Структура и особенности состояния границ зерен ниобия, меди и бронзы, наноструктурированных интенсивной пластической деформацией тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат физико-математических наук Столбовский, Алексей Владимирович

• Столбовский, Алексей Владимирович
• кандидат физико-математических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Столбовский, Алексей Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

1 НАНОСТРУКТУРИРОВАНИЕ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ МЕТОДАМИ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ (АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР).

1.1 Методы интенсивной пластической деформации (ИПД).

1.1.1 Равноканальное угловое прессование (РКУП).

1.1.2 Кручение под высоким давлением (КВД).

1.1.3 Оценка и сопоставление степеней деформации при ИПД.

1.2 Структура и свойства металлов и сплавов после интенсивной пластической деформации.

1.2.1 Структура, получаемая при РКУП.

1.2.2 Структура, получаемая при КВД.

1.2.3 Предельные возможности структурообразования при ИПД.

1.2.4 Стабильность структур, получаемых при ИПД.

1.3 Особенности структуры неравновесных границ зерен.

1.4 Зернограничная диффузия в крупно- и ультрамелкозернистых материалах.

1.5 Постановка задачи исследования.

2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 Материалы для исследования.

2.2 Методики интенсивной пластической деформации.

2.2.1 Равноканальное угловое прессование.

2.2.2 Кручение под высоким давлением.

2.3 Термическая обработка.

2.4 Методы исследования.

2.4.1 Дюрометрия.

2.4.2 Электронная микроскопия.

2.4.3 Ядерная гамма резонансная спектроскопия.

3 СТРУКТУРА, ТЕРМИЧЕСКАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ И СОСТОЯНИЕ ГРАНИЦ ЗЕРЕН НИОБИЯ, ОБРАБОТАННОГО РАЗЛИЧНЫМИ МЕТОДАМИ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ.

3.1 Влияние вида и режима ИПД на формирующуюся структуру ниобия.

3.1.1 Равноканальное угловое прессование.

3.1.2 Кручение под высоким давлением.

3.1.3 Комбинирование разных методов интенсивной пластической деформации.

3.1.4 Кручение под высоким давлением при криогенной температуре.

3.2 Термическая стабильность ниобия, полученного интенсивной пластической деформацией.

3.3 Эмиссионная Мессбауэровская спектроскопия границ зерен ниобия, наноструктурированного различными методами интенсивной пластической деформации.

3.3.1 Исследование границ зерен нанокристаллического ниобия, полученного методом кручения под высоким давлением.

3.3.2 Исследование границ зерен субмикрокристаллического ниобия после равноканального углового прессования.

3.4 Выводы.

4 СТРУКТУРА, ТЕРМИЧЕСКАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ И СОСТОЯНИЕ ГРАНИЦ ЗЕРЕН МЕДИ И ОЛОВЯНИСТОЙ БРОНЗЫ, ПОЛУЧЕННЫХ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИЕЙ.

4.1 Влияние КВД на структуру меди разной чистоты.

4.1.1 Структура и термическая стабильность высокочистой меди.

4.1.2 Структура и термическая стабильность меди технической чистоты.

4.1.3 Эмиссионная Мессбауэровская спектроскопия границ зерен меди, продеформированной КВД при криогенной температуре.

4.2 Наноструктурирование оловянистой бронзы.

4.2.1 Структура и термическая стабильность оловянистой бронзы.

4.2.2 Эмиссионная Мессбауэровская спектроскопия границ зерен оловянистой бронзы, продеформированной КВД при комнатной температуре.

4.3 Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Структура и особенности состояния границ зерен ниобия, меди и бронзы, наноструктурированных интенсивной пластической деформацией»

Актуальность темы исследования

Нанокристаллические материалы, обладающие уникальной структурой и свойствами, в настоящее время привлекают внимание физиков и материаловедов во всем мире, поскольку традиционные методы повышения механических свойств путем легирования и подбора различных способов термомеханической обработки уже не могут обеспечить растущие запросы различных отраслей промышленности. Очевидно, что одним из перспективных направлений является переход к наноразмерной дисперсности компонентов и элементов структур металлов и сплавов, и объемные субмикрокристаллические и наноструктурные материалы находят все более широкое применение.

Наиболее перспективными методами получения объемных субмикрокристаллических и наноструктурных материалов являются различные способы интенсивной пластической деформации (ИПД). Уникальностью этих методов является возможность деформирования материала на большие степени деформации без значительного изменения внешних размеров изделия, то есть деформация методами ИПД, главным образом, направлена на изменение внутренней структуры материалов, а именно, размеров структурных элементов.

В настоящее время наиболее развитыми методиками ИПД для наноструктурирования различных металлов и сплавов являются равноканальное угловое прессование (РКУП) и кручение под высоким давлением (КВД). В то же время представления о возможностях различных методик ИПД по измельчению зеренной структуры, особенно для легкоплавких металлов, зачастую неоднозначны. Вопрос о возможности получения нанокристаллической однородной структуры со средним размером кристаллитов менее 100 нм, разделенных высокоугловыми границами, особенно в чистых металлах, в частности, в легкоплавкой меди, остается открытым.

Известно, что для структуры материалов, полученной методами ИПД, характерно наличие неравновесных границ и высоких внутренних напряжений, и они обладают низкой термической стабильностью, и проблемы получения термически стабильных наноструктурированных материалов с особыми свойствами еще очень далеки от разрешения. В частности, из-за низкой термической стабильности очень сложно выявить особенности структуры и состояния границ зерен, и до сих пор вопрос о том, являются ли такие границы более неравновесными, чем у обычных поликристаллов, остается предметом дискуссий. В то же время понимание процессов, происходящих при ИПД и последующем нагреве, представляет несомненный научный и практический интерес.

Степень разработанности темы

Несмотря на многочисленные публикации по применению ИПД для наноструктурирования различных материалов, многие вопросы, касающиеся эволюции структуры при ИПД, термической стабильности, состояния границ зерен наноструктурированных материалов, остаются открытыми или спорными, в связи с чем данная работа, посвященная изучению эволюции структуры ниобия и меди при ИПД, исследованию термической стабильности и особенностей границ зерен, является актуальной. Актуальность темы диссертационной работы подтверждается ее соответствием тематике проектов в рамках программ Российской Академии Наук различных уровней, а также ряда проектов РФФИ, в которых принимал активное участие автор работы (список всех проектов приведен ниже).

Цель и задачи

Целью диссертационной работы являлось изучение возможности наноструктурирования ниобия, меди и оловянистой бронзы разными способами ИПД (РКУП, КВД, сочетанием этих методов), а также оценка термической стабильности получаемых структур и выявление особенностей состояния границ зерен в материалах, подвергнутых ИПД, по сравнению с состоянием границ в обычных поликристаллах.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

1. Изучить эволюцию структуры исходного моно- и поликристаллического ниобия при деформации методами РКУП, КВД и их сочетанием.

2. Выявить влияние температуры деформации на наноструктурирование ниобия.

3. Изучить процессы структурообразования в высокочистой и технически чистой меди в процессе КВД при комнатной температуре и в жидком азоте.

4. Выявить влияние легирования на измельчение структуры при КВД меди.

5. Оценить термическую стабильность структур, получаемых при ИПД ниобия, меди и бронзы.

6. Выявить отличия в состоянии границ зерен в исследуемых материалах, полученных различными методами интенсивной пластической деформации, от границ рекристаллизационного происхождения в обычных поликристаллах.

Научная новизна

1. Показано, что при РКУП ниобия образуется неоднородная зеренно-субзеренная структура с неравновесными границами зерен, и только самая большая (из исследованных в настоящей работе) деформация (16 проходов) приводит к измельчению структуры до субмикрокристаллических размеров.

2. Установлено, что КВД ниобия при комнатной температуре позволяет измельчить структуру до размеров зерен порядка 100 нм, причем исходное состояние (монокристаллическое, поликристаллическое, предварительное РКУП) не оказывает заметного влияния на получаемую структуру и микротвердость.

3. Установлена возможность получения истинной нанокристаллической структуры в чистом ниобии (со средним размером зерен 75 нм и с рекордно высоким значением микротвердости 4800 МПа) при КВД в жидком азоте. Показано, что получаемая нанокристаллическая структура стабильна при комнатной температуре и не подвержена постдинамической рекристаллизации, но при нагреве ее термическая стабильность оказывается ниже, чем после КВД при комнатной температуре.

4. В эмиссионных Мессбауэровских спектрах наноструктурированного ниобия так же, как и у обычного поликристаллического, обнаружены две компоненты, соответствующие положениям атомов в самих границах и приграничных областях, и показано, что зернограничная диффузия 8п протекает по одинаковому вакансионному механизму. Выявлены особенности границ зерен в №>, подвергнутом КВД, а именно показано, что приграничные области обогащены неравновесными вакансиями, облегчающими переход атомов диффузанта из границ в объем кристаллитов, то есть, получено прямое доказательство неравновесного состояния границ в материалах после ИПД.

5. В Мессбауэровских спектрах субмикрокристаллического ниобия, полученного методом РКУП, обнаружены три компоненты, что указывает на наличие трех типов состояний атомов в зоне зернограничной диффузии, а именно, в границах зерен и в приграничных областях при равновесных и неравновесных границах.

6. Установлена возможность наноструктурирования меди технической чистоты методом КВД при температуре жидкого азота, что приводит к формированию нанокристаллической структуры (со средним размером кристаллитов 65 нм) с высокой микротвердостью непосредственно после деформирования. Показано, что полученная структура подвержена постдинамической рекристаллизации при комнатной температуре и в результате вылеживания деградирует, причем микротвердость падает до уровней, соответствующих крупнозернистой рекристаллизованной структуре. При этом, согласно Мессбауэровским данным, состояние границ зерен становится равновесным.

7. Установлено, что легирование меди оловом улучшает ее способность к наноструктурированию и позволяет получить посредством КВД при комнатной температуре нанокристаллическую структуру, стабильную при вылеживании при комнатной температуре и нагреве до 200 °С.

Теоретическая и практическая значимость работы

Проведенное систематическое исследование эволюции структуры ниобия и меди разной степени чистоты после разных способов интенсивной пластической деформации дает вклад в понимание процессов, происходящих в материалах при их наноструктурировании, и способствует развитию нанотехнологий, обеспечивающих создание материалов с уникальными свойствами. Исследуемые материалы (ниобий, медь, оловянистая бронза) являются компонентами высокопрочных и сверхпроводящих композитов и поэтому исследование процессов, протекающих при интенсивной пластической деформации и отжиге этих материалов, даст вклад в понимание процессов происходящих при деформации и термической обработке композитов.

Работа соответствует паспорту специальности 01.04.07 - физика конденсированного состояния в пунктах 1 (экспериментальное изучение физической природы свойств металлов и их сплавов в зависимости от их состава, температуры и давления) и 3 (изучение экстремального состояния конденсированных веществ (сильное сжатие, ударные воздействия, изменение гравитационных полей, низкие температуры)).

Результаты диссертационной работы используются в курсе лекций по дисциплинам «Математическое моделирование и современные проблемы наук о материалах и процессах» и «Компьютерное моделирование и конструирование новых материалов», входящих в учебный план по направлению 150100 «Материаловедение и технология новых материалов» магистерской программы «Перспективные конструкционные материалы и высокоэффективные технологии» кафедры металловедения Института материаловедения и металлургии ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

О практической значимости работы свидетельствует приведенный ниже список грантов, при поддержке которых выполнялась работа.

Связь работы с научными программами и темами

Диссертационная работа выполнена в лаборатории диффузии Института физики металлов УрО РАН в соответствии с планами государственных научных программ и проектов Президиума РАН и РФФИ. Среди них «Магнетизм, спинтроника и технология создания новых объемных и низкоразмерных, гетерофазных и наноструктурированных функциональных материалов и наносистем. (Шифр «Спин», № гос. регистрации 01201064333) и «Высокопрочные конструкционные и функциональные материалы с ультрадисперсными и нанокристаллическими структурами, фазовые и структурные превращения, физико-механические свойства, способы обработки сталей, интерметаллидов, композитов, сплавов цветных и благородных металлов» (Шифр: «Структура», № гос. регистрации 01201064335); проекты по программе фундаментальных исследований Президиума РАН «Основы фундаментальных исследований нанотехнологий и наноматериалов»: «Технологии макромасштабного наноструктурирования и нанокомпозиционирования конструкционных сталей, металлов и сплавов, обеспечивающие кардинальное повышение уровня их функциональных свойств» и «Технологии получения, структура и диффузионные свойства металлических наноструктурных материалов, получаемых методами интенсивной пластической деформации»; проекты Российского фонда фундаментальных исследований «Исследование объемной и зернограничной диффузии и структуры границ кристаллитов в поли- и нанокристаллическом ниобии» (грант РФФИ № 04-03-32829); «Структура и диффузионные свойства границ зерен и поверхностей раздела в меди, ниобии и композитах на их основе» (грант РФФИ-Урал № 07-03-96065); «Исследование структуры и диффузионных свойств границ зерен в нанокристаллических тугоплавких металлах, полученных интенсивной пластической деформацией» (грант РФФИ № 07-03-00070); «Формирование наноструктур в тугоплавких металлах для достижения уникальных механических свойств» (грант РФФИ № 07-08-00522-а); «Исследование неравновесных границ зерен в нанокристаллических и наноструктурных материалах» (грант РФФИ № 10-03-00530-а); молодежный проект УрО РАН (2011 г).

Методология и методы исследования

Исследования проводились на образцах, продеформированных методами равноканального углового прессования, кручения под высоким давлением и их сочетанием (КВД образцов, предварительно продеформированных методом РКУП). Деформацию проводили как при комнатной температуре, так и при температуре жидкого азота.

Основными методами исследования были: просвечивающая электронная микроскопия, растровая электронная микроскопия с использованием метода дифракции обратно рассеянных электронов, эмиссионная ядерная гамма резонансная спектроскопия и дюрометрия (измерение микротвердости).

Научные результаты и положения, выносимые на защиту:

1. При деформировании ниобия методом РКУП структура измельчается до субмикрокристаллических размеров и становится неоднородной с границами двух типов, равновесными и неравновесными.

2. Деформирование ниобия методом КВД при комнатной температуре позволяет получать структуру, пограничную между нано- и субмикрокристаллической, а в КВД в жидком азоте позволяет получить однородное наноструктурное состояние, причем получаемая нанокристаллическая структура стабильна при комнатной температуре и обладает рекордно высокой микротвердостью. Исходное состояние не оказывает влияния на конечные размеры зерен после КВД, когда фрагментация структуры выходит на стадию насыщения.

3. Термическая стабильность структуры ниобия, наноструктурированного КВД при комнатной температуре, понижается с ростом степени деформации. Еще более низкой термической стабильностью обладает нанокристаллический ниобий, полученный КВД при криогенной температуре, в котором рекристаллизационные процессы начинаются уже при 200-300 °С, при 400 °С происходит заметный рост кристаллитов и структура становится субмикрокристаллической, а при нагреве на 500 °С и выше наблюдается полная рекристаллизация.

4. Границы зерен ниобия после КВД обладают особыми состоянием, обусловленным не малыми размерами зерен, а высокой дефектностью границ, являющейся результатом ИПД. Согласно данным эмиссионной Мессбауэровской спектроскопии, приграничные области нанокристаллического ниобия, полученного КВД, обогащены неравновесными вакансиями и характеризуются большим набором возможных состояний атомов.

5. Наноструктурированию высокочистой меди методом КВД противостоят два фактора - динамическая рекристаллизация, которую не удается подавить полностью даже в жидком азоте, и низкая термическая стабильность получаемой субмикрокристаллической структуры. В случае меди технической чистоты деформация в жидком азоте позволяет получить однородное наноструктурное состояние с очень высокой микротвердостью непосредственно после деформирования, но эта структура подвержена постдинамической рекристаллизации и деградирует при вылеживании при комнатной температуре.

6. Легирование меди оловом улучшает способность к наноструктурированию и позволяет получить наноструктурное состояние уже при одном обороте КВД при комнатной температуре. Эта структура обладает значительно более высокой термической стабильностью по сравнению с медью.

Степень достоверности и апробация результатов

Достоверность полученных результатов обеспечена использованием современных взаимодополняющих экспериментальных методик, широким набором экспериментальных данных и применением апробированных способов их обработки, воспроизведением результатов при совместном использовании комплекса современных методов физического металловедения. Результаты исследований, приведенные в диссертационной работе, хорошо согласуются между собой и не противоречат известным научным представлениям и результатам.

Апробация работы

Основные результаты работы, изложенные в диссертации, доложены и обсуждены на следующих международных и всероссийских конференциях и семинарах: IX Семинаре по диффузии и термодинамике в материалах (Брно, Чехия, 2006); X и XI Международных конференциях «Мессбауэровская спектроскопия и ее применение» (Ижевск, 2006 и Екатеринбург, 2009); VIII Молодежном семинаре по проблемам физики конденсированного состояния вещества (Екатеринбург, 2007); IX, X, XI Молодежной школе-семинаре по проблемам физики конденсированного состояния вещества СПФКС - 9, 10, 11 (Екатеринбург, 2008-2010); XI и XII Международных конференциях «Дислокационная структура и механические свойства металлов и сплавов» ДСМСМС-2008, 2011 (Екатеринбург, 2008, 2011); V Международной конференции по Диффузии в Твердых Телах и Жидкостях (DSL) (Италия, 2008г), III Всероссийской конференции по наноматериалам НАНО-2009 (Екатеринбург, 2009); 5-й Международной конференции по наноматериалам, полученным интенсивной пластической деформацией NANO-SPD-5 (Китай, 2011). Результаты работы представлялись как существенные достижения на Научных сессиях ИФМ УрО РАН по итогам 2007, 2009 и 2010 годов.

Публикации

По теме диссертации опубликованы 14 работ, в том числе 6 статей в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК. Список публикаций автора приводится в конце диссертации и автореферата.

Личный вклад автора и роль соавторов

Все результаты, приведенные в диссертации, получены либо самим автором, либо при его непосредственном участии под руководством научного руководителя В.В. Попова и при научной и методической консультации E.H. Поповой. Исследования методом сканирующей микроскопии выполнены с помощью Н.В. Николаевой. Мессбауэровские исследования ниобия выполнены при участии В.Н. Кайгородова. При подготовке образцов для просвечивающей электронной микроскопии оказывала помощь Н.К. Архипова. Деформирование образцов методом КВД реализовывалось на оборудовании лаборатории физики высоких давлений ИФМ УрО РАН автором совместно с В.П. Пилюгиным.

Диссертант принимал непосредственное участие в планировании и постановке экспериментов и обсуждении результатов, а также в написании статей и тезисов докладов. Результаты исследований неоднократно докладывались лично диссертантом на научных конференциях.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав и списка литературы. Объем работы 150 страниц, она включает в себя 52 рисунка и 5 таблиц. Список цитированной литературы включает 175 наименований.

Заключение диссертации по теме «Физика конденсированного состояния», Столбовский, Алексей Владимирович

4.3 Выводы

1. Наноструктурированию высокочистой меди методом КВД противостоят два фактора, а именно, динамическая рекристаллизация, которую не удается подавить полностью даже в жидком азоте, и низкая термическая стабильность получаемой субмикрокристаллической структуры.

2. Для высокочистой меди наиболее оптимальной с точки зрения измельчения структуры и повышения микротвердости является деформация КВД на 5 оборотов в жидком азоте. Увеличение степени деформации до 10 оборотов не дает дополнительного вклада в измельчение структуры и упрочнение.

3. При комнатной температуре фрагментация и микротвердость высокочистой меди выходят на стадию насыщения при 5 оборотах КВД, а при температуре жидкого азота увеличение степени деформации от 5 до 10 оборотов КВД приводит к росту зерен и падению микротвердости из-за интенсивной пост динамической рекристаллизации.

4. Присутствие примесей в меди технической чистоты замедляет релаксационные процессы, что позволяет получить при КВД при комнатной температуре более дисперсную структуру с более высокой микротвердостью.

5. КВД меди технической чистоты при температуре жидкого азота приводит к формированию нанокристаллической структуры (со средним размером кристаллитов 65 нм) с очень высокой микротвердостью непосредственно после деформирования, однако эта структура подвержена постдинамической рекристаллизации, и деградирует при вылеживании при комнатной температуре.

6. Методом эмиссионной Мессбауэровской спектроскопии показано, что зернограничная диффузия Со в меди, подвергнутой ИПД, как и в обычной поликристаллической меди, реализуется по вакансионному механизму.

7. Границы зерен в меди, наноструктурированной КВД в жидком азоте, после выдержки при комнатной температуре достигают состояния, близкого к равновесному, за счет процессов возврата и постдинамической рекристаллизации.

8. Легирование меди оловом в количестве 7,4 мае. % позволяет получать нанокристаллическую структуру методом КВД при комнатной температуре, причем насыщение фрагментации достигается уже при 1 обороте. Получаемая нанокристаллическая структура стабильна при комнатной температуре и обладает более высокой термической стабильностью по сравнению с медью.

9. Данные эмиссионной Мессбауэровской спектроскопии указывают на неравновесное состояние границ зерен бронзы, наноструктурированной КВД при комнатной температуре.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе рассмотрены проблемы наноструктурирования металлов и сплавов (ниобия, меди и оловянистой бронзы) различными методами интенсивной пластической деформации.

Изучена эволюция структуры ниобия при РКУП, КВД и сочетании этих методов, а также влияние температуры деформации на наноструктурирование ниобия.

Определено, что при деформировании ниобия методом РКУП структура измельчается до субмикрокристаллических размеров и становится неоднородной, с границами двух типов -равновесными и неравновесными, о чем свидетельствуют Мессбауэровские спектры, содержащие три компоненты в отличие от двух наблюдаемых для обычных поликристаллов.

Деформирование ниобия методом КВД при комнатной температуре позволяет получить структуру, пограничную между нано- и субмикрокристаллической. Исследование сочетания методов КВД и РКУП показало, что предварительная обработка методом РКУП не приводит к дальнейшему измельчению структуры, и сделан вывод, что исходное состояние (монокристаллическое, поликристаллическое, предварительное РКУП) не оказывает влияния на конечные размеры зерен после КВД, когда фрагментация структуры выходит на стадию насыщения.

Для подавления релаксационных процессов и более интенсивного измельчения структуры в настоящей работе проведено КВД ниобия при криогенной температуре (в жидком азоте), что позволило получить однородное наноструктурное состояние в чистом ниобии, причем получаемая нанокристаллическая структура является стабильной в условиях комнатных температур и обладает рекордно высокой для ниобия микротвердостью, которая более чем в 1,5 раза выше значений, получаемых при КВД ниобия в условиях комнатной температуры.

Исследована термическая стабильность полученных структур и проведено исследование структуры и свойств границ зерен нанокристаллического ниобия методом эмиссионной ЯГР спектроскопии.

Установлено, что термическая стабильность структуры ниобия, наноструктурированного КВД при комнатной температуре, понижается с ростом степени деформации. Еще более низкой термической стабильностью обладает нанокристаллический ниобий, полученный КВД при криогенной температуре, в котором рекристаллизационные процессы начинаются уже при 200-300 °С, при 400 °С происходит заметный рост кристаллитов и структура становится субмикрокристаллической, а при нагреве на 500 °С и выше наблюдается полная рекристаллизация.

Методом эмиссионной ЯГР спектроскопии установлено, что границы зерен ниобия после КВД по сравнению с обычным поликристаллом обладают особыми свойствами, обусловленными не малыми размерами зерен, а высокой дефектностью границ, являющейся результатом ИПД. Согласно данным эмиссионной Мессбауэровской спектроскопии, приграничные области нанокристаллического ниобия, полученного КВД, обогащены неравновесными вакансиями и характеризуются большим набором возможных состояний атомов.

Зернограничная диффузия 8п в нанокристаллическом ниобии протекает по такому же механизму, как в поликристаллическом, - по вакансионному.

Сравнение эволюции структуры высокочистой меди и меди технической чистоты в процессе КВД при комнатной температуре и температуре жидкого азота показало, что наноструктурированию высокочистой меди методом КВД противостоят два фактора -динамическая рекристаллизация, которую не удается подавить полностью даже в жидком азоте, и низкая термическая стабильность получаемой субмикрокристаллической структуры.

Установлено, что при снижении температуры КВД до криогенной (жидкого азота) позволяет получить однородное наноструктурное состояние в меди технической чистоты, с очень высокой микротвердостью непосредственно после деформирования, но эта структура подвержена постдинамической рекристаллизации и деградирует при вылеживании при комнатной температуре. При этом границы зерен достигают состояния, близкого к равновесному, за счет процессов возврата и постдинамической рекристаллизации.

Существенное увеличение концентрации примесных атомов в меди при легировании оловом приводит к очевидному улучшению способности к наноструктурированию и позволяет получить наноструктурное состояние уже при одном обороте КВД при комнатной температуре.

Установлено, что структура бронзы, наноструктурированной КВД при комнатной температуре, обладает значительно более высокой термической стабильностью по сравнению с медью.

Состояние границ зерен в бронзе, наноструктурированной КВД при комнатной температуре, судя по данным эмиссионной Мессбауэровской спектроскопии, является неравновесным.

На основании полученных в настоящей работе результатов можно дать определенные рекомендации, с одной стороны, по применению методов интенсивной пластической деформации для получения объемных нанокристаллических материалов с особыми свойствами, и, с другой стороны, по применению специальных методик для выявления неравновесного состояния границ зерен в таких материалах. В частности, в работе убедительно показано, что даже в чистых материалах возможно при определенных условиях достигать наноструктурного состояния. Для тугоплавкого ниобия существенным является понижение температуры деформации, например, применение КВД в жидком азоте, а при комнатной температуре даже сочетание двух способов ИПД - предварительного РКУП с последующим кручением под высоким давлением - не приводит к более существенному измельчению структуры по сравнению с КВД исходного моно- или поликристалла. Для меди технической чистоты, в принципе, тоже возможно достичь наноструктурного состояния при КВД в жидком азоте, но подавить процессы динамической и постдинамической рекристаллизации возможно только легированием, например, оловом. Применение метода эмиссионной Мессбауэровской микроскопии позволяет выявлять неравновесное состояние границ зерен в материалах разного типа и делать определенные выводы о механизмах зернограничной диффузии и о различиях в состоянии ядер границ зерен и приграничных областей у материалов после ИПД и обычных поликристаллов с равновесными границами. Такие исследования могут дать существенный вклад в представление о межкристаллитных границах, их состоянии, физической природе и свойствах.

Следует отметить, что исследованные в работе материалы - ниобий, медь и бронза -являются основными составляющими таких важнейших электротехнических материалов, как высокопрочные композиты Cu-Nb и многоволоконные сверхпроводники Nb/Cu-Sn, в которых наноструктурное состояние достигается многократным холодным волочением с промежуточными отжигами, а сверхпроводящая фаза получается при твердофазной диффузии [175]. Сравнение поведения этих материалов в свободном состоянии и в условиях композита, при разных способах деформирования, включая интенсивную пластическую деформацию, выявление особенностей состояния границ зерен в них, определяющего механизмы и скорость зернограничной диффузии, представляется весьма перспективным направлением для исследований. Эти исследования смогут дать вклад в более глубокое понимание сложнейших процессов, лежащих в основе создания таких материалов, и позволят найти пути для их дальнейшей оптимизации.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Столбовский, Алексей Владимирович, 2012 год

1. Gleiter, Н. Nanostructured materials: basic concepts and microstructure / H. Gleiter // Acta Materialia. 2000 . - Vol. 48. - No. 1. - P. 1 -29.

2. Андриевский, P.А. Прочность наноструктур / P.А. Андриевский, A.M. Глезер // УФИ. 2009. - Т. 179. - № 4. - C.337-358.

3. Валиев, Р.З. Объемные наноструктурные металлические материалы / Р.З. Валиев, И.В. Александров. М: Академкнига, 2007. - 398 с.

4. Колобов, Ю.Р. Зернограничная диффузия и свойства наноструктурных материалов / Ю.Р. Колобов, Р.З. Валиев, Г.П. Грабовецкая и др. Новосибирск: Наука, 2001. -232 с.

5. Гусев, А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии / А.И. Гусев. М.: Физматлит, 2009. - 416 с.

6. Суздалев, И.П. Нанотехнология: физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов / И.П. Суздалев. М.: Либроком, 2006. - 592 с.

7. Valiev, R.Z. Producing bulk ultrafine-grained materials by severe plastic deformation / R.Z. Valiev, Y. Estrin, Z. Horita etc. // J. Minerals Metals & Materials Society (JOM). 2006. - Vol. 58.-No. 4.-P. 33-39.

8. Wtirschum, R. Diffusion in nanocrystalline metals and alloys A status report / R. Wurschum, S. Herth and Brossmann U. // Proc. Conf. «Nanomaterials by Severe Plastic Deformation- NANOSPD2». December 9-13. - Vienna, Austria. - 2002. - P. 755-766.

9. Divinski, S. Diffusion in ultrafine grained materials / S. Divinski, G. Vilde // Materials Science Forum. 2008. - Vol. 584-586.-P. 1012-1017.

10. Saito, Y. Ultra-fine grained bulk aluminum produced by accumulative roll-bonding (ARB) process / Y. Saito, N. Tsuji, H. Utsunomiya etc. // Scr. Mater. 1998. - Vol. 9. -P. 1221-1227.

11. Saito, Y. Novel ultra-high straining process for bulk materials-development of the accumulative roll-bonding (ARB) process / Y. Saito, H. Utsunomiya, N. Tsuji etc. // Acta Mater. -1999. Vol. 47. - No 2. - P. 579-583.

12. Валиахметов, О.P. Механические свойства титанового сплава ВТ8 с субмикрокристаллической структурой / О.Р. Валиахметов, P.M. Галеев, Г.А. Салищев // ФММ.- 1990. -№ 10.-С. 204-206.

13. Zherebtsov, S.V. Production of submicrocrystalline structure in large-scale Ti-6A1-4V billet by warm severe deformation processing / S.V. Zherebtsov, G.A. Salishchev, R.M. Galeyev etc. // Scr. Mater.-2004.-Vol. 51.-No. 12.-P. 1147-1151.

14. Richert, J. A new method for unlimited deformation of metals and alloys / J. Richert, M. Richert // Aluminium. 1986. - Vol. 62. - P. 604-607.

15. Richert, M. Work hardening and microstructure of AlMg5 after severe plastic deformation by cyclic extrusion and compression / M. Richert, H. P. Stuwe, M. J. Zehetbauer etc. // Mater. Sci. Eng.: A. 2003. - Vol. 355. - No. 1-2. - P. 180-185.

16. Zhu, Y.T. A New Route To Bulk Nanostructured Metals / Y.T. Zhu, H. Jiang, J. Huang etc. //Met.&Mater. Trans. A. -2001. -Vol. 32A.-No. 6.- P. 1559-1562.

17. Сегал, B.M. Пластическая обработка металлов простым сдвигом / В.М. Сегал, В.И. Резников, А.Е. Дробышевский и др. // Известия АН СССР. Металлы. 1981. - № 1. - С. 115-123.

18. Valiev, R.Z. Plastic deformation of alloys with submicron-grained structure / R.Z. Valiev, N.A. Krasilnikov, N.K. Tsenev // Mater. Sci. Eng.: A. 1991. - Vol. 137. - P. 35-40.

19. Бриджмен, П.У. Исследования больших пластических деформаций и разрыва: Влияние высокого гидростатического давления на механические свойства материалов : Пер. с англ. -М.: Либроком, 2010.-446 с.

20. Кузнецов, Р.И. Пластическая деформация твердых тел под давлением / Р.И. Кузнецов, В.И. Быков, В.П. Чернышев // Препринт 4/5. Свердловск: ИФМ УНЦ АН СССР.- 1985.-32 с.

21. Valiev, R.Z. Bulk Nanostructured Materials from Severe Plastic Deformation / R.Z. Valiev, R.K. Islamgaliev and I.V. Alexandrov // Progress in Materials Science. 2000. -Vol. 45.-P. 103-189.

22. Erbel, S. Mechanical properties and structure of extremely strainhardened copper / S. Erbel// Metals Technol. 1979. -Vol. 6.-No. 12. - P. 482-486.

23. Saunders, I. Deformation of metals to high strains using combination of torsion and compression/1. Saunders, J. Nutting//Met. Sci. 1984. - Vol. 18.-No. 12.-P. 571-576.

24. Pippan, R. Saturation of fragmentation during severe plastic deformation / R. Pippan, S. Scheriau, A. Taylor etc. // Annual review of materials research. 2010. - Vol. 40. - P. 319-343.

25. Zhilyaev, A.P. Using high-pressure torsion for metal processing: Fundamentals and applications / A.P. Zhilyaev, T.G. Langdon // Progress in Materials Science. 2008. - Vol. 53. -No 6.-P. 893-979.

26. Mizunuma, S. Large straining behavior and microstructure refinement of several metals by torsion. Mater. Sci. Forum.-2006.-Vol. 503-504.-P. 185-192.

27. Pippan, R. High pressure torsion: features and applications / R. Pippan // In Bulk Nanostructured Materials. Weinheim : Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. - 2009. -P.217-233.

28. Zhilyaev, A.P. Experimental parameters influencing grain refinement and microstructural evolution during high-pressure torsion / A.P. Zhilyaev, M.D. Baro, G.V. Nurislamova// Acta Mater. 2003. - Vol. 51. -No. 3. - P. 753-765.

29. Iwahashi, Y. Principle of equal-channel angular pressing for the processing of ultra-fine grained materials / Y. Iwahashi, J. Wang, Z. Horita etc. // Scr. Mater. 1996. - Vol. 35. -No. 2.-P. 143-146.

30. Пилюгин, В.П. Структурные и фазовые превращения в сплавах железа при деформации под высоким давлением : дис. . канд. физ.-мат. наук : 01.04.07 / Пилюгин Виталий Прокофьевич. Екатеринбург, 1993. - 200 с.

31. Гусев, А.И. Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства / А.И. Гусев. Екатеринбург: УрО РАН, 1998. - 199 с.

32. Ivanisenko, Yu. The mechanism of formation of nanostructure and dissolution of cementite in a pearlitic steel during high pressure torsion / Yu. Ivanisenko, H.-J. Fecht, W. Lojkowski // Acta Mater. 2003. - Vol. 51. - No. 18. - P. 5555-5570.

33. Liao, X.Z. Grain-size effect on the deformation mechanisms of nanostructured copper processed by high-pressure torsion / X.Z. Liao, Y.H. Zhao, Y.T. Zhu // J. Appl. Phys. 2004. - Vol. 96.-No. l.-P. 636-640.

34. Zhilyaev, A.P. Microhardness and microstructural evolution in pure nickel during high-pressure torsion / A.P. Zhilyaev, S. Lee, G.V. Nurislamova // Scr. Mater. 2001. - Vol. 44. -No. 12.-P. 2753-2758.

35. Ахмадеев, Н.А. Формирование субмикрозернистой структуры в меди и никеле с использованием интенсивного сдвигового деформирования / Н.А. Ахмадеев, Р. 3. Валиев, В.И. Копылов // Известия АН СССР. Металлы. 1992. - № 5. - С. 96-101.

36. Hughes, D.A. High angle boundaries formed by grain subdivision mechanisms /

37. D.A. Hughes, N. Hansen // Acta Mater. 1997. - Vol. 45. - No 9. - P. 3871-3886.

38. Ribbe, J. Grain boundary radiotracer diffusion of Ni in ultra-fine grained Cu and Cu-lwt.% Pb alloy produced by equal channel angular pressing / J. Ribbe, G. Schmitz, Y. Amouyal // Mater. Sci. Forum. 2008. - Vol. 584-586. - P. 380-386.

39. Dalla Torre, F. Microstructures and properties of copper processed by equal channel angular extrusion for 1-16 passes / F. Dalla Torre, R. Lapovok, J. Sandlin etc. // Acta Mater. 2004. -Vol. 52.-No. 16.-P. 4819-4832.

40. Valiev, R.Z. Deformation behavior of ultra-fine-grained copper / R.Z. Valiev,

41. E.V. Kozlov, Yu. F. Ivanov etc. // Acta Met. & Mater. 1994. - Vol. 42. - No. 7. - P. 2467-2475.

42. Хомская, И.В. Особенности формирования структуры в меди при динамическом канально-угловом прессовании / И.В. Хомская, В.И. Зельдович, Е.В. Шорохов и др. // ФММ. -2008.-Т. 105. -№ 6. С. 621-629.

43. Валиев, Р.З. Развитие равноканального углового прессования для получения ультрамелкозернистых металлов и сплавов / Р.З. Валиев // Металлы. 2004. - № 1. - С. 15-22.

44. Chinh, N.Q. Flow processes at low temperatures in ultrafine-grained aluminum / N.Q. Chinh, P. Szommer, T. Csanadi etc. // Mater. Sci. & Eng. A. 2006. - Vol. 434. -No. 1-2.-P. 326-334.

45. Iwahashi, Y. An investigation of microstructural evolution during equal-channel angular pressing / Y. Iwahashi, Z. Horita, M. Nemoto. // Acta Mater. 1997. - Vol. 45. - No. 11. -P. 4733-4741.

46. Horita, Z. An investigation of grain boundaries in submicrometer-grained Al-Mg solid solution alloys using high-resolution electron microscopy / Z. Horita, D.J. Smith, M. Furukawa etc. // J. Mater. Research.- 1996.-Vol. 11.-No. 8.-P. 1880-1890.

47. Wei, Q. Adiabatic shear banding in ultrafine-grained Fe processed / Q. Wei, L. Kecskes, T. Jiao etc. // Acta Mater. 2004. - T. 52. - No. 1. - P. 1859-1869.

48. Александров, И.В. Измельчение микроструктуры в вольфраме интенсивной пластической деформацией / И.В. Александров, Г.И. Рааб, J1.0. Шестакова и др. // ФММ. -2002.-Т. 93,-№5.-С. 105-112.

49. Wei, Q. Mechanical behavior and dynamic failure of high-strength / Q. Wei, T. Jiao, К Т. Ramesh etc. // Acta Mater. 2006. - T. 54. - No 1. - P. 77-87.

50. Wei. Q. Plastic flow localization in bulk tungsten with ultrafine microstructure / Q. Wei, K.T. Ramesh, E. Ma etc. // Appl. Phys. Letters. 2005. - Vol. 86. - No. 10. - P. 1-3.

51. Смирнова, H.A. Эволюция структуры ГЦК-монокристаллов при больших пластических деформациях / Н.А. Смирнова, В.И. Левит, В.П. Пилюгин и др. // ФММ. 1986. -Т. 61. -№ 6. - С. 1170-1177.

52. Alexandrov, I.V. Nanostructure formation in copper subjected to high pressure torsion / I.V. Alexandrov, A.A. Dubravina, H.S. Kim // Defect & Diffus. Forum. 2002. - Vol. 208-209. -P. 229-232.

53. Кильмаметов, A.P. Структурные особенности нанокристаллического никеля, подвергнутого кручению под высоким давлением / А.Р. Кильмаметов, Р.З. Валиев, Р.К. Исламгалиев и др.//ФММ. 2006. - Т. 101.-№ 1.-С. 83-91.

54. Дегтярев, М.В. Образование и эволюция субмикрокристаллической структуры в чистом железе при сдвиге под давлением / М.В. Дегтярев, JI.M. Воронова, Т.И. Чащухина и др.//ФММ.-2003.-Т. 96,-№6.-С. 100-108.

55. Valiev, R.Z. Structure and deformation behaviour of Armco iron subjected to severe plastic deformation / R.Z. Valiev, Y.V. Ivanisenko, E.F. Rauch etc. // Acta Mater. 1996. - Vol. 44. -No 12.-P. 4705-4712.

56. Sevillano, J.G. Strengthening by Plastic Work: From LPS to SPD. A 25 Years Perspective / J.G. Sevillano // In Proceedings of the 25th Risoy international symposium on materials science. 6-10 September 2004. Denmark. - 2004. - P. 1-11.

57. Корзников, A.B. О предельных минимальных размерах зерен в наноструктурных металлических материалах, полученных при деформации кручением под давлением /

58. A.В. Корзников, А.Н. Тюменцев, И.А. Дитенберг // ФММ. 2008. - Т. 106. - № 4. - С. 433-438.

59. Гиндин, И.А. Структура и прочностные свойства металлов с предельно искаженной кристаллической решеткой / И.А. Гиндин, Я.Д. Стародубов, В.К. Аксенов // Металлофизика. 1980. - Т. 2. - № 2. - С. 49-67.

60. Павлов, В.А. Механические свойства и структура металлов и сплавов с предельно высокой степенью пластической деформации / В.А. Павлов, О.В. Антонова, А.П. Адаховский и др.//ФММ, 1984.-Т. 58. -№ 1.-С. 177-184.

61. Рыбин, В.В. Большие пластические деформации и разрушение металлов /

62. B.В. Рыбин // М.: Металлургия, 1986. 224 с.

63. Alexandrov, I.V. Textures in Nanostructured Metals Processed by Severe Plastic Deformation / I.V. Alexandrov, A.A. Dubravina, A.R. Kilmametov и др. // Met. & Mat. Int. 2003. -Vol. 9.-No. 2.-P. 151-156.

64. Глезер, A.M. Физика мегапластической (интенсивной) деформации твердых тел / A.M. Глезер, Л.С. Метлов // ФТТ. 2010. - Т. 52. - № 6. - С. 1090-1097.

65. Sherif El-Eskandaranya, М. Cyclic phase transformations of mechanically alloyed С075ТІ25 powders / M. Sherif El-Eskandaranya, K. Aokib, K. Sumiyamac etc. // Acta Mater. 2002. -Vol. 50.-No. 5.-P. 1113-1123.

66. Быков, B.M. Фрагментирование и динамическая рекристаллизация в меди при больших и очень больших пластических деформациях / В.М. Быков, В.А. Лихачев, Ю.А. Никонов и др. // ФММ. 1978. - Т. 45. - No. 1. - Р. 163-169.

67. Kozlov, E.V. Subgrain structure and internal stress fields in UFG materials: problem of Hall-Petch relation / E.V. Kozlov, A.N. Zhdanov, N.A. Popova etc. // Mater. Sci. Eng. A. 2004. -Vol. 387-389. - No. 1 -2. - P. 789-794.

68. Xu, C. Using ECAP to achieve grain refinement, precipitate fragmentation and high strain rate superplasticity in a spray-cast aluminum alloy / C. Xu, M. Furukawa, Z. Horita etc. // Acta Mater.-2003.-Vol. 51.-No. 20.-P. 6139-6149.

69. Huang, Y. Using atomic force microscopy to evaluate the development of mesoscopic shear planes in materials processed by severe plastic deformation / Y. Huang, T. G. Langdon // Mat. Sci. & Eng. A.-2003.-Vol. 358.-No 1-2.-P. 114-121.

70. Hafok, M. Shear deformation of submicron structured materials / M. Hafok, R. Pippan // Int. J. Mater. Res. 2007. - Vol. 4. - P. 283-289.

71. Hafok, M. Post-shear deformation of high pressure torsion-deformed nickel under hydrostatic pressure / M. Hafok, R. Pippan // Scr. Mater. 2007. - Vol. 56. - No. 9. -P. 757-760.

72. Van Swygenhoven, H. Unconventional deformation mechanism in nanocrystalline metals / H. Van Swygenhoven, P. M. Derlet, Z. Budrovic, A. Hasnaoui // Z. Metallk. 2003. - Vol. 94.-No. 10.-P. 1106-1110.

73. Brandstetter, S. Grain coarsening during compression of bulk nanocrystalline nickel and copper / S. Brandstetter, K. Zhang, A. Escuadro etc. // Scr. Mater. 2008. - Vol. 58. - No. 1. - P. 6164.

74. Mompiou, F. Grain boundary shear-migration coupling-I. In situ ТЕМ straining experiments in A1 polycrystals / F. Mompiou, D. Caillard, M. Legros // Acta Mater. 2009. -Vol. 57.-No. 7.-P. 2198-2209.

75. Caillard, D. Grain-boundary shear-migration coupling. II. Geometrical model for general boundaries / D. Caillard, F. Mompiou, M. Legros // Acta Mater. 2009. - Vol. 57. - No. 8. -P. 2390-2402.

76. Degtyarev, M.V. Influence of the relaxation processes on the structure formation in pure metals and alloys under high-pressure torsion / M. V. Degtyarev, Т. I. Chashchukhina, L. M. Voronova etc. // Acta Mater. 2007. - Vol. 55. - No. 18. - P. 6039-6050.

77. Pippan, R. The Limits of Refinement by Severe Plastic Deformation / R. Pippan, F. Wetscher, M. Hafok etc. // Adv. Eng. Mater. 2006. - Vol. 6. - No. 11. - P. 1046-1056.

78. Wang, Y.M. Nanocrystalline grain structures developed in commercial purity Cu by low temperature cold rolling / Y.M. Wang, M.W. Chen, H.W. Sheng etc. // Mater. Res. Soc. 2002. -Vol. 17. - No. 12. - P. 3004-3007.

79. Смирнова, H.A. Рекристаллизация никеля при нагреве после больших деформаций, проведенных при 77 К / Н.А. Смирнова, В.И. Левит, М.В. Дегтярев // ФММ. -1988. Т. 66. - № 5. - С. 1027-1029.

80. Пилюгин, В. П. Эволюция структуры и твердости никеля при холодной и низкотемпературной деформации под давлением / В.П. Пилюгин, Т.М. Гапонцева, Т.Н. Чащухина и др. // ФММ. 2008. - Т. 105. - № 4. - С. 438-448.

81. Huang, Y. The effect of cryogenic temperature and change in deformation mode on the limiting grain size in a severely deformed dilute aluminium alloy / Y. Huang, P. B. Prangnell // Acta Mater.-2008.-Vol. 56.-No. 7.-P. 1619-1632.

82. Смирнова, В.И. Особенности низкотемпературной рекристаллизации никеля и меди / В.И. Смирнова, В.И. Левит, В.П. Пилюгин и др. // ФММ. 1986. - Т. 62. - № 3. -С. 566-570.

83. Конькова, Т.Н. Интенсивная криогенная деформация меди / Т.Н. Конькова, С.Ю. Миронов, А.В. Корзников // Физика металлов и металловедение. 2010. - Т. 109. - № 2. -С. 184-189.

84. Zhao, Y.-H. Simultaneously Increasing the Ductility and Strength of Nanostructured Alloys / Y.-H. Zhao, X.Z. Liao, S. Cheng etc. // Adv. Mater. 2006. Vol. 18. - No 17. - P. 2280-2283.

85. Lian, J. On the enhanced grain growth in ultrafine grained metals / J. Lian, R.Z. Valiev, B. Baudelet // Acta Met. & Mater. 1995. - Vol. 43. - No. 11. - P. 3626-3634.

86. Horita, Z. Microstructures and microhardness of an aluminum alloy and pure copper after processing by high-pressure torsion / Z. Horita, T. G. Langdon // Mater. Sci. & Eng. A. 2005. -Vol. 410-411.-P. 422-425.

87. Schafler, E. Effect of thermal treatment on microstructure in high pressure torsion (HPT) deformed nickel / E. Schafler, R. Pippan // Mater. Sci. & Eng. A. Vol. 387-389. -No. 1-2. - Spec. Iss. - P. 799-804.

88. Wang, Y.B. The role of stacking faults and twin boundaries in grain refinement of a Cu-Zn alloy processed by high-pressure torsion / Y.B. Wang, X.Z. Liao, Y.H. Zhao etc. // Mater. Sci. and Eng. A. 2010. - Vol. 527. -No. 18-19. - P. 4959-4966.

89. Islamgaliev, R.K. Thermal stability of submicron grained copper and nickel / R.K. Islamgaliev, F. Chmelik, R. Kuzel // Mater. Sci. & Eng. A. 1997. - Vol. 237. - No. 1. -P. 43-51.

90. Готтштейн, Г. Термическая стабильность некоторых металлов с гранецентрированной кубической решеткой, подвергнутых равноканальному угловому прессованию / Г. Готтштейн, К. Молодова // Вопросы материаловедения. 2007. - № 4. -С. 104-110.

91. Amouyal, Y. Short-circuit diffusion in an ultrafine-grained copper-zirconium alloy produced by equal channel angular pressing / Y. Amouyal, S. V. Divinski, Y. Estrin etc. // Acta Mater. 2007. - Vol. 55. - No. 17. - P. 5968-5979.

92. Gertsman, V.Y. On the structure and strength of ultra fine-grained copper produced by severe plastic deformation / V.Y. Gertsman, R. Birringer, R. Z. Valiev etc. // Scr. Met. & Mater. -1994. Vol. 30. - No. 2. - P. 229-234.

93. Воронова, JI.M. Рекристаллизация ультрадисперсной структуры чистого железа, сформированной на разных стадиях деформационного наклепа / JI.M. Воронова, М.В. Дегтярев, Т.И. Чащухина // ФММ. 2007. - Т. 104. - № 3. - С. 275-286.

94. Дегтярев, М.В. О термической стабильности микрокристаллической структуры в однофазных металлических материалах / М.В. Дегтярев, JI.M. Воронова, В.В. Губернаторов и др.//ДАН. 2002. - Т. 386,-№2.-С. 180-183.

95. Akhmadeev, N.H. The effect of heat treatment on the elastic and dissipative properties of copper with the submicrocrystalline structure / N.H. Akhmadeev, N.P. Kobelev, R.R. Mulyukov // Acta met. & mater. 1993.-Vol. 41.-No 4.-P. 1041-1046.

96. Чащухина, Т.И. Динамическая рекристаллизация в меди, деформированной сдвигом под давлением / Т.И. Чащухина, М.В. Дегтярев, М.Ю. Романова и др. // ФММ. -2004.-Т. 98,-№6.-С. 98-107

97. Valiev, R.Z. Paradoxes of Severe Plastic Deformation / R.Z. Valiev // Adv. Eng. Mater.-2003.-Vol. 5.-No. 5. P. 296-300.

98. Sutton, A.P. Interfaces in Crystalline Materials / A.P. Sutton, R.W. Balluffi. Oxford University Press, 1995. - 856 c.

99. Копецкий, Ч.В. Границы зерен в чистых материалах / Ч.В. Копецкий, А.Н. Орлов, Л.К. Фионова. М.: Наука, 1987. - 158 с.

100. Кайбышев, О.А. Границы зерен и свойства металлов / О.А. Кайбышев, Р.З. Валиев. М.: Металлургия, 1987. - 212 с.

101. Thomas, G.J. Grain boundaries in nanophase palladium: high resolution electron microscopy and image simulation / G.J. Thomas, R.W. Siegel, J.A. Eastman // Scripta Metall. Mater. -1990. Vol. 24.-P. 201-206.

102. Grabski, M.W. Grain boundaries as sink for dislocations / M.W. Grabski, R. Korski // Phil. Mag. 1970. - Vol. 22. - No. 178. - P. 707-715.

103. Pumphrey, P.H. On the structure of non-equilibrium high-angle grain boundaries // P.H. Pumphrey, H. Gleiter // Phil. Mag. 1975. - Vol. 32. - No. 4. - P. 881-885.

104. Varin, R.A. Spreading of extrinsic grain boundary dislocations in austenitic steel / R.A. Varin // Phys. Stat. Sol. 1979. - Vol. A 52. - P. 347-356.

105. Valiev, R.Z. Grain boundaries during superplastic deformation / R.Z. Valiev, O.A. Kaibyshev, S.K. Khananov // Phys. Stat. Sol. 1979. - Vol. 52. - No. 2. - P. 447-453.

106. Lastigue, S. Stability of extrinsic grain boundary dislocations in relation with intergranular segregation and precipitation / S. Lastigue, L. Priester // Acta Metall. 1983. - Vol. 31. -No. 11.-P. 1809-1819.

107. Копецкий, И.В. Границы зерен в чистых металлах с кубической решеткой / И.В. Копецкий, Л.К. Фионова // Поверхность: физика, химия, механика. 1984. - № 2. - С. 5-30.

108. Valiev, R.Z. Grain boundary structure and properties under external influences / R.Z. Valiev, V.Y. Gertsman, O.A. Kaibyshev // Phys. Stat. Sol. 1986. - Vol. 97. - No 1. - P. 11-56.

109. Nazarov, A.A. On the structure, stress fields and energy of nonequilibrium grain boundaries / A.A. Nazarov, A.E. Romanov, R.Z. Valiev // Acta Metall. Mater. 1993. - Vol. 41(4). -P. 1033-40.

110. Назаров, А.А. Неравновесные ансамбли дислокаций в границах зерен и их роль в свойствах поликристаллов : дис. д-ра физ.-мат. наук : 01.04.07 : защищена 27.10.98 / Назаров Айрат Ахметович. Уфа, 1998. - 297 с.

111. Valiev, R.Z. Nonequilibrium state and recovery of grain boundary structure / R.Z. Valiev, V.Y. Gertsman, O.A. Kaibyshev etc. // Phys. Stat. Sol. A. 1983. - Vol. 77. - No. 1. -P. 97-105.

112. Hovell, P.R. The creation and accommodation of extrinsic dislocations at grain boundaries / P.R. Hovell, A.R. Jones, A. Horswell etc. // Phil. Mag. 1976. - Vol. 33. - No. 1. -P. 21-31.

113. Dingley, D.J. On the interaction of lattice dislocations with grain boundaries / D.J. Dingley, R.C. Pond // Acta Metal. 1979. - Vol. 27. - No. 4. - P. 667-82.

114. Jenecek, M. Structure evolution and flow behavior of AISI 316L stainless steel polycrystals at room temperature / M. Jenecek, K. Tangi // Mater. Sci. Eng. A. 1991. -Vol. 138.-P. 237-245.

115. Рыбин, В.В. Стыковые дисклинации в пластически деформируемых кристаллах / В.В. Рыбин, А.А. Зисман, Н.Ю. Золоторевский // ФТТ. 1985. - Т. 27. -№ 1. - С. 181-186.

116. Рыбин, В.В. Дислокационно-дисклинационные структуры, формирующиеся на стадии развитой пластической деформации / В.В. Рыбин // В кн. Вопросы теории дефектов в кристаллах. J1.: Наука. - 1987. - С. 68-84.

117. Rybin, V.V. Junktion dislocations in plastically deformed crystals / V.V. Rybin,

118. A.A. Zisman, N.Yu. Zolotorevsky // Acta Metall. Mater. 1993. - Vol. 41. - No. 7. - P. 2211-2217.

119. Рыбин, В.В. Большие пластические деформации и разрушение металлов /

120. B.В. Рыбин. М.: Металлургия, 1986. - 224 с.

121. Valiev, R.Z. Structure and properties of ultrafine-grained materials produced by severe plastic-deformation / R.Z. Valiev, A.V. Korznikov, R.R. Mulyukov // Mater. Sci. Eng. 1993. -Vol. 168.-No. 2.-P. 141-148.

122. Исламгалиев, P.K. Электронно-микроскопические исследования границ зерен в ультрамелкозернистом германии / Р.К. Исламгалиев, Р.З. Валиев // ФТТ. 1995. - Т. 37. -№ 12.-С. 3597-3606.

123. Исламгалиев, Р.К. Электронно-микроскопическое исследование упругих деформаций вблизи границ зерен в ультрамелкозернистой меди / Р.К. Исламгалиев, Р.З. Валиев // ФММ. 1999. - Т. 87. - № 3. - С. 46-52.

124. Кайгородов, В.Н. Ядерный гамма-резонанс на ядрах железа-57, находящихся на границах зерен меди / В.Н. Кайгородов, С.М. Клоцман // Письма в ЖЭТФ. 1978. - Т. 28. -№6.-С. 386-389. '

125. Popov, V.V. Emission Mossbauer Spectroscopy of Grain Boundaries in Poly- and Nanocrystalline Metals / V.V. Popov // Defect and Diffusion Forum. 2009. - Vol. 289-292. -P.633-640.

126. Fisher, J.C. Calculation of diffusion penetration curves for surface and grain boundary diffusion / J.C. Fisher // J. Appl. Phys. 1951. - Vol. 22. - No. 1. - P. 74-85.

127. Harrison, L.G. Influence of dislocations on diffusion kinetics in solids with particular reference to the alkali halides / L.G. Harrison // Trans. Faraday Soc. 1961. - Vol. 57. - No. 7. -P. 1191-1199.

128. Kondratev, V.V. Intergranular Diffusion in Real Polycrystals / V.V. Kondratev, I.Sh. Trachtenberg//Phys. Stat. sol. (b). 1992. - Vol. 171.-No. 2.-P. 303-315.

129. Mishin, Y.M. A generalized model of grain boundary diffusion / Y.M. Mishin, I.V. Yurovitskii // Phil. Mag. A. 1991. - Vol. 64. -No. 6. - P. 1239-1249.

130. Гапонцев, В.JI. Модель диффузионно неоднородной гетерогенной границы зерна / В.Л. Гапонцев, В.М. Колосков // ФММ. 1996. - Т. 81. -№ 1. - С. 5-15.

131. Klinger, L. Beyond the Fisher model of grain boundary diffusion: effect of structural inhomogeneity in the bulk / L. Klinger, E. Rabkin // Acta Mater. 1999. - Vol. 47. - No. 3. -P. 725-734.

132. Rodin, A.O. Solute Diffusion in Grain Boundaries Outside the Scope of Fisher Model / A.O. Rodin, L.M. Klinger, B.S. Bokstein // Defect and Diffusion Forum. - 2009. -T. 289-292.-P. 711-718.

133. Куркин, М.И. Эффект насыщения зоны отсоса при ионной гиперпроводимости поверхностей раздела кристаллитов в поликристаллах / М.И. Куркин, С.М. Клоцман,

134. B.В. Дякин // ФММ. 1996. - Т. 81. - № 4. - С. 16-28.

135. Клоцман, С.М. О природе состояний, заселяемых атомными зондами в зоне межкристаллитной диффузии в условиях пренебрежимо малой длины объемной диффузии /

136. C.М. Клоцман, М.И. Куркин, В.Н. Кайгородов и др. // ФММ. 1996. - Т. 82. - № 4. -С. 136-147.

137. Попов, В.В. Модель зернограничной диффузии, учитывающая наличие приграничных слоев равновесного состава / В.В. Попов // ФММ. 2006. - Т. 102. - № 5. -С. 485-493.

138. Popov, V.V. Analysis of possibilities of Fisher's model development / V.V. Popov // Solid state phenomena. 2008. - Vol. 138. - P. 133-144.

139. Atkinson, A. The Diffusion of 63Ni along Grain Boundaries in Nickel Oxides / A. Atkinson, R. I. Taylor // Phil. Mag. 1981. - Vol. 43. - P. 979-998.

140. Sommer, J. Direct Determination of Grain-Boundary and Dislocation Self-Diffusion Coefficients in Silver from Experiments in Type-C Kinetics / J. Sommer, Chr. Herzig // J. Appl. Phys. 1992. - Vol. 72. - P. 2758-2766.

141. Попов, В.В. Определение параметров зернограничной диффузии и сегрегации Со в W с использованием уточненной модели зернограничной диффузии / В.В. Попов, А.В. Сергеев, Н.К. Архипова и др. // ФММ. 2011. - Т. 112. - № 3. - С. 273-284.

142. Gleiter, H. Diffusion in nanostructured metals / H. Gleiter // Phys. status sol. (b). -1992.-Vol. 172.-No. 1.-P. 41-51.

143. Wurschum, R. Structure and diffusional properties of nanocrystalline Pd / R. Wurschum, K. Reimann, S. Grub etc. // Phil. Mag. B. 1997. - Vol. 76. - No. 4. - P. 407-417.

144. Schaefer, H.-E. Diffusion and free volumes in nanocrystalline Pd / H.-E. Schaefer, R. Wurschum, T. Gessmann // Nanostr. Mater. 1995. - Vol. 6. - No 5. - P. 869-872.

145. Tanimoto, H. Self-diffusion in high-density nanocrystalline Fe / H. Tanimoto, P. Farber, R. Wurschum etc. // Nanostr. Mater. 1999. - Vol. 12. - No. 5-8. - P. 681-684.

146. Kolobov, Yu. R. Effect of grain-boundary diffusion fluxes of copper on the acceleration of creep in submicrocrystalline nickel / Yu. R. Kolobov, G. P. Grabovetskaya, I. V. Ratochka etc. // Ann. Chim. 1996. - Vol. 21. - No. 6-7. - P. 483-491.

147. Грабовецкая, Г.П. Сравнительные исследования зернограничной диффузии меди в субмикро- и крупнокристаллическом никеле / Г.П. Грабовецкая, И.В. Раточка, Ю.Р. Колобов и др. // ФММ. 1997. - Т. 83. - № 3. - С. 112-116.

148. Чувильдеев, В.Н. Микромеханизм зернограничной самодиффузии в металлах. I. Свободный объем, энергия и энтропия болыпеугловых границ зерен / В. Н. Чувильдеев // ФММ, 1996.-Т. 81. -№ 2. - С. 5-14.

149. Чувильдеев, В.Н. Микромеханизм зернограничной самодиффузии в металлах. II. Модель самодиффузии в границах / В.Н. Чувильдеев // ФММ. 1996. - Т. 81. - № 4. - С. 52-61.

150. Переверзенцев, В.Н. Единый подход к описанию диффузии в равновесных и неравновесных границах зерен / В.Н. Переверзенцев // ФММ. 2002. - Т. 93. - № 3. - С. 15-19.

151. Nazarov, A.A. On the nature of high internal stresses in ultrafine grained materials / A.A. Nazarov, A.E. Romanov, R.Z. Valiev //Nanostr. Mater. 1994. - Vol. 4. -No. 1. - P. 93-101.

152. Nazarov, A.A. Ensembles of gliding grain boundary dislocations in ultrafine grained materials produced by severe plastic deformation / A.A. Nazarov // Scr. Mater. 1997. - Vol. 37. -No 8.-P. 1155-1161.

153. Nazarov, A.A. Random disclination ensembles in ultrafine-grained materials produced by severe plastic deformation / A.A. Nazarov, A.E. Romanov, R.Z. Valiev // Scr. Mater. 1996. -Vol. 34.-No 5.-P. 729-734.

154. Кесарев, А.Г. О влиянии внутренних напряжений на диффузию в наноструктурных сплавах / А.Г. Кесарев, В.В. Кондратьев // ФММ. 2007. - Т. 104. - № 1. -С. 5-11.

155. Кесарев, А.Г. Некоторые вопросы теории диффузии в наноструктурных материалах / А.Г. Кесарев, В.В. Кондратьев // Материаловедение. 2010. - № 4. - С. 60-64.

156. Zhu, Y.T. Performance and applications of nanostructured materials produced by severe plastic deformation / Y.T. Zhu, T.C. Lowea, T.G. Langdon // Scr. Mater. 2004. - Vol. 51. - No. 8. -P. 825-830.

157. Alkorta, J. Detailed assessment of indentation size-effect in recrystallized and highly deformed niobium / J. Alkorta, J.M. Martinez-Esnaola, J.G. Sevillano // Acta Mater. 2006. -Vol. 54.-No. 13.-P. 3445-3452.

158. Кадушников, P.M. Метод топологической реконструкции и количественной оценки размеров зерен / P.M. Кадушников, И.Г. Каменин, В.М. Алиевский и др. // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 1997. - № 4. - С. 30-34.

159. Alkorta, J. Microstructure and Indentation Size-Effect in Pure Niobium Subjected to SPD via ECAP and HPT / J. Alkorta, C.J. Luis Perez, E.N. Popova etc. // Materials Science Forum. -2008. Vol. 584-586. - P. 215-220.

160. Попова, E.H. Термическая стабильность нанокристаллического ниобия, полученного интенсивной пластической деформацией / Е.Н. Попова, В.В. Попов, Е. П. Романов и др.//ФММ. 2006. - Т. 101. - № 1. - С. 58-64.

161. Попова, Е.Н. Влияние степени деформации на структуру и термическую стабильность нанокристаллического ниобия, полученного сдвигом под давлением / Е.Н. Попова, В.В. Попов, Е.П. Романов и др. // ФММ. 2007. - Т. 103. - № 4. - С. 426-432.

162. Spitzig, W.A. Structure properties of heavily cold-drawn niobium / W.A. Spitzig, C.L. Trybus, F.C. Laabs // Mater. Sci. Eng. A. 1991. - Vol. 145. - No. 2. - P. 179-187.

163. Пилюгин, В. П. Эволюция структуры чистого железа при низкотемпературной деформации под давлением / В.П. Пилюгин, JT.M. Воронова, М.В. Дегтярев и др. // ФММ. -2010.-Т. 110.-6. С. 590-599.

164. Штанский, Д.В. Просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения в нанотехнологических исследованиях / Д.В. Штанский // Российский химический журнал. -2002. Т. XLVI. - 5. - С. 81-89.

165. Kaigorodov, V.N. Mossbauer investigation of Sn diffusion and segregation in grain boundaries of polycrystalline Nb / V.N. Kaigorodov, V.V. Popov, E.N. Popova etc. // J. Phase Equilibr. Diffus.-2005.-Vol. 26.-No. 5.-P. 510-515.

166. Кайгородов, B.H. Эмиссионная мессбауэровская спектроскопия границ зерен поликристаллического ниобия с использованием ядра 119mSn / B.H. Кайгородов, В.В. Попов,

167. E.Н. Попова и др. // ФММ. Т. 100. - № 1. - С. 29-38.

168. Кайгородов, В.Н. Исследование границ зерен ниобия и молибдена методом ядерного гамма-резонанса / В.Н. Кайгородов, С.М. Клоцман, В.М. Колосков и др. // ФММ. -1988. Т. 66. - № 5,- С. 958-965.

169. Pelton, A. R. Microstructural analysis of in-situ Cu-Nb composite wires / A.R. Pelton,

170. F.C. Laabs, W.A. Spitzig etc. // Ultramicroscopy. 1987. - Vol. 22. - No. 1-4. - P. 251-265.

171. Trybus, C.L. Characterization of the strength and microstructural evolution of a heavily cold rolled Cu-20% Nb composite / C.L. Trybus, W.A. Spitzig // Acta Met. 1989. - Vol. 37. -No 7. - P. 1971-1981.

172. Конькова Т.Н. Аномальный рост зерен в криогенно-деформированной меди / Т.Н. Конькова, С.Ю. Миронов, А.В. Корзников // Физическая мезомеханика 2011. - Т. 14 -№3 - С. 29-37

173. Конькова Т.Н. Нестабильность структуры криогенно-деформированной меди при комнатной температуре / Т.Н. Конькова, С.Ю. Миронов, А.В. Корзников // Металлы 2011. -№4-С. 102-113.

174. Попов, В.В. Эмиссионная мессбауэровская спектроскопия границ зерен поликристаллической меди / В.В. Попов // ФММ. 2012. - Т. 113. - № 9. - С. 930-934.

175. Amouyal, Y. Grain boundary diffusion and recrystallization in ultrafine grain copper produced by equal channel angular pressing / Y. Amouyal, S. V. Divinski, L. Klinger etc. // Acta Mater.-2008.-Vol. 56.-No. 19.-P. 5500-5513.

176. Родионова, Jl.А. Структура и механические свойства легированной бронзовой матрицы сверхпроводящих композитов с Nb3Sn / Л.А. Родионова, Е.Н. Попова, С.В. Сударева и др. // ФММ. 1992. - № 1.-С. 93-99.

177. Попова, Е.Н. Влияние разных способов деформации на структуру бронзовой матрицы композитов на основе NbiSn / Е.Н. Попова, Л.А. Родионова, С.В. Сударева и др. // ФММ, 1993.-Т. 76,-№2.-С. 144-152.

178. Попова, E.H. Исследование сверхпроводящих композитов на основе соединений со структурой Al5 и высокопрочных проводников Cu-Nb / E.H. Попова, Е.П. Романов, C.B. Сударева // ФММ. 2003. - Т. 96. - № 2. - С. 31-44.1. СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА

179. Статьи, опубликованные в журналах, рекомендованных ВАК:

180. А-1. Попов, В.В. Эмиссионная мессбауэровская спектроскопия границ зерен поли- и нанокристаллического ниобия / В.В. Попов, В.Н. Кайгородов, Е.Н. Попова, А.В. Столбовский // Известия РАН. Серия физическая. 2007. -№ 71. - С. 1280-1284.

181. А-2. Попова, Е.Н. Эволюция структуры ниобия при интенсивной пластической деформации / Е.Н. Попова, А.В. Столбовский, В.В. Попов, В.П. Пилюгин // Деформация и разрушение материалов. 2009. - № 7. - С. 13-17.

182. А-3. Столбовский, А.В. Исследование структуры границ зерен субмикрокристаллического ниобия после равноканального углового прессования / А.В. Столбовский, Е.Н. Попова // Известия РАН. Серия физическая. 2010. - № 74. - С. 388-392.

183. А-6. Popov, V.V. Nanostructuring Nb by various techniques of severe plastic deformation / V.V. Popov, E.N. Popova, A.V. Stolbovsky // Materials Science & Engineering A. 2012. -№ 539. - C. 22-29.

184. Статьи, опубликованные в других научных изданиях:

185. А-7. Popov, V.V. NGR Investigation of grain-boundary diffusion in poly- and nanocrystalline Nb / V.V. Popov, V.N. Kaigorodov, E.N. Popova, A.V. Stolbovsky // Defect and Diffusion Forum. -2007.-Vol. 263.-P. 69-74.

186. A-8. Popov, V.V. Structure and thermal stability of Cu after severe plastic deformation / V.V. Popov, A.V. Stolbovsky, E.N. Popova, V.P. Pilyugin // Defect and Diffusion Forum.2010.-Vol. 297-301. P. 1312-1321.

187. A-9. Popov, V.V. The structure of Nb obtained by severe plastic deformation and its thermal stability / V.V. Popov, E.N. Popova, A.V. Stolbovsky, V. P. Pilyugin // Materials Science Forum.2011. -№ 667-669. P. 409-414.f?