdf (834.34Кб)

УДК 621.771.2

Россия,  МГТУ им. Н.Э. Баумана

В работе проводится анализ сильных и слабых сторон процессов накопления деформации и способов деформационного измельчения структуры металлических конструкционных материалов. Процессы, используемые для получения материалов с ультрамелкозенистой структурой (субмикро- и нанокристаллических материалов с размером зерен менее 1мкм и менее 100 нм) с помощью пластической деформации, называют общим термином интенсивные пластические деформации (ИПД) или термином мегапластические деформации (МПД). Проводится классификация методов измельчения структуры с использованием процесса прокатки. Показано, что методы прокатки как наиболее производительные методы обработки давлением являются наиболее подходящими для производства крупногабаритных хсубмикро- и наноструктурированных заготовок. Прокатка дает возможность получения большеразмерных заготовок: слябов, блюмов, листов и широких полос, на существующих прокатных станах – без использования специального дорогостоящего оборудования.
В процессах можно выделить две основные группы:
- процессы без изменения поперечного сечения заготовки;
- процессы с изменением ее поперечного сечения.
Рассмотренные процессы можно классифицировать также по степени непрерывности. К процессам, позволяющим получать длинномерные изделия, относятся продольная прокатка, поперечно-винтовая прокатка, волочение, прессование, знакопеременный изгиб. Непрерывность процесса деформирования возможно осуществить при знакопеременном изгибе, продольной прокатке и волочении; ведутся эксперименты по созданию машин, осуществляющих непрерывное экструдирование по процессу конформ (Conform).
Недостатками наиболее распространенных методов ИПД (кручение под высоким давлением, РКУП и его вариаций) являются:
-низкая производительность и сложность их применения для заготовок больших размеров;
-использование нестандартного дорогостоящего оборудования, требующего большой точности изготовления;
-использование для получения наноразмерных заготовок порошковых материалов, производство, которых является длительным и дорогостоящим процессом, что сказывается на их цене;
-сложность удержания полученной наноразмерной структуры.
Возможность производства большеразмерных заготовок с ультрамелкозернистой и  наноразмерной структурой на стандартном оборудовании в промышленных объемах является ключевым преимуществом метода прокатки перед остальными методами обработки давлением, используемыми для создания наноструктурированных материалов.

1. Быков Ю.А., Карпухин С.Д. Способы получения конструкционных наноматериалов. Часть 1 // Наноинженерия. 2012. № 6. С. 11-19.
2. Сегал В.М., Резников В.И., Копылов В.И., Павлик Д.А., Малышев В.Ф. Процессы пластического структурообразования металлов. Минск: Наука и техника, 1994. 232 с.
3. Валиев Р.З., Александров И.В. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией. М.: Логос, 2000. 271 с.
4. Бейгельзимер Я.Е., Варюхин В.Н., Орлов Д.В., Сынков С.Г. Винтовая экструзия – процесс накопления деформации. Донецк: ТЕАН, 2003. 87с.
5. Глезер А.М. Общие принципы стадийности пластической деформации твердых тел // 52-я Международная научная конференция «Актуальные проблемы прочности»: сб. тезисов докладов. Уфа: РИЦ БашГУ, 2012. С. 248-250.
6. Гундеров Д.В., Поляков А.В., Ситдиков В.Д., Чуракова А.А., Головин И.С. Внутреннее трение и эволюция ультрамелкозернистой структуры при отжиге титана GRADE-4, подвергнутого интенсивной пластической деформации // Физика металлов и металловедение. 2013. Т. 114, № 12. С. 1136-1143.
7. Крылов М.Н. Разработка и исследование процессов термопластической обработки полосового проката с деформированием в планетарных машинах: автореф. дис. … канд. техн. наук. М., 1991. 22 с.
8. Крылов Н.И., Китайский В.Е., Дресвин А.С., Смирнов А.В. Исследование упрочнения полосового проката // Создание, исследование и внедрение машин для получения проката высокого качества: сб. науч. тр. М.: ВНИИМЕТМАШ, 1982. С. 48-52.
9. Глезер А.М. Основные направления использования нанотехнологий в металлургии // Металлург. 2010. № 1. С. 5-7.
10. Колобов Ю.Р. Технологии формирования структуры и свойств титановых сплавов для медицинских имплантатов с биоактивными покрытиями // Российские нанотехнологии. 2009. Т. 4, № 11-12. С. 69-81.
11. Климов К.М. О суперфрагментации металлических материалов методами электростимулированной прокатки // Металлург. 2011. № 9. С. 62-65.
12. Tsuji N., Saito Y., Lee S.H., Minamino Y. ARB (Accumulative Roll-Bonding) and Other New Techniques to Produce Bulk Ultrafine Grained Materials // Advanced Engineering Materials. 2003. Vol. 5, no. 5. P. 338-344. DOI: 10.1002/adem.200310077
13. Рудской А.И., Коджаспиров Г.Е. Перспективные технологии изготовления листа с субмикрокристаллической и наноструктурой // Вопросы материаловедения. 2009. № 3 (59). С. 188-192.
14. Коджаспиров Г.Е., Добаткин С.В., Рудской А.И., Наумов А.А. Получение ультрамелкозернистого листа из ультранизкоуглеродистой стали пакетной прокаткой // Металловедение и термическая обработка металлов. 2007. № 12. С. 13-16.
15. Майборода В. П., Копань В. С. Свойства тонкослойного проката сталь-медь // Известия АН СССР. Металлы. 1973. № 3. С. 132-136.
16. Копань В. С., Лысенко А. В. Об электросопротивлении и механических свойствах многослойных композиций на основе меди и алюминия // Физика металлов и металловедение. 1970. Т. 29, № 5. С. 1074-1080.
17. Карпов М.И., Внуков В.И., Волков К.Г., Медведь Н.В., Ходос И.И., Абросимова Г.Е. Возможности метода вакуумной прокатки как способа получения многослойных композитов с нанометрическими толщинами слоев // Материаловедение. 2004. № 1. С. 48-53.
18. Неклюдов И.М., Белоус В.А, Воеводин В.Н., Диденко С.Ю., Ильченко Н.И., Диденко Ю.С., Ильченко Ю.Н. Перспективы производства и использования металлических микроламинатов, получаемых вакуумной прокаткой // Вопросы атомной науки и техники. 2010. № 5. С. 89-94.
19. Колесников А. Г, Мечиев Ш. Т., Панова И. Ю. Состояние и перспективы применения многослойных металлических заготовок // Заготовительные производства в машиностроении. 2008. № 1. С. 42-43.
20. Колесников А.Г., Плохих А.И., Комиссарчук Ю.С., Михальцевич И.Ю. Исследование особенностей формирования субмикро- и наноразмерной структуры в многослойных материалах методом горячей прокатки // МиТОМ. 2010. № 6. С. 44-49.