Thermal stability of Al—0,05 vo1.% Al2O3 nanocomposite fabricated by accumulative roll bonding

Abstract

Исследована эволюция микроструктуры и микротвердости нанокомпозита Al-0,05об.%nAl 2 O 3 (где nAl 2 O 3 -наночастицы оксида алюминия) и алюминия без наночастиц, полученных методом многократной прокатки с сопряжением слоев, при отжигах в интервале температур 373-573 К. Для получения нанокомпозита шарообразные наночастицы Al 2 O 3 со средним диаметром 50 нм вводили между прокатываемыми пластинами технически чистого алюминия с 1-го по 4-й циклы прокатки, а 5-10-е циклы прокатки проводили без наночастиц. Методом просвечивающей электронной микроскопии измерены средний размер элементов зеренно-субзеренной структуры и их средний коэффициент неравноосности в исходном состоянии и после отжига при 473 К. Показано, что микротвердость нанокомпозита на 5-13 % превышает соответствующее значение HV для алюминия во всем исследованном интервале температур отжига. Основным фактором более высокой микротвердости нанокомпозита служит дисперсное упрочнение за счет наночастиц Al 2 O 3 . При этом вклад субструктурного и зернограничного упрочнения в обоих материалах одинаковый. Термическая стабильность микротвердости нанокомпозита лишь на ~25 К выше, чем у алюминия, что обусловлено неоднородным распределением наночастиц в матрице и их малой объемной долей. Также играет роль сама по себе высокая термическая стабильность ультрамелкозернистой структуры, сформированной путем многократной прокатки с сопряжением слоев, по сравнению с другими методами интенсивной пластической деформации. Установлено, что большинство наночастиц Al 2 O 3 остаются на границах зерен нанокомпозита после отжига при 473 К, поэтому способность закреплять границу наночастицами Al 2 O 3 в исследованных условиях сохраняется по крайней мере до 473 К.Ключевые слова: многократная прокатка с сопряжением слоев, нанокомпозит, микроструктура, микротвердость, термическая стабильность.Иванов К.В. -докт. физ.-мат. наук., вед. науч. сотрудник лаборатории композиционных материалов ИФПМ СО РАН (634055, г. Томск, пр-т Академический, 2/4).