1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Физика металлов и металловедение
  4. T. 124, № 6, 2023

Физика металлов и металловедение, 2023, T. 124, № 6, стр. 477-482

Зернограничная диффузия 57Co в ультрамелкозернистом ниобии, полученном интенсивной пластической деформацией

В. В. Попов a, *, Е. В. Осинников a, А. Ю. Истомина a, Е. Н. Попова a, Р. М. Фалахутдинов a

a Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН
620108 Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 18, Россия

* E-mail: vpopov@imp.uran.ru

Поступила в редакцию 11.04.2023
После доработки 07.05.2023
Принята к публикации 11.05.2023

Аннотация

Методом послойного радиометрического анализа исследована зернограничная диффузия Co в ультрамелкозернистом Nb, полученном интенсивной пластической деформацией методом кручения под высоким давлением. Определены значения коэффициента зернограничной диффузии для нескольких температур. Показано, что диффузия по границам зерен протекает значительно быстрее, чем в крупнозернистом ниобии с релаксированными границами, что объясняется формированием “неравновесных” границ зерен в процессе интенсивной пластической деформации, которые являются путями сверхбыстрой диффузии. При нагреве в неравновесных границах зерен протекают процессы возврата, вследствие чего их свойства приближаются к свойствам обычных высокоугловых границ в крупнокристаллическом материале.

Ключевые слова: ниобий, кобальт, границы зерен, зернограничная диффузия, ультрамелкозернистые материалы, интенсивная пластическая деформация

Список литературы

  1. Edalati K., Bachmaier A., Beloshenko V.A., Beygelzimer Y., Blank V.D., Botta W.J., Bryła K., Čížek J., Divinski S., Enikeev N.A., Estrin Y., Faraji G., Figueiredo R.B., Fuji M., Furuta T., Grosdidier T., Gubicza J., Hohenwarter A., Horita Z., Huot J., Ikoma Y., Janeček M., Kawasaki M., Král P., Kuramoto S., Langdon T.G., Leiva D.R., Levitas V.I., Mazilkin A., Mito M., Miyamoto H., Nishizaki T., Pippan R., Popov V.V., Popova E.N., Purcek G., Renk O., Révész Á., Sauvage X., Sklenicka V., Skrotzki W., Straumal B.B., Suwas S., Toth L.S., Tsuji N., Valiev R.Z., Wilde G., Zehetbauer M.J., Zhu X. Nanomaterials by severe plastic deformation: review of historical developments and recent advances // Mater. Research Letters. 2022. V. 10. № 4. P. 163–256.

  2. Kawasaki M., Langdon T.G. Principles of superplasticity in ultrafine-grained materials // J. Mater Sci. 2007. V. 42. P. 1782–1796.

  3. Hohenwarter A., Kammerhofer C., Pippan R. The ductile to brittle transition of ultrafine-grained Armco iron: an experimental study // J. Mater Sci. 2010. V. 45. P. 4805–4812.

  4. Edalati K., Horita Z., Valiev R.Z. Transition from poor ductility to room-temperature superplasticity in a nanostructured aluminum alloy // Sci. Rep. 2018. № 8. P. 6740.

  5. Zhilyaev A.P., Langdon T.G. Using high-pressure torsion for metal processing: Fundamentals and applications // Prog. Mater. Sci. 2008. V. 53. P. 893–979.

  6. Пилюгин В.П., Гапонцева Т.М., Чашухина Т.И., Воронова Л.М., Щинова Л.И., Дегтярев М.В. Эволюция структуры и твердости никеля при холодной и низкотемпературной деформации под давлением // ФММ. 2008. Т. 105. № 4. С. 438–448.

  7. Орлова Д.К., Чащухина Т.И., Воронова Л.М., Дегтярев М.В. Влияние температурно-скоростных условий деформации в наковальнях Бриджмена на формирование структуры в меди технической чистоты // ФММ. 2015. Т. 116. №. 9. С.1001–1009.

  8. Рогачев C.O., Рожнов А.Б., Никулин С.А., Рыбальченко О.В., Горшенков М.В., Чжен В.Т., Добаткин С.В. Влияние режимов кручения под высоким давлением на структуру и упрочнение сплава Zr–1% Nb // ФММ. 2016. Т. 117. № 4. С. 385–391.

  9. Попова Е.Н., Дерягина И.Л. Оптимизация микроструктуры слоев Nb3Sn в сверхпроводящих композитах // ФММ. 2018. Т. 119. № 12. С. 1290–1296.

  10. Дерягина И.Л., Попова Е.Н., Валова-Захаревская Е.Г., Патраков Е.И. Структура и термическая стабильность высокопрочного композита Cu–18Nb в зависимости от степени деформации // ФММ. 2018. Т. 119, № 1. С. 99–108.

  11. Popov V.V., Popova E.N. Behavior of Nb and CuNb Composites under Severe Plastic Deformation and Annealing // Mater. Trans. 2019. V. 60. № 7. P. 1209–1220.

  12. Попова Е.Н., Дерягина И.Л. Эволюция структуры композита Cu–Nb при кручении под высоким давлением и последующем отжиге // ФММ. 2020. Т. 121. № 12. С. 1285–1291.

  13. Popov V.V., Popova E.N., Stolbovskiy A.V. Nanostructuring Nb by various techniques of severe plastic deformation // Mater. Sci. Eng. A 539. 2012. P. 22–29.

  14. Гапонцева Т.М., Дегтярев М.В., Пилюгин П.В., Чащухина Т.И., Воронова Л.М., Пацелов А.М. Влияние температуры деформации в наковальнях Бриджмена и исходной ориентировки на эволюцию структуры монокристаллического ниобия // ФММ. 2016. Т. 117. № 4. С. 349–361.

  15. Degtyarev M., Chashchukhina T., Voronova L., Gapontseva T., Levit V. Evolution of microstructure and microtexture upon recrystallization of submicrocrystalline niobium // Intern. J. Refractory Metals & Hard Materials 2020. V. 86. P. 105117.

  16. Valiev R.Z., Gertsman V.Yu., Kaibyshev O.A. Grain boundary structure and properties under external influences // Phys. Stat. Sol. (a). 1986. V. 97. P. 11–56.

  17. Wilde G., Divinski S. Grain boundaries and diffusion phenomena in severely deformed materials // Mater. Trans. 2019. V. 60. № 7. P. 1302–1315.

  18. Nazarov A., Romanov A., Valiev R.Z. On the structure, stress fields and energy of nonequilibrium grain boundaries // Acta Metall. Mater. 1993. V. 41. P. 1033–1040.

  19. Nazarov A.A. Ensembles of gliding grain boundary dislocations in ultrafine grained materials produced by severe plastic deformation // Scripta Mater. 1997. V. 37. № 8. P. 1155–1161.

  20. Popov V. Mossbauer Spectroscopy Studies of Grain Boundaries in Nanostructured Metals // Defect and Diffusion Forum. 2008. V. 273–276. P. 506–513.

  21. Popov V.V. Mössbauer Spectroscopy of Interfaces in Metals // Phys. Met. Metal. 2012. V. 113. № 13. P. 1257–1289.

  22. Popov V.V. Application of Nuclear Gamma-Resonance Spectroscopy for Determination of Grain-Boundary Diffusion Characteristics and the State of Grain Boundaries // Defect and Diffusion Forum. 2019. V. 391. P. 201–214.

  23. Divinski S.V. Grain boundary diffusion in severely deformed metals: state of the art and unresolved issues. Diffusion Foundations 2015. V. 5. P. 57–76.

  24. Попов В.В., Осинников Е.В. Механизм зернограничной диффузии и зернограничная сегрегация 57Co в поликристаллическом ниобии // ФММ. 2021. Т. 122. № 9. С. 957–962.

  25. Попов В.В., Осинников Е.В., Фалахутдинов Р.М. Эмиссионная мессбауэровская спектроскопия границ зерен ультрамелкозернистого ниобия, полученного интенсивной пластической деформацией // ФММ. 2022. Т. 123. № 8. С. 881–887.

  26. Попов В.В., Истомина А. Ю., Осинников Е.В., Фалахутдинов Р.М. Зернограничная диффузия 57Со в ниобии // ФММ. 2023. Т. 124. № 3. С. 298–302.

  27. Грузин П.Л. Применение искусственно радиоактивных индикаторов для изучения процессов диффузии и самодиффузии // ДАН СССР. 1952. Т. 86, № 2. С. 289–292.

  28. Mishin Y., Herzig Chr., Bernardini J., Gust W. Grain boundary diffusion: fundamentals to recent developments // Int. Mater. Rev. 1997. V. 42. № 4. P. 155–178.

  29. Kaur I., Mishin Y., Gust W. Fundamentals of grain and interface boundary diffusion. Wiley & Sons LTD, Chichester, 1995.

  30. Divinski S.V., Bokstein B.S. Recent Advances and Unsolved Problems of Grain Boundary Diffusion // Defect and Diffusion Forum 2011. V. 309–310. P. 1–8.

  31. Koppers M., Mishin Yu., Herzig Chr. Fast diffusion of cobalt along stationary and moving grain boundaries in niobium // Acta Metall. Mater. 1994. V. 42. № 8. P. 2859–2868.

  32. Popov V.V., Osinnikov E.V., Murzinova S.A., Stolbovsky A.V., Falahutdinov R.M. Grain Boundary Diffusion of 57Co in Nickel // J. Phase Equilib. Diffus. 2020. V. 41. № 2. P. 132–137.

  33. Осинников Е.В., Мурзинова С.А., Истомина А.Ю., Попов В.В., Столбовский А. В., Фалахутдинов Р.М. Зернограничная диффузия 57Co в ультрамелкозернистом никеле, полученном интенсивной пластической деформацией // ФММ. 2021. Т. 122. № 10. С. 1049–1053.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Физика металлов и металловедение

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал