Gyorshűtéssel, mechanikus ötvözéssel, illetve nagy deformációval előállított nanokristályos anyagok mikroszerkezete, termikus és mechanikai tulajdonságai = Microstructure, thermal and mechanical properties of nanocrystalline materials produced by rapid solidification, mechanical alloying or by severe plastic deformation

摘要

Tömbi amorf ötvözetekből kiindulva amorf és nanokristályos fázisokat tartalmazó heterogén rendszereket állítottunk elő. Az üvegesedési hőmérséklet közelében végzett deformációnál a viszkozitás reciproka lineárisan csökken a nanokristályos térfogathányaddal. Cu60Zr20Ti20 összetételű kristályos mintákban nagy nyomáson történő csavarással (HPT) részleges amorfizációt észleltünk. A mechanikai hatásra történő amorfizáció fordított folyamata a nagy deformáció hatására bekövetkező kristályosodás: amorf Cu60Zr20Ti20 minták HPT deformációjakor nanokristályos fázisok képződését figyeltük meg szinkrotron-XRD vizsgálatokkal . Al85Ce8Ni5Co2 amorf ötvözet HPT deformációjánál kimutattuk, hogy a termikus hatásokra képződő és a deformáció-keltette kristályos fázisok nem azonosak. Tiszta fémeken, valamint Al és Mg alapú ötvözeteken könyöksajtolással (ECAP) vizsgáltuk az extrém nagy alakítások hatását a mikroszerkezetre. Széles deformációs tartományban érvényes új empírikus feszültség-deformáció függvényt javasoltunk fcc fémekre, amely visszaadja az ismert Hollomon- és Voce-formulákat. Új kiértékelési eljárásokkal röntgen vonalprofil analízis alapján vizsgáltuk a rétegződési hibákat és az ikresedést, amelyek szerepet játszhatnak az inverz Hall-Petch viselkedésben. Szinkrotron mellet végzett röntgen-tomográfiával meghatároztuk alumínium-mátrixú kompozitok és fémhabok 3D mikroszerkezetét, ennek felhasználásával végeselem szimulációkat végeztünk a deformáció modellezésére. | Heterogeneous materials containing amorphous and nanocrystalline (nc) phases were produced from bulk metallic glasses. Upon deformation around the glass transition temperature the reciprocal viscosity decreases linearly with the nc volume fraction. In polycrystalline Cu60Zr20Ti20 samples partial amorphisation could be achieved by high pressure torsion (HPT). The inverse process, formation of nc phases during HPT was observed in rapidly solidified amorphous CuZrTi samples by synchrotron X-ray diffraction. HPT-induced crystallization was also detected in amorphous Al85Ce8Ni5Co2 where the nc products were different from those obtained by thermal crystallization. The effect of severe plastic deformation was studied by equal channel angular pressing on pure metals and on Al and Mg based alloys. A new empirical stress-strain formula, including as special cases the Hollomon- and Voce-equations, and valid in a wide range of strain, has been proposed for fcc metals. By a new evaluation method of X-ray diffraction peak profiles the role of stacking faults and twinning was investigated, since it has been suggested that these might influence the occurrence of the inverse Hall-Petch behavior. 3D microstructure of particle reinforced Al-matrix composites and foams has been determined by synchrotron X-ray tomography. On the basis of the real microstructure finite element modeling was used to reproduce the stress-strain curves.