Конкуренция между образованием и распадом твердого раствора при деформации кручением под высоким давлением сплавов Al–Cu

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В данной работе впервые обнаружена конкуренция между фазовыми превращениями образования и распада твердого раствора под действием кручения под высоким давлением (КВД) в сплаве на основе алюминия. Сплав Al–6 масс.%Cu был предварительно отожжен при 300 и 530 ◦C. После отжига при 300 ◦C твердый раствор в матрице практически не содержит меди, а после отжига при 530 ◦C он содержит примерно 5 масс.%Cu. Это близко к максимально возможному значению. В первом образце кручение под высоким давлением приводит к обогащению твердого раствора медью за счет частичного распада частиц фазы Al2Cu. Во втором образце, наоборот, твердый раствор распадается с образованием частиц Al2Cu. В результате конкуренции этих процессов возникает динамическое равновесие, и концентрация меди в матрице с двух сторон стремится к стационарному значению css = 2масс.%Cu. css соответствует растворимости меди в твердом растворе при Teff = 400 ± 20 ◦С. Это явление можно объяснить повышенной концентрацией дефектов (в частности, вакансий) в стационарном состоянии при кручении под высоким давлением, которое эквивалентно повышению температуры.

Об авторах

Б. Б Страумал

Институт физики твердого тела имени Ю.А.Осипьяна РАН

Email: straumal@issp.ac.ru
Черноголовка, Россия

О. А Когтенкова

Институт физики твердого тела имени Ю.А.Осипьяна РАН

Черноголовка, Россия

А. С Горнакова

Институт физики твердого тела имени Ю.А.Осипьяна РАН

Черноголовка, Россия

М. А Хорошева

Институт физики твердого тела имени Ю.А.Осипьяна РАН

Черноголовка, Россия

П. Б Страумал

Институт металлургии и материаловедения им. А.А.Байкова РАН

Москва, Россия

П. А Прокофьев

Институт металлургии и материаловедения им. А.А.Байкова РАН

Москва, Россия

Д. Брадай

University of Sciences and Technology Houari Boumediene

Faculty of Physics Algiers, Algeria

А. Р Кильмаметов

Process and Material Sciences Laboratory, LSPM – CNRS

Villetaneuse, France

Список литературы

  1. X. Sauvage, A. Chbihi, and X. Quelennec, J. Phys. Conf. Ser. 240, 012003 (2010).
  2. B. B. Straumal, A.A. Mazilkin, B. Baretzky, E. Rabkin, and R. Z. Valiev, Mater.Trans. 53, 63 (2012).
  3. S.K. Pabi, J. Joardar, and B. S. Murty, Proc. Ind. Nac. Sci. Ac. A 67, 1 (2001)
  4. B. Straumal, A. Korneva, and P. Zieba, Arch. Civil Mech. Eng. 14, 242 (2014).
  5. A. Mazilkin, B. Straumal, A. Kilmametov, P. Straumal and B. Baretzky, Mater. Trans. 60, 1489 (2019).
  6. X. Liu, H. Ding, Y. Huang, X. Bai, Q. Zhang, H. Zhang, T.G. Langdon, and J. Cui, J. Alloys Compd. 867, 159063 (2021).
  7. Q. Wang, K. Edalati, I. Fujita, M. Watanabe, T. Ishihara, and Z. Horita, J. Am. Ceram. Soc. 103, 6594 (2020).
  8. I.K. Razumov, Yu.N. Gornostyrev, and A.E. Ermakov, Phys. Met. Metallogr. 119, 1133 (2018).
  9. Y. Ashkenazy, N. Pant, J. Zhou, P. Bellon, and R. S. Averback, Acta Mater. 139, 205 (2017).
  10. S. Tuli´c, M. Kerber, M. Matsuda, and T. Waitz, Func. Mater. Lett. 10, 1740012 (2017).
  11. Y. Fukushima, Y. Ikoma, K. Edalati, B. Chon, D. J. Smith, and Z. Horita, Mater. Charact. 129, 163 (2017).
  12. N. Resnina, S. Belyaev, V. Zeldovich, V. Pilyugin, N. Frolova, and D. Glazova, Thermochim. Acta 627, 20 (2016).
  13. V.G. Pushin, N. I. Kourov, N.N. Kuranova, A.V. Pushin, and A.,N. Uksusnikov, Phys. Met. Metallogr. 115, 365 (2014).
  14. V.G. Pushin, N.N. Kuranova, N. I. Kourov, R. Z. Valiev, A.V. Korolev, V.V. Makarov, A.V. Pushin, and A.N. Uksusnikov, Phys. Met. Metallogr. 114, 488 (2013).
  15. E. I. Teitel’, L. S. Metlov, D.V. Gunderov, and A.V. Korznikov, Phys. Met. Metallogr. 113, 1162 (2012).
  16. T. Miyazaki, D. Terada, Y. Miyajima, C. Suryanarayana, R. Murao, Y. Yokoyama, K. Sugiyama, M. Umemoto, Y. Todaka, and N. Tsuji, J. Mater. Sci. 46, 4296 (2011).
  17. B.B. Straumal, B. Baretzky, A.A. Mazilkin, F. Phillipp, O.A. Kogtenkova, M.N. Volkov, and R. Z. Valiev, Acta Mater. 52, 4469 (2004).
  18. B.B. Straumal, S.G. Protasova, A.A. Mazilkin, E. Rabkin, D. Goll, G. Schutz, B. Baretzky, and R.Z. Valiev, J. Mater. Sci. 47, 360 (2012).
  19. B.B. Straumal, A.R. Kilmametov, Y. Ivanisenko, L. Kurmanaeva, B. Baretzky, Y.O. Kucheev, P. Zieba, A. Korneva, and D.A. Molodov, Mater. Lett. 118, 111 (2014).
  20. B.B. Straumal, A.R. Kilmametov, I.A. Mazilkin, A. Korneva, P. Zieba, and B. Baretzky, JETP Lett. 110, 624 (2019).
  21. A.A. Mazilkin, B. B. Straumal, A.R. Kilmametov, T. Boll, B. Baretzky, O.A. Kogtenkova, A. Korneva, and P. Zieba, Scr. Mater. 173, 46 (2019).
  22. H. Azzeddine, B. Mehdi, L. Hennet, D. Thiaudiere, B. Alili, M. Kawasaki, D. Bradai, and T.G. Langdon, Mater. Sci. Eng. A 597, 288 (2014).
  23. Y.B. Wang, X.Z. Liao, Y.H. Zhao, J.C. Cooley, Z. Horita, and Y.T. Zhu, Appl. Phys. Lett. 102, 231912 (2013).
  24. A. Bachmaier, G. B. Rathmayr, M. Bartosik, D. Apel, Z. Zhang, and R. Pippan, Acta Mater. 69, 301 (2014).
  25. A. Bachmaier, J. Keckes, K. S. Kormout, and R. Pippan, Phil. Mag. Lett. 94, 9 (2014).
  26. Y.F. Sun, H. Fujii, T. Nakamura, N. Tsuji, D. Todaka, and M. Umemoto, Scr. Mater. 65, 489 (2011).
  27. I.V. Shchetinin, I.G. Bordyuzhin, R.V. Sundeev, V.P. Menushenkov, A.V. Kamynin, V.N. Verbetsky, and A.G. Savchenko, Mater. Lett. 274, 127993 (2020).
  28. S.D. Prokoshkin, I.Yu. Khmelevskaya, S.V. Dobatkin, I.B. Trubitsyna, E.V. Tatyanin, V.V. Stolyarov, and E.A. Prokofiev, Acta Mater. 53, 2703 (2005).
  29. X. Sauvage, L. Renaud, B. Deconihout, D. Blavette, D.H. Ping, and K. Hono, Acta. Mater. 49, 389 (2001).
  30. A.A. Mazilkin, G.E. Abrosimova, S.G. Protasova, B.B. Straumal, G. Schutz, S.V. Dobatkin, and A. S. Bakai, J. Mater. Sci. 46, 4336 (2011).
  31. B.B. Straumal, A. Korneva, O. Kogtenkova, L. Kurmanaeva, P. Zieba, A. Wierzbicka-Miernik, S.N. Zhevnenko, and B. Baretzky, J. Alloys Compd. 615, S183 (2014).
  32. B.B. Straumal, A.A. Mazilkin, S.G. Protasova, D.V. Gunderov, G.A. L´opez, and B. Baretzky, Mater. Lett. 161, 735 (2015).
  33. A. Aronin and G. Abrosimova, Metals 10, 358 (2020).
  34. F. Staab, P. Niels, E. Bruder, T. Smoliarova, D. Koch, X. Chen, K. Skokov, B. Gault, M. Farle, O. Gutfleisch, and K. Durst, J. Alloys Compd. 1010, 177858 (2025).
  35. V.R. Galakhov, B.A. Gizhevskii, and S.V. Naumov, J. Phys. Chem. Sol. 193, 112165 (2024).
  36. H. Shahmir, M. Hosseinzadeh, H. S. Kim, and M. Nili-Ahmadabadi, Intermetallics 168, 108264 (2024).
  37. F. Staab, Y. Yang, E. Foya, E. Bruder, B. Zingsem, E. Adabifiroozjaei, D. Nasiou, K. Skokov, D. Koch, M. Farle, R.E. Dunin-Borkowski, L. Molina-Luna, O. Gutfleisch, B.-X. Xu, and K. Durst, Scr. Mater. 240, 115808 (2024).
  38. M. Stuckler, S. Wurster, M. Alfreider, M. Zawodzki, H. Krenn, and A. Bachmaier, Nanomaterials (Basel) 13, 2280 (2023).
  39. J. Zhang, S. Wang, H. Ding, P. Hu, Y. Huang and Y. Zhang, Crystals 13, 1246 (2023).
  40. Y. Ren, A. Shuitcev, D.V. Gunderov, L. Li, R.Z. Valiev, and Y.X. Tong, Mater. Lett. 322, 132484 (2022).
  41. R.V. Sundeev, A.V. Shalimova, A.V. Krivoruchko, A.M. Glezer, A.A. Veligzhanin, and V.A. Khonik, Intermetallics 141, 107372 (2022).
  42. V. S. Kalashnikov, V.A. Andreev, V.V. Koledov, A.V. Petrov, V.G. Shavrov, D.V. Kuchin, and R.M. Gizatullin, Metal Sci. Heat Treat. 63, 258 (2021).
  43. A.M. Glezer, M.R. Plotnikova, A.V. Shalimova, and S.V. Dobatkin, Bull. Russ. Ac. Sci. Phys. 73, 1233 (2009).
  44. S. Ho´bor, ´A. R´ev´esz, A.P. Zhilyaev, and Zs. Kov´acs, Rev. Adv. Mater. Sci. 18, 590 (2008).
  45. G. Abrosimova, O. Aksenov, N. Volkov, D.V. Matveev, E. Pershina, and A. S. Aronin, Metals 14, 771 (2024).
  46. G.E. Abrosimova, V.V. Astanin, N.A. Volkov, D.V. Gunderov, E.Y. Postnova, and A. S. Aronin, Phys. Met. Metallogr. 124, 698 (2023).
  47. G. Abrosimova, D. Gunderov, E. Postnova, and A. Aronin, Materials 16, 1321 (2023).
  48. B. Mironchuk, G. Abrosimova, S. Bozhko, E. Pershina, and A. Aronin, J. Non-Cryst. Solids 577, 121279 (2022).
  49. G. Abrosimova, B. Gnesin, D. Gunderov, A. Drozdenko, D. Matveev, B. Mironchuk, E. Pershina, I. Sholin, and A. Aronin, Metals 10, 1329 (2020).
  50. B. Mironchuk, G. Abrosimova, S. Bozhko, A. Drozdenko, E. Postnova, and A. Aronin, Mater. Lett. 273, 127941 (2020).
  51. G. Abrosimova, and A. Aronin, J. Alloys Compd. 747, 26 (2018).
  52. G. Abrosimova, D. Matveev, E. Pershina, and A. Aronin, Mater. Lett. 183, 131 (2016).
  53. E.A. Pershina, G.E. Abrosimova, A. S. Aronin, and D.V. Matveev, Phys. Sol. State 57, 234 (2015).
  54. E.A. Pershina, G.E. Abrosimova, A. S. Aronin, D.Matveev, and V. Tkatch,Mater. Lett. 134, 60 (2014).
  55. Y. Ivanisenko, I. MacLaren, X. Sauvage, R. Z. Valiev, and H.-J. Fecht, Acta Mater. 54, 1659 (2006).
  56. M.T. P´erez-Prado, and A.P. Zhilyaev, Phys. Rev. Lett. 102, 175504 (2009).
  57. K. Edalati, E. Matsubara, and Z. Horita, Metal. Mater. Trans. A 40, 2079 (2009).
  58. Y. Ivanisenko, A. Kilmametov, H. Roesner, and R.Z. Valiev, Int. J. Mater. Res. 99, 36 (2008).
  59. B.B. Straumal, A.R. Kilmametov, A.A. Mazilkin, A. S. Gornakova, O.B. Fabrichnaya, M. J. Kriegel, D. Rafaja, M. F. Bulatov, A.N. Nekrasov, and B. Baretzky, JETP Lett. 111, 568 (2020).
  60. A. Kilmametov, Yu. Ivanisenko, B. B. Straumal, A.A. Mazilkin, A. S. Gornakova, M. J. Kriegel, O.B. Fabrichnaya, D. Rafaja, and H. Hahn, Scr. Mater. 136, 46 (2017).
  61. A. S. Gornakova, S. I. Prokofiev, B.B. Straumal, and K. I. Kolesnikova, Russ. J. Non-Ferr. Met. 57, 703 (2016).
  62. B.B. Straumal, A. S. Gornakova, A.A. Mazilkin, O.B. Fabrichnaya, M. J. Kriegel, B. Baretzky, J.-Z. Jiang, and S.V. Dobatkin, Mater. Lett. 81, 225 (2012).
  63. Y. Ikoma, K. Hayano, K. Edalati, K. Saito, Q. Guo, and Z. Horita, Appl. Phys. Lett. 101, 121908 (2024).
  64. Y. Ikoma, K. Yoshida, and M. Kohno, Sol. State Commun. 397, 115804 (2024).
  65. Y. Ikoma, Mater. Trans. 64, 1346 (2023).
  66. Y. Ikoma, T. Yamasaki, T. Masuda, Y. Tange, Y. Higo, Y. Ohishi, M.R. McCartney, D. J. Smith, and Z. Horita, Phil. Mag. Lett. 101, 223 (2021).
  67. S. Yesudhas, V. I. Levitas, F. Lin, K.K. Pandey, and J. S. Smith, Nature Commun. 15, 7054 (2024).
  68. B. Popescu, C. Gurau, G. Gurau, M. Tolea, M. Sofronie, and F. Tolea, Trans. Indian Inst. Met. 74, 2491 (2021).
  69. V.G. Pushin, N.N. Kuranova, E.B. Marchenkova, and A.V. Pushin, Phys. Metals Metallogr. 121, 330 (2020).
  70. B. B. Straumal, A.R. Kilmametov, Yu. Ivanisenko, A.A. Mazilkin, R. Z. Valiev, N. S. Afonikova, A. S. Gornakova, and H. Hahn, J. Alloys Compd. 735, 2281 (2018).
  71. J. Zhang, S. Wang, P. Hu, Y. Zhang, H. Ding, and Y. Huang, Metals 14, 184 (2024).
  72. M. Kerber, T. Waitz, and M. Matsuda, J. Alloys Compd. 935, 168037 (2023).
  73. R. Z. Valiev, B. Straumal, and T.G. Langdon, Ann. Rev. Mater. Res. 52, 357 (2022).
  74. B. B. Straumal, A.R. Kilmametov, A. Korneva, A.A. Mazilkin, P.B. Straumal, P. Zieba, and B. Baretzky, J. Alloys Compd. 707, 20 (2017).
  75. B. B. Straumal, S.G. Protasova, A.A. Mazilkin, E. Rabkin, D. Goll, G. Schutz, B. Baretzky, and R. Z. Valiev, J. Mater. Sci. 47, 360 (2012).
  76. B. B. Straumal, A.A. Mazilkin, S.G. Protasova, A.R. Kilmametov, A.V. Druzhinin, and B. Baretzky, JETP Lett. 112, 37 (2020).
  77. B. B. Straumal, A.R. Kilmametov, P.B. Straumal, and A.A. Mazilkin, J. Mater. Sci. 59, 5818 (2024).
  78. B. B. Straumal, A.R. Kilmametov, B. Baretzky, O.A. Kogtenkova, P.B. Straumal, L. Litynska-Dobrzynska, R. Chulist, A. Korneva, and P. Zieba, Acta Mater. 195, 184 (2020).
  79. O. Zobac, A. Kroupa, A. Zemanova, and K.W. Richter, Metal. Mater. Trans. A 50, 3805 (2019).
  80. B. B. Straumal, O.A. Kogtenkova, A.N. Nekrasov, J. Dutta Majumdar, G. Faraji, and D. Bradai, Lett. Mater. 14, 319 (2024).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».