Обеспечение термической стабильности и высоких физико-механических свойств ультрамелкозернистых однофазных ГЦК сплавов посредством специального легирования и деформационно-термической обработки

Цель: решение фундаментальной проблемы получения ГЦК сплавов с заданными конструкционными и функциональными структурнозависимыми свойствами путем формирования в них стабильных ультрадисперсных структур. Изучено влияние интенсивной пластической деформации и последующих отжигов на структуру и физико-механические свойства сплавов Ni - Cr, содержащих (2, 5, 12,5)% ат. хрома, а также сплавов Cu - Pd с малым содержанием палладия (1,5; 3,0; 4,6 и 5,9)% ат., соответствующих области ГЦК-твердого раствора на фазовой диаграмме, и сплава Cu - 8% ат. Pd, в котором формируется двухфазное состояние А1+L12 (беспорядок+порядок). В сплавах Ni - Cr, деформированных в наковальнях Бриджмена (истинная деформация от 0,5 до 10), были определены границы стадий структурных состояний и установлено влияние содержания хрома на рост зерна при последующем отжиге. Для сплавов Cu - Pd в различных структурных состояниях построены концентрационные зависимости параметра решетки, удельного электрического сопротивления и температурного коэффициента электросопротивления, пределов текучести и прочности. Установлено, что во всех исследованных сплавах Ni - Cr переход на стадию субмикрокристаллической (СМК) структуры происходит при близких значениях истинной деформации е=8,5 + 0,3. В отличие от чистого никеля в сплавах наблюдается непрерывный рост твердости во всем исследованном интервале деформации и значительно задерживается формирование СМК структуры. Во всех исследованных сплавах на стадии СМК структуры измельчение прекращается. Наиболее мелкое зерно наблюдается в сплавах с содержанием хрома 5 и 12,5% ат.: после деформации е=9, dср=0,08 мкм (в чистом никеле и в сплаве Ni - 2% ат. Cr dср=0,14 мкм). Калориметрическими исследованиями установлено, что в сплаве Ni - 2% ат. Cr запасенная энергия деформации возрастает с увеличением деформации до е=8,6, а при переходе к стадии СМК структуры - снижается. Показано, что легирование никеля хромом обеспечивает получение при отжиге субмикрозернистой рекристаллизованной структуры, а увеличение содержания хрома от 2 до 12,5% ат. повышает термическую стабильность структуры сплава Ni - Cr. Это проявляется как в повышении температуры начала рекристаллизации, так и в повышении размерной однородности структуры вследствие уменьшения размера наиболее крупных рекристаллизованных зерен. Обнаружено, что введение палладия также приводит к повышению температуры рекристаллизации, вызывает рост прочностных свойств. В ходе длительных (до 4 мес.) отжигов обнаружено, что с увеличением их продолжительности при 250º С как в закаленных, так и в деформированных сплавах Cu - 4,6 ат. % Pd, Cu - 5,9 ат. % Pd и Cu - 8 ат. % Pd наблюдается аномальный рост электросопротивления и микротвердости. Предварительная деформация значительно ускоряет и усиливает аномальные явления. Методом электронной микроскопии на просвет обнаружено состояние ближнего порядка в закаленном сплаве Cu - 8 ат. % Pd. Установлено, что длительные отжиги сплава приводят к формированию микрообластей упорядоченной L12 фазы. Обнаруженные аномалии объяснены появлением упорядоченной L12 фазы. Резистометрическим способом проведена оценка температуры фазового перехода порядок→беспорядок в сплаве Cu - 8 ат.% Pd. Разупорядочение сплава происходит при температурах около 340⁰ С, что на 50⁰ ниже, чем на фазовой диаграмме. Сделан вывод о необходимости уточнения фазовая диаграммы Cu - Pd.