*
.
* •
УДК 621.787.4
В.А. Голенков, СЮ. Радченко, Д.О. Дорохов (Орловский государственный технический университет)
Формирование градиентных субмикро- и наноструктурных состояний
комплексным локальным нагруженном очага деформации
Приведен анализ основных способов получения металлических изделий с субмикро- и наноструктурными состояниями
материала. Рассмотрены основные достоинства и недостатки. Показана возможность применения
метода валковой штамповки, основанного на комплексном локальном погружении очага деформации, для получения
полых осесимметричных изделий с градиентной от наружной или внутренней поверхности субмикро- и наноструктурой.
Ключевые
слова: полые осесимметричные изделия, градиентное наноструктурное состояние материала,
валковая штамповка, комплексное локальное погружение очага деформации, пластическая деформация.
In the paper the analysis of main production techniques for metal fabrics with submicro- and nanostructural states of
material is shown. Main merits and demerits are considered. The possibility of roller stamping application based on complex
local loading of a deformation point for production of hollow axially symmetric products with the submicro- and
nanostructure gradient from an outer or inner surface is shown.
Keywords: hollow axially symmetric products, gradient nanostructural state of material, roller stamping, complex
local loading of a deformation point, plastic deformation.
Одним из наиболее перспективных и практически
ценных направлений применения нанотехнологий является
получение полуфабрикатов из металлических материалов,
макроструктура которых доведена до такого
уровня, что ее составляющие — зерна — имеют один или
более линейных размеров порядка нескольких сотен или
даже десятков нанометров. Такие материалы обладают
новым качественным уровнем механических свойств, не
достижимым традиционными методами пластической,
термической и химико-термической обработки: при сохранении
сопоставимого резерва пластичности и вязкости
прочностные характеристики увеличиваются в несколько
раз по сравнению с исходным образцом. Очевидно,
что изделия из подобных материалов могли бы
найти широкое применение, прежде всего, в космической
и авиационной технике, а при условии существенного
снижения себестоимости — в автомобилестроении,
машиностроении, приборостроении, радиоэлектронике
и др.
В настоящее время широко применяют несколько
технологий получения заготовок с наноструктурными
состояниями материала. Одна из них — так называемое
равноканальное угловое (РКУ) прессование [1] — обеспечивает
получение металлических заготовок цилиндрической
формы с диаметром до 60 мм и высотой до 100 мм с
однородной по объему относительно равноосной макроструктурой
с размерами зерен до 100...300 нм.
54
Другая технология известна как "наковальня Бриджмана"
[2]. Суть процесса заключается в осадке цилиндрической
заготовки с одновременным скручиванием вокруг
вертикальной оси. В результате получается изделие
также цилиндрической формы, но с малым отношением
высоты к диаметру.
Существуют и другие технологии получения наноструктурированных
заготовок, основанные на различных
видах обработки давлением, например винтовая
экструзия [3]. Все перечисленные способы имеют в основе
один и тот же принцип — достижение измельчения
зерен посредством больших (сотни процентов) накопленных
степеней деформации без существенного общего
формоизменения и, естественно, без разрушения в
условиях значительного гидростатического сжатия.
Все технологии успешно апробированы и работают,
однако по своей природе не свободны от ряда недостатков.
1.
Высокая стоимость готового изделия, что обусловлено
рядом причин. Во-первых, значительные суммарные
затраты энергии на совершение операции. Так,
РКУ-прессование осуществляется при напряжениях в заготовке,
многократно превышающих предел текучести.
А если учесть, что для достижения заданных размеров
зерна необходимо до 15 и более циклов, то и энергозатраты
увеличиваются соответственно. Во-вторых, себестоиУпрочняющие
технологии и покрытия. 2009. № 3
Стр.1