Физико-механические свойства материалов после равно-канального углового прессования. Особенности проявления

 

 
ФГУП «Российский федеральный ядерный центр –  
Всероссийский научно-исследовательский институт 
экспериментальной физики» 
 
 
 
 
 
 
А. И. Коршунов  
 
 
 
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ  
ПОСЛЕ РАВНОКАНАЛЬНОГО УГЛОВОГО ПРЕССОВАНИЯ. 
ОСОБЕННОСТИ ПРОЯВЛЕНИЯ 
 
 
 
 
Монография 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Саров 
2013 

 

 
УДК 620.22:620.3:620.17 
ББК 30.3   
        К70 
 
А. И. Коршунов.  Физико-механические свойства материалов после равноканального углового прессования. Особенности проявления. Монография. – Саров: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2013,  – 257 с. – ил. 
 
ISBN 978-5-9515-0234-6 
 
 
Приведены результаты получения объемных наноструктурных материалов методом равноканального углового прессования и их последующего исследования. Представлена конструкция штампа для равноканального 
углового прессования, позволяющая выполнять ремонт рабочих поверхностей штампа без изменения размеров каналов штампа. Для ряда материалов разработана технология нанесения гальванической меди, позволившая 
уменьшить при равноканальном угловом прессовании эффективный коэффициент трения до значения 0,02. Получены экспериментальные результаты по влиянию равноканального прессования на механические свойства 
ряда металлов и сплавов. Сделана оценка качества полученных характеристик, определен температурно-скоростной диапазон использования наноструктурных материалов. 
Монография адресована широкому кругу ученых и инженеров, специализирующихся в области получения и исследования объемных наноструктурных материалов, а также преподавателям, аспирантам и студентам 
соответствующих специальностей. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9515-0234-6 
 
 
  © ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2013 

Содержание 
3

 
СОДЕРЖАНИЕ 
 
Перечень основных сокращений и обозначений  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
7 
Предисловие   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .   
12 

Глава 1  
Обзор работ, посвященных получению и исследованию  
механических свойств объемных наноструктурных материалов  .   

 

14 
1.1. Терминология и классификация  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
14 
1.2. Методы получения объемных наноструктурных материалов  .  .  .  .  
15 
1.3. Кручение под высоким давлением  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
17 
1.4. Всесторонняя изотермическая ковка  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .   
19 
1.5. Равноканальное угловое прессование  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
23 
1.6. Винтовая экструзия  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .   
31 
1.7. Влияние интенсивной пластической деформации на механические 
свойства  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 
 
32 
 1.7.1. Плотность  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
33 
 1.7.2. Модули упругости  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
33 
 1.7.3. Микротвердость  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
35 
 1.7.4. Механические свойства при растяжении  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .    
37 
 1.7.5. Диаграммы деформирования при растяжении  .  .  .  .  .  .  .  .    
39 
 1.7.6. Анизотропия при растяжении  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .    
40 
 1.7.7. Сопротивление усталости  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
42 
 1.7.8. Термическая стабильность  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
43 
 1.7.9. Эффект Баушингера  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
47 
 1.7.10. Сверхпластичность  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
48 

Глава 2  
Методические особенности получения наноструктурных  
материалов методом равноканального углового прессования и 
проведения экспериментальных исследований  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  

 

49 
2.1. Разработка штампа для равноканального углового прессования  .  .  
49 
2.2. Трибологические условия равноканального углового прессования  .  .  
54 
 2.2.1. Технология нанесения гальванической меди на титан  .  .  .  .    
57 
 2.2.2. Технология нанесения гальванической меди на тантал  .  .  .  .  
58 
 2.2.3. Технология нанесения гальванической меди на нержавеющую сталь  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 
 
59 
2.3. Исследование механических свойств при растяжении  .  .  .  .  .  .  .    
60 
 2.3.1. Образцы для исследований  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
60 
 2.3.2. Построение условных диаграмм деформирования  .  .  .  .  .  .  
62 
 2.3.3. Построение истинных диаграмм деформирования  .  .  .  .  .  . 
 
 

 
65 
 
 

 

Содержание 
4 

Глава 3  
Влияние равноканального углового прессования на механические 
свойства меди  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 

 

67 
3.1. Бескислородная медь М0б  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
67 
 3.1.1. Пруток диаметром 70 мм  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .    
67 
3.1.1.1. Металлографические исследования  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
67 
3.1.1.2. Механические свойства при растяжении  .  .  .  .  .  .  .  
70 
3.1.1.3. Термическая стабильность  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
72 
 3.1.2. Пруток диаметром 40 мм  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .    
76 
 3.1.3. Выводы  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
81 
3.2. Технически чистая медь М1  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
82 
 3.2.1. Металлографические исследования и параметры прессования  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 
 
82 
 3.2.2. Механические свойства при растяжении  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
84 
 3.2.3. Неоднородность механических свойств при растяжении по 
сечению заготовки  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 
 
87 
 3.2.4. Исследование макроструктуры  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
94 
 3.2.5. Повторяемость результатов  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
97 
 3.2.6. Скоростная чувствительность  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
99 
 3.2.7. Анизотропия  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
102 
 3.2.8. Распределение микротвердости по сечению заготовки  .  .  .  .  
106 
 3.2.9. Влияние скорости прессования  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
108 
 3.2.10. Термическая стабильность  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
109 
 3.2.11. Длительная прочность  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
113 
 3.2.12. Выводы  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .    
113 

Глава 4  
Влияние равноканального углового прессования на механические 
свойства титана и титановых сплавов  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .   

 

115 
4.1. Технически чистый титан ВТ1-0  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .    
115 
 4.1.1. Металлографические исследования и параметры прессования  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 
 
115 
 4.1.2. Механические свойства при растяжении  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
117 
 4.1.3. Неоднородность механических свойств при растяжении 
по сечению заготовки  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .   
 
119 
 4.1.4. Макроструктура  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
125 
 4.1.5. Повторяемость результатов  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
127 
 4.1.6. Скоростная чувствительность  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
129 
 4.1.7. Анизотропия при сжатии  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
133 
 4.1.8. Выводы  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
136 
4.2. Технически чистый титан Grade 4  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
137 
 4.2.1. Комплексная термомеханическая обработка  .  .  .  .  .  .  .  .  .    
137 
 4.2.2. Структура  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
138 
 4.2.3. Механические свойства при растяжении  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
139 

Содержание 
5

 4.2.4. Анизотропия при сжатии  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .   
141 
 4.2.5. Распределение микротвердости  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .   
142 
 4.2.6. Сверхпластичность  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .    
144 
 4.2.7. Выводы  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
148 
4.3. Титановый сплав ВТ6  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
149 
 4.3.1. Материал для исследований  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
149 
 4.3.2. Структурные исследования  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
150 
 4.3.3. Фрактографические исследования  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
151 
 4.3.4. Характеристики упругости  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
154 
 4.3.5. Рентгеноструктурные исследования  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
155 
 4.3.6. Механические свойства  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
159 
 4.3.7. Масштабный эффект  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
161 
 4.3.8. Выводы  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .   
164 
4.4. Титановый сплав Ti-6Al-4V Eli  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
165 
 4.4.1. Прутки диаметром 20 мм  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
165 
4.4.1.1. Исходное, отожженное состояние  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
165 
4.4.1.2. Равноканальное угловое прессование  .  .  .  .  .  .  .  .  
167 
4.4.1.3. Равноканальное угловое прессование с дополнительной экструзией  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 
 
169 
4.4.1.4. Предварительная термообработка и стабилизирующий отжиг  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 
 
170 
4.4.1.5. Эволюция механических свойств при растяжении .  .  
171 
4.4.1.6. Анизотропия при сжатии  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .    
173 
 
4.4.2. Прутки диаметром 40 мм  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .   
175 
4.4.2.1. Структура и стандартные механические свойства .  .   
175 
4.4.2.2. Распределение свойств по сечению  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
177 
4.4.2.3. Скоростная чувствительность при растяжении  .  .  .  
181 
4.4.2.4. Скоростная чувствительность при сжатии  .  .  .  .  .  .  
185 
4.4.2.5. Анизотропия при сжатии и растяжении  .  .  .  .  .  .  .  
188 
4.4.2.6. Влияние естественного хранения  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
191 
4.4.2.7. Ударная вязкость  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
193 
4.4.2.8. Масштабный эффект  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
193 
4.4.2.9. Стабилизирующий отжиг  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
194 
 
4.4.3. Выводы  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
195 

Глава 5  
Влияние равноканального углового прессования на механические 
свойства металлов и сплавов специального назначения  .  .  .  .  .  .  . 

 

197 
5.1. Сплав с эффектом памяти формы TiNi  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
197 
 5.1.1. Параметры прессования и структура  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
197 
 5.1.2. Механические свойства при растяжении  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
199 
 5.1.3. Анизотропия при растяжении  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
200 
 5.1.4. Масштабный эффект  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
201 
 5.1.5. Влияние формы  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
202 

Содержание 
6 

 5.1.6. Обратимая пластическая деформация  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
203 
 5.1.7. Характеристики упругости  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
204 
 5.1.8. Выводы  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
204 
5.2. Коррозионно-стойкая сталь 12Х18Н10Т .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .    
205 
 5.2.1. Прессование при комнатной температуре  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
205 
 5.2.2. Прессование при повышенной температуре  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
209 
 5.2.3. Влияние скорости прессования  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
211 
 5.2.4. Выводы  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
212 
5.3. Магнитомягкий сплав 27КХ  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
213 
 5.3.1. Параметры прессования и структура  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
213 
 5.3.2. Механические свойства при растяжении   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
214 
 5.3.3. Термическая стабильность  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
216 
 5.3.4. Характеристики упругости  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
219 
 5.3.5. Выводы  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
220 
5.4. Тантал высокой чистоты ТВЧ  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
221 
 5.4.1. Металлографические исследования и параметры 
прессования  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 
 
221 
 5.4.2. Механические свойства при растяжении  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
225 
 5.4.3. Выводы  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
226 
 

Глава 6  
Основные закономерности изменения и качество механических 
свойств после равноканального углового прессования .  .  .  .  .  .  .  . 

 

227 
6.1. Прочностные и пластические характеристики  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
227 
6.2. Длительная прочность  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
230 
6.3. Ударная вязкость  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
230 
6.4. Характеристики упругости  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
230 
6.5. Неоднородность   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
230 
6.6. Анизотропия  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
231 
6.7. Масштабный эффект  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
232 
6.8. Скоростная чувствительность  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
233 
6.9. Деградация механических свойств  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
234 
6.10. Температурно-скоростной диапазон использования нанострук- 
турных материалов  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 
 
234 
6.11. Отжиг после равноканального углового прессования  .  .  .  .  .  .  .  .  
235 
6.12. Выводы   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
236 

Список литературы   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  
237 
 
 

Перечень основных сокращений и обозначений 

 

7

 
 
 
ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ 
 

α
− угол поворота конечного участка канала матрицы для винтовой экструзии относительно начального 

β
− угол наклона винтовой линии матрицы для винтовой экструзии 

δ
− относительное удлинение 

5
δ
− относительное удлинение; относительное удлинение для 
образцов с пятикратной расчетной длиной 

р
δ
− равномерное удлинение 

B
Δ
− физическое уширение дифракционной линии 
h
Δ
− перемещение пуансона при равноканальном угловом прессовании 
l
Δ
− деформация образца 
l∑
Δ
− перемещение активного захвата 

 
р
l∑
Δ
− перемещение активного захвата, соответствующее максимальному равномерному удлинению 
п
мl
Δ
− пластическая деформация машины 

п
м.р
l
Δ
− пластическая деформация машины, соответствующая максимальному равномерному удлинению 

рl
Δ
− равномерная деформация образца 

у
мl
Δ
− упругая деформация машины 

X
Δ
− относительное изменение характеристики X после интенсивной пластической деформации 

ε
− условная деформация; относительная деформация; степень 
микродеформации 

m
ε
− величина площадки фазового предела текучести 

к
ε
− деформация разрушения 

о.п
ε
− обратимая пластическая деформация 

ε− скорость деформации 

θ
− угол дифракции 

λ
− длина волны Cu-излучения 

μ
− коэффициент Пуассона 

ξ
− длина части галтели образца, захваченная пластической деформацией 

ρ
− плотность материала 

 

Перечень основных сокращений и обозначений 

 

8 

ε
ρ
− плотность дислокаций в теле блоков 
ρD − плотность дислокаций в границах блоков 
σ
− условное напряжение 

0,2
σ
− условный предел текучести 

а
σ
− амплитуда напряжений при усталостных испытаниях 

i
σ
− интенсивность напряжения 

m
σ
− фазовый предел текучести 

iR
σ
− постоянная величина зависимости предела выносливости от 
размера зерна 

R
σ
− предел выносливости 

в
σ
− предел прочности 

к
σ
− напряжение разрушения 

пц
σ
− предел пропорциональности 

т
σ
− физический предел текучести 

ϕ
− угол вращения при кручении под высоким давлением; угол 
между пересекающимися каналами в штампе для равноканального углового прессования 

ψ
− относительное сужение 
A
− маршрут равноканального углового прессования, при котором заготовка между проходами не вращается вокруг продольной оси 
a
− длина хорды 
b
− толщина заготовки для закрытой многопереходной ковки; 
вектор Бюргерса 

A
B
− маршрут равноканального углового прессования, при котором заготовка перед каждым четным проходом вращается на 
90° вокруг продольной оси в одну сторону, перед нечетным – 
в другую 

C
B
− маршрут равноканального углового прессования, при котором заготовка перед каждым проходом вращается на 90° вокруг продольной оси в одну и ту же сторону 

BSE
– режим регистрации кристаллографического контраста детектором обратно отраженных электронов 
C
− маршрут равноканального углового прессования, при котором заготовка перед каждым проходом вращается на 180° вокруг продольной оси 
DIC
− метод дифференциального интерференционного контраста 
d
− средний размер зерна; размер зерна; диаметр образца 
в шейке образца 

Перечень основных сокращений и обозначений 

 

9

я
d
− средний размер ямок на изломе 

D
− диаметр головки образца на растяжение; размер блока 
( )
d ξ
− диаметр галтели, соответствующий ξ 

0
d
− начальный диаметр образца 
e
− степень деформации при кручении под высоким давлением; 
степень деформации за один цикл при закрытой многопереходной ковке 

E
− модуль упругости 

ie
− деформация за один проход равноканального углового 
прессования; интенсивность деформации 

кe
− истинная деформация в момент разрыва 

N
e
− степень деформации после N циклов равноканального углового прессования 

EBSD
− метод дифракции обратно рассеянных электронов 

F
− площадь поперечного сечения; площадь поперечного сечения в шейке образца 

0
F
− начальная площадь поперечного сечения образца 
G
− модуль сдвига 
h
− высота заготовки для закрытой многопереходной ковки; 
длина головки образца на растяжение; высота хорды 

0
h
− толщина образца перед деформацией кручением под высоким давлением 
hkl
− индексы Миллера для кристаллографической решетки 

R
h
− толщина образца после деформации кручением под высоким давлением на расстоянии R от центра 

HV
− микротвердость 
InBeam − метод вторичных электронов 

R
K
− постоянная величина в зависимости предела выносливости 
от размера зерна 
,
KCU KCV
− ударная вязкость 

м
K
− жесткость испытательной машины 
l
− рабочая длина образца на растяжение 
L
− общая длина образца на растяжение 
*l
− расстояние между головками образца на растяжение 

0l
− начальная расчетная длина образца на растяжение 
m
− коэффициент скоростной чувствительности 

N
− число циклов до разрушения при усталостных испытаниях; 
количество циклов равноканального углового прессования 
P
− усилие прессования; осевая растягивающая нагрузка 

Перечень основных сокращений и обозначений 

 

10

max
P
− максимальное усилие при равноканальном угловом прессовании 

р
P
− осевая растягивающая нагрузка, соответствующая максимальному равномерному удлинению 
r
− радиус галтели образца на растяжение 

R
− расстояние от центра вращения при кручении под высоким 
давлением; радиус кривизны контура шейки образца; расстояние от центра прутка 
S
− стандартное отклонение 

к
S
− истинная прочность в момент разрыва 

и
,
T T
− температура испытания 

отж
T
− температура отжига 

пл
T
− температура плавления 

пр
T
− температура прессования 

t
− время 
V
− коэффициент вариации 

X
− координатная ось 

0
X
− характеристика исходного материала 

ИПД
X
− характеристика материала после ИПД 

x
− среднее значение 
,
Y Z
− координатные оси 
ВИК − всесторонняя изотермическая ковка 
ВЭ − винтовая экструзия 
ИПД − интенсивная пластическая деформация 
ИПСМ − Институт проблем сверхпластичности металлов (г. Уфа) 
ИТМФ − Институт теоретической и математической физики  
РФЯЦ-ВНИИЭФ 
ИФПМ − Институт физики перспективных материалов (г. Уфа) 
КВД − кручение под высоким давлением 
КПВ − кузнечная протяжка с волочением 
КТМО − комплексная термомеханическая обработка 
НАН − Национальная академия наук 
Нф ИМАШ − Нижегородский филиал Института машиноведения имени 
А. А. Благонравова (г. Нижний Новгород) 
ПЭМ − просвечивающая электронная микроскопия 
РАН − Российская академия наук 
РКУП − равноканальное угловое прессование 
 
 

Перечень основных сокращений и обозначений 

 

11

РФЯЦ-ВНИИТФ − Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский 
научно-исследовательский институт технической физики 
(г. Снежинск) 
РФЯЦ-ВНИИЭФ − Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский 
научно-исследовательский институт экспериментальной физики (г. Саров) 
ТП − теплая прокатка 
УГАТУ − Уфимский государственный авиационный технический 
университет 
 

 
 
 
ПРЕДИСЛОВИЕ 
 
За последние 10–15 лет наблюдается значительный интерес к получению 
объемных наноструктурных материалов с помощью различных методов интенсивной пластической деформации. Посредством таких методов можно произвести значительное измельчение микроструктуры металлов и сплавов до наноразмеров, когда средний размер зерна будет измеряться десятками и сотнями нанометров. Объемные наноструктурные материалы, полученные методами интенсивной пластической деформации, характеризуются уникальными физикомеханическими свойствами, например высокой прочностью при сохранении в 
ряде случаев приемлемой пластичности. В настоящее время получением и исследованием объемных наноструктурных материалов активно занимаются ученые и 
инженеры США, Японии, Германии, Австрии, Китая и других стран. Не оставались в стороне сначала советские, а затем и российские ученые, внесшие значительный вклад в этой области. Следует отметить пионерские работы В. М. Сегала и его коллег, основополагающие работы Р. З. Валиева и его школы, а также 
работы С. В. Добаткина, Ю. Р. Колобова, В. Н. Перевезенцева и многих других. 
В РФЯЦ-ВНИИЭФ работы по получению объемных наноструктурных материалов начались еще в начале девяностых годов и были связаны с компактированием порошков. Были получены существенные результаты по получению наноструктурной керамики. Работы по получению и исследованию объемных наноструктурных материалов методами интенсивной пластической деформации в 
РФЯЦ-ВНИИЭФ начались после посещения автором настоящей монографии 
первой международной конференции по наноматериалам, проходившей в 1999 
году в Подмосковье. Для получения объемных наноструктурных материалов из 
большой номенклатуры методов интенсивной пластической деформации был 
выбран метод равноканального углового прессования. Благодаря поддержке руководства института в технологическом отделении с 2000 года активно начались 
работы сначала по разработке и изготовлению штамповой оснастки, затем по 
разработке технологии получения объемных наноструктурных материалов и их 
дальнейшего исследования. 
Процесс равноканального углового прессования является весьма сложным 
многофакторным экспериментом. На его успешную реализацию влияют: 
• геометрия оснастки (угол пересечения каналов, их форма и размеры, 
внешний и внутренний радиусы закругления в зоне пересечения каналов и др.), 
• параметры прессования (скорость, число проходов, маршрут, температура, смазка, определяющая коэффициент трения между заготовкой и оснасткой, и 
др.), 
• природа деформируемого материала (тип кристаллической решетки, исходная структура, исходная прочность и пластичность и др.). 

Предисловие 
13

В результате лишь определенный набор вышеуказанных параметров позволяет успешно реализовать процесс равноканального углового прессования и 
получить целостные наноструктурные заготовки с необходимым набором механических характеристик. 
В кратчайшие сроки все трудности были преодолены, и уже в 2005 году 
доклад по исследованию наноструктурного титана ВТ1-0, представленный на 
Третью международную конференцию по наноматериалам, проходившую в Японии, был признан одним из лучших и награжден премией оргкомитета. В 
2005 году в РФЯЦ-ВНИИЭФ был получен первый патент на штамп для равноканального углового прессования. В 2009 году изобретение по патенту, также посвященное конструкции штампа для равноканального углового прессования, было признано лучшим изобретением в номинации «100 лучших изобретений России». За период с 2000 года и по настоящее время автором данной монографии с 
коллегами в рамках тематики, посвященной получению и исследованию объемных наноструктурных материалов, получено 10 патентов на изобретение и опубликовано более 30 статей в отечественных и зарубежных журналах. Настоящая 
монография обобщает основные результаты исследований, полученные за указанный период. Работы выполнялись в рамках основной деятельности и в рамках 
ряда отечественных и зарубежных проектов. 
Автор благодарит первого заместителя директора РФЯЦ-ВНИИЭФ, директора ИТМФ В. П. Соловьева за научно-технические консультации и активную 
поддержку и помощь при организации вышеуказанных работ, главного технолога, начальника технологического отделения Г. Г. Савкина  и заместителя главного инженера, главного технолога В. И. Малинова за создание необходимых условий, способствовавших выполнению исследований. Автор также благодарит своих коллег А. А. Аушева, М. Л. Андрееву, В. П. Белову, П. И. Голубева, 
И. Д. Гончарова, А. М. Горелова, И. Н. Елькина, Н. В. Жданову, К. Б. Жогову, 
Н. Ю. Илюшкину, И. И. Каганову, Л. В. Канафееву, Н. И. Качалина, В. В. Кащеева, И. В. Коротченкову, Г. Х. Коршунову, Д. Г. Костюка, В. С. Кравченко, 
Т. Н. Кравченко, Г. Б. Курчева, А. С. Морозова, С. А. Морозова, Е. В. Морозову, 
Л. А. Морозову, А. М. Панченко, Л. В. Полякова, Н. Н. Попова, Ф. В. Семенова, 
С. Н. Силяеву, А. В. Скоморохову, Т. И. Сысоеву, С. П. Шишкина и других за 
проведение совместных исследований. Особая благодарность ведущему научному сотруднику ИТМФ А. А. Смолякову. Автор выражает благодарность сотрудникам ИФПМ УГАТУ (г. Уфа) Р. З. Валиеву, Д. В. Гундерову, И. П. Семеновой, 
Г. И. Раабу за предоставленные материалы для исследований при выполнении 
совместных проектов, а также некоторые результаты металлографических исследований. Отдельная признательность Н. С. Бабушкиной, О. В. Бережной, 
Е. А. Зайцеву, Е. Б. Кулаковой, О. В. Кулаковой, Т. Ю. Маркиной, Л. Н. Осяевой, 
Е. Ю. Самойловой за техническую поддержку.