Анотація до роботи:

Шурінов Р. В. “Орієнтаційні зміни та закономірності виникнення й розвитку тріщин у процесі пластичної деформації двовимірних полікристалів алюмінію при кімнатній температурі”. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 - фізика твердого тіла. Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, Харків, 2008.

У дисертаційній роботі наведено результати експериментальних досліджень закономірностей виникнення й розвитку тріщин у процесі пластичної деформації в умовах активного навантаження з постійною швидкістю полікристалічних зразків алюмінію з різним розміром зерен при кімнатній температурі, механізмах їх руйнування, а також можливого впливу на ці механізми наявності зміцнювального покриття.

Показано, що пластична деформація може супроводжуватися різними орієнтаційними змінами, пов'язаними із кристалографічним ковзанням, утворенням первинної і вторинної ротацій.

У результаті проведених експериментальних досліджень установлено, що виникнення тріщини в тілі зерна відбувається при його певній кристалографічній орієнтації. Іншою можливістю для виникнення тріщини в зразку є створення добре розвиненої ротаційної структури.

Результати досліджень мікродефектної структури показали, що причиною виникнення тріщин є пори на границях загального типу, що виникають у результаті термічної обробки або в процесі пластичної деформації.

Показано, що за допомогою покриття можна змінити послідовність здійснення релаксаційних процесів і в остаточному підсумку змінити характер руйнування зразків і їхні механічні характеристики.

У дисертаційній роботі вирішено поставлену наукову задачу, яка полягає у встановленні закономірностей виникнення й розвитку тріщин у двовимірних полікристалічних зразках алюмінію з різним розміром зерна і типом границь зерен, визначенні механізмів руйнування й з'ясуванні впливу зміцнювального покриття із нітриду титану на послідовність розвитку релаксаційних процесів і механізми руйнування. Основні наукові та практичні результати такі:

1. Уперше експериментально показано, що виникнення тріщин у двовимірних полікристалічних зразках алюмінію при транскристалітному руйнуванні можливо в трьох випадках. У зразку до деформування має бути хоча б одне із зерен з орієнтацією осі розтягування, близької до кристалографічного напрямку [311], а нормалі до поверхні зерна – до напрямку [411]. Якщо зерна з такою кристалографічною орієнтацією в зразку немає, то при його деформуванні відбуваються орієнтаційні зміни, що приводять до досягнення такої орієнтації в одному із зерен, у якому згодом і виникає тріщина. І, нарешті, коли неможлива реалізація перших двох варіантів, виникнення й розвиток тріщини відбувається в добре розвиненій ротаційній структурі.

2. Уперше показано, що при відпалюванні дрібнокристалічних ( ) сильно здеформованих (“спотворених”) зразків алюмінію процес рекристалізації супроводжується інтенсивним утворенням пор на границях зерен у результаті коалесценції надлишкових вакансій. Оцінка показує, що процес росту зерен практично припиняється, коли на границі кожного із зерен виникає кілька пор. Для активізації рекристалізаційного процесу необхідна попередня пластична деформація e = 0,5 – 7,0 %. Експериментально показано, що така пластична деформація приводить до зменшення при наступному відпалюванні густини пор у зразку і в остаточному підсумку до значного збільшення середнього розміру зерна.

Можливим поясненням виявленого ефекту є зміна при деформуванні форми пор, що робить їх, по-перше, нестійкими при високотемпературному відпалюванні і, по-друге, послаблює їхню роль як стопора при міграції границі зерна з розположеними на ній порами. У зразках, які практично не містять пор, руйнування завжди носить транскристалітний характер.

3. Результати дослідження величини розущільнення у залежності від передісторії зразків і зміни цієї величини в процесі деформування полікристалічних зразків алюмінію з різним середнім розміром зерен при кімнатній температурі показують, що розущільнення локалізується, як правило, на границях зерен загального типу у вигляді пор.

4. Уперше показано, що причиною зернограничного руйнування при пластичному деформуванні полікристалічних зразків алюмінію при кімнатній температурі є пори, що утворюються на границях зерен загального типу при рекристалізації або деформуванні. Таким чином, зернограничне руйнування, що відбувається в дрібнозернистих зразках, які містять в основному границі зерен загального типу, обумовлено не типом границь зерен, а наявністю на цих границях пор.

5. Уперше експериментально показано, що зміцнююче покриття з нітриду титану товщиною ~ 5 мкм змінює послідовність релаксаційних процесів, що мають місце при пластичному деформуванні двовимірних полікристалів алюмінію. У таких зразках практично виключаються орієнтаційні зміни, що приводять до утворення розвиненої ротаційної структури.

6. Розроблено методику, що дозволяє in situ реєструвати орієнтаційні й структурні зміни в зразку в процесі його деформування із частотою 30 вимірів у секунду. Методика ґрунтується на дифракції білого світла на квазіперіодичному рельєфі, що виникає на поверхні зразків після їхнього травлення з метою виявлення границь зерен.

7. Розроблено методику реєстрації in situ виникнення й розвитку дислокаційного ковзання на ранніх стадіях пластичної деформації, основою якої служить дифракція лазерного випромінювання на деформаційному рельєфі, що виникає при ковзанні.

Публікації автора:

1. Бадиян Е.Е. Влияние границ зерен и границ деформационного происхождения на развитие пластической деформации в двумерных поликристаллах меди и алюминия [Текст] / Е.Е. Бадиян, А.Г. Тонкопряд, Н.А. Сахарова, О.В. Шеховцов, Р.В. Шуринов // Деформация и разрушение материалов. – 2005.– № 11. – С. 24 – 27.

2. Бадиян Е.Е. Исследование закономерностей возникновения и развития трещин в двумерных поликристаллах алюминия в процессе пластической деформации в условиях активного растяжения “in situ” с помощью WEB-камеры [Текст] / Е.Е. Бадиян, А.Г. Тонкопряд, О.В. Шеховцов, Р.В. Шуринов // XLIV Международная конференция "Актуальные проблемы прочности". Тез. докл., 3 – 7 октября 2005 г. – Вологда: ВоГТУ. – 2005. – С. 93.

3. Шеховцов О. Влияние размера зерен и типа межзеренных границ на характер разрушения двумерных поликристаллов алюминия [Текст] / О. Шеховцов, Р. Шуринов, Т. Зетова, Е. Осташко // VII Міжнародна наукова конференція “Фізичні явища в твердих тілах”, 15 – 14 грудня 2005 р., Україна: Матеріали конференції – Харків: Вид-во ХНУ імені В. Н. Каразіна. – 2005. – С. 68.

4. Badiyan E.E. Optical technique of investigation of the structural changes during a plastic deformation of aluminium polycrystals [Текст] / E.E. Badiyan, A.G. Tonkopryad, O.V. Shekhovtsov, R.V. Shurinov // Functional Materials. – 2006. – Vol. 13, № 3. – P. 411 – 414.

5. Бадиян Е.Е. Влияние формы зерен на закономерности пластической деформации и характер разрушения двумерных поликристаллов алюминия [Текст] / Е.Е. Бадиян, А.Г. Тонкопряд, О.В. Шеховцов, Р.В. Шуринов // Міжнародна науково-практична конференція "Структурна релаксація у твердих тілах". Тез. доп., 23 – 25 травня 2006 р. – Вінниця: ВДПУ. – 2006. – С. 45 – 46.

6. Бадиян Е.Е. Роль ротационных эффектов в разрушении двумерных поликристаллов алюминия [Текст] / Е.Е. Бадиян, А.Г. Тонкопряд, О.В. Шеховцов, Р.В. Шуринов // 45-я Междунар. конференция “Актуальные проблемы прочности”. Тез. докл., 25 – 28 сентября 2006 г. – Белгород: БелГУ. – 2006. – С. 131.

7. Бадиян Е.Е. Влияние поверхностных упрочняющих покрытий из нитрида титана на развитие пластической деформации и характер разрушения двумерных поликристаллов алюминия [Текст] / Е.Е. Бадиян, А.Г. Тонкопряд, О.В. Шеховцов, Р.В. Шуринов, В.И. Гриценко // Междунар. конференция “XVII Петербургские чтения по проблемам прочности”, 10 – 12 апреля 2007 г., Санкт-Петербург. Материалы конференции, часть I. – 2007. – С. 217 – 219.

8. Badiyan E.E. Crystallogeometric regularities of main crack origination and development in two-dimentional aluminium polycrystals [Текст] / E.E. Badiyan, A.G. Tonkopryad, O.V. Shekhovtsov, R.V. Shurinov // Functional Materials. – 2007. – Vol. 14, № 2. – P. 249 – 251.

9. Бадиян Е.Е. Влияние ротационной структуры на разрушение двумерных поликристаллов алюминия [Текст] / Е.Е. Бадиян, А.Г. Тонкопряд, О.В. Шеховцов, Р.В. Шуринов // Деформация и разрушение материалов. – 2007. – № 12.– С. 17 – 21.

10. Шеховцов О.В., Кристаллографические особенности разрушения двумерных поликристаллов алюминия [Текст] / О.В. Шеховцов, Р.В. Шуринов, Т.Р. Зетова // VIII Міжнародна наукова конференція “Фізичні явища в твердих тілах” 11 – 13 грудня 2007 р., Україна: Матеріали конференції – Харків: Вид-во ХНУ імені В. Н. Каразіна. – 2007. – С. 108

11. Шеховцов О.В. Исследование кинетики развития трещин в процессе пластической деформации двумерных поликристаллов алюминия [Текст] / О.В. Шеховцов, Р.В. Шуринов, Т.Р. Зетова // VIII Міжнародна наукова конференція “Фізичні явища в твердих тілах”, 11 – 13 грудня 2007 р., Україна: Матеріали конференції – Харків: Вид-во ХНУ імені В.Н. Каразіна, – 2007. – С.109.

12. Бадиян Е.Е. Ориентационные изменения и развитие трещин в процессе пластической деформации двумерных поликристаллов алюминия [Текст] / Е.Е. Бадиян, А.Г. Тонкопряд, О.В. Шеховцов, Р.В. Шуринов // Металлофизика и новейшие технологии. – 2008. – Т. 30, № 3. – С. 361 – 371.

13. Badiyan E.E. Formation of micro-discontinuities during thermal processing and plastic deformation of polycrystalline materials [Текст] / E.E. Badiyan, A.G. Tonkopryad, O.V. Shekhovtsov, R.V. Shurinov // Functional Materials. – 2008. – Vol. 15, № 2. – P. 198 – 202.

14. Бадиян Е.Е. Влияние микродефектной структуры и ориентационных факторов на разрушение поликристаллических фольг алюминия [Текст] / Е.Е. Бадиян, А.Г. Тонкопряд, О.В. Шеховцов, Р.В. Шуринов, Т.Р. Зетова // 47 Международная конференция "Актуальные проблемы прочности". Материалы конф., 1 – 5 июля 2008 г. – Нижний Новгород. – 2008. – С. 234 – 236.