Введение. 
Материаловедение. 
Фрагментация и текстурообразование при деформации металлических материалов

Фрагментация — это происходящее при пластической деформации разбиение деформируемых кристаллитов на разориснтированныс микрообъсмы. В последние два десятилетия актуальность изучения этого феномена была связана в основном с попытками использовать большие деформации для создания нанокристаллических материалов. Однако, несмотря на огромное количество публикаций, сам физический механизм формирования фрагментированной структуры остается малоизученным. Кроме того, помимо создания наноматериалов, существуют и другие связанные с фрагментацией проблемы физического материаловедения. В их числе — формирование текстуры деформации, внутренние (остаточные) напряжения, деформационное упрочнение, влияние фрагментации на процессы рекристаллизации и фазовых превращений. Именно взаимосвязь эволюции текстуры и разориентироваиной структуры, а также внутренние напряжения, возникающие в деформируемом материале, являются предметом настоящего исследования.

Недостаточное понимание механизма взаимосвязи между фрагментацией и текстурообразованием вызвано не одним только отсутствием надлежащего теоретического описания. Другой проблемой долгое время являлось отсутствие эффективной экспериментальной методики. Действительно, предметом исследования при изучении этой взаимосвязи должна быть не макротекстура поликристаллического материала, а локальная текстура (микротекстура) — распределение ориентаций, возникающее в масштабе отдельного зерна или группы зерен. Просвечивающая электронная микроскопия при всех своих достоинствах страдает слишком высокой локальностью, не позволяя, особенно на начальной стадии текстурообразования, получить представительные данные. Прогресс в этой области сделали возможным методы, основанные на автоматизированном сборе и обработке информации, полученной с относительно больших участков: метод, основанный на анализе дифракции обратно рассеянных электронов (EBSD) и метод, основанный на локальной рентгеновской дифрактомстрии, использованный нами.

В главе 1 дается теоретическое введение к проблеме. Рассмотрены общие представления, на которых базируется понимание структурои текстурообразования, начиная с описания геометрии скольжения и теории Тейлора. Затем изложены основы теории возникновения и развития фрагментации. В заключительном разделе главы дан краткий обзор экспериментальных исследований, относящихся к рассматриваемым вопросам.

Главы 2 и 3 посвящены начальным стадиям фрагментации и текстурообразования в крупнозернистом алюминии. Метод исследования — локальная рентгеновская дифрактометрия — позволил узнать, как эти процессы развиваются в масштабе отдельных зерен поликристалла. Продемонстрирована роль стеснения пластической деформации, а также роль ближайшего окружения зерна. Здесь же описана теоретическая модель деформации поликристалла, позволяющая учесть пластическое взаимодействие соседних зерен.

В главе 4 рассмотрены более поздние стадии фрагментации и текстурообразования, и основной метод исследования — просвечивающая электронная микроскопия. Описанные здесь исследования проводились на перлитной и ферритной сталях в условиях волочения. При такого рода осесимметричной деформации в материале с ОЦК решеткой формируется однокомпонентная текстура, что упростило изучение взаимосвязи между фрагментацией и развитием текстуры. В частности, это позволило по новому взглянуть на проблему устойчивости ориентации.

Ключевую роль в процессе структурообразования играют внутренние напряжения, возникающие при пластической деформации — те напряжения, которые возникают в масштабе элементов микроструктуры материала.

Кроме того, переходя после окончания деформации в разряд остаточных напряжений, они влияют на прочностные свойства материала. Однако экспериментальное исследование внутренних (остаточных) напряжений в сильнодеформированных материалах сопряжено с методическими трудностями, обусловленными наличием острой текстуры деформации. Решению этой методической проблемы и исследованию эволюции внутренних напряжений в тонкопластинчатом перлите при осесимметричной деформации посвящена глава 5.

Мы благодарны Александру Абрамовичу Зисману, Наталье Юрьевне Ермаковой и Андрею Николаевичу Самойлову не только за их вклад в проведенные исследования, но и за удовольствие от совместной работы. Значительный вклад в проведение экспериментов внесли также Владимир Рустамович Мирзоев, Галина Юрьевна Дятлова и Сергей Анатольевич Филиппов.