Konkurentsiya mezhdu obrazovaniem i raspadom tverdogo rastvora pri deformatsii krucheniem pod vysokim davleniem splavov Al–Cu

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

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.

References

  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).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).