Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 20 № 3 2018 102 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ а б в на начальном этапе реализуется за счет меха- низма межзеренного проскальзывания, а также за счет процесса рекристаллизации, приводяще- го к росту одних зерен поликристалла за счет других. Особенно заметен этот процесс вблизи нагружаемых слоев. В ходе движения размеры зерен, изначально представляющие собой нагру- жаемые слои, растут за счет перестройки атом- ной структуры и вовлечения атомов из ближай- ших зерен (видно из сравнения рис. 4 , б и в с рис. 4, а ). Следствием такой перестройки являет- ся перемещение межзеренных границ в направ- лении, перпендикулярном движению нагружае- мого блока, подобно тому, как это наблюдалось в [23]. При дальнейшем нагружении наблюдается также переориентация зерен между нагружае- мыми блоками. Анализ кристаллической струк- туры отдельных блоков показал, что с ростом сдвиговой деформации в них формируются де- фекты структуры типа дислокаций, вакансии и двойники. После 2 нс нагружения рост зерен, исходно принадлежащих противоположным нагружаемым слоям, приводит к их объедине- нию в единый кристаллит с выделением поли- кристаллического фрагмента, расположенного на рис. 4, в в центральной части кристаллита (отмечено пунктирной линией). Для лучшей визуализации процесса деформа- ции атомы, изначально расположенные в одном слое в плоскости Y 0 Z толщиной 0,5 нм, маркиро- вались цветом. Было выбрано три слоя, как пока- зано на рис. 5, а . Анализ изменения положения отмеченных атомов позволяет лучше определить процессы деформации. На рис. 5, б изображены зоны, в которых в течение 1 нс нагружения на- блюдалось перемещение границ зерен (отмече- ны белым цветом), зернограничное проскаль- зывание (выделены синим цветом) и области, где происходил поворот зерна как целого (отме- чены зеленым цветом). Перед объединением двух зерен, сформированных из нагружаемых слоев ( t = 2 нс), наблюдается проскальзывание вдоль гра- ницы, проходящей через весь образец (рис. 4, в ). На рис. 5, в эта область характеризуется одно- временным смещением всех отмеченных ато- мов. Положение области отмечено стрелкой. После формирования зерна, включающего в себя оба нагружаемых слоя, деформация глав- ным образом реализуется за счет формирования множества дислокаций. Результатом данного процесса является переориентация кристалли- ческой решетки зерна, как это было обнаружено ранее для монокристаллического образца (изо- бражено на рис. 6). На рис. 7 отображены ре- зультаты расчета сдвиговых напряжений, возни- кающих в образце в ходе деформирования. Для сравнения приведены данные, полученные для монокристаллического образца. Видно, что на начальном этапе пластической деформации сдви- говые напряжения в монокристалле в 1,5 раза превышают значения для поликристаллическо- го образца. После деформации ε ≈ 2,1 средние значения напряжений сравнялись. Этот момент соответствует процессу переориентации решет- ки в зерне и формированию границ зерен вблизи нагружаемых слоев подобно тому, как это проис- ходит в монокристалле. Рис. 4. Структура поликристаллического образца в начальный момент времени ( a ) и после нагружения в те- чение 1 нс ( б ) и 2 нс ( в ). Показаны только атомы со структурой, отличной от ОЦК Fig. 4 . The structure of the polycrystalline sample at the initial time ( a ) and after loading for 1 ns ( б ) and 2 ns ( в ). Only atoms with a structure different to bcc are shown