danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2026-70-1-78-88dan-1297Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИTECHNICAL SCIENCESВлияние ультразвуковой обработки на структуру материалов при интенсивной пластической деформации методом радиально-сдвиговой прокаткиInfluence of ultrasonic treatment on the structure of materials subject to intensive plastic deformation by radial-shear rollingРубаникВ. В.RubanikV. V.

Рубаник Василий Васильевич – член-корреспондент, д-р техн. наук, заведующий отделом.

Пр. Генерала Людникова, 13, 210009, Витебск

Rubanik Vasily V. – Corresponding Member, D. Sc. (Engineering), Head of Department.

13, General Lyudnikov Ave., 210009, Vitebsk

ita@vitebsk.byЦаренкоЮ. В.TsarenkoYu. V.

Царенко Юрий Валентинович – канд. техн. наук, заместитель директора.

Пр. Генерала Людникова, 13, 210009, Витебск

Tsarenko Yury V. – Ph. D. (Engineering), Deputy Director.

13, General Lyudnikov Ave., 210009, Vitebsk

labpt@vitebsk.byНайзабековА. Б.NaizabekovA. В.

Найзабеков Абдрахман Батырбекович – д-р техн. наук, профессор.

Ул. 50 лет Октября, 38, Рудный, Костанайская область

Naizabekov Abdrakhman B. – D. Sc. (Engineering), Professor.

38, 50 let Ortyabrya Str., Rudny

naizabekov57@mail.ruЛежневС. Н.LezhnevS. N.

Лежнев Сергей Николаевич – канд. техн. наук, доцент.

Ул. 50 лет Октября, 38, Рудный, Костанайская область

Lezhnev Sergey N. – Ph. D. (Engineering), Associate Professor.

38, 50 let Ortyabrya Str., Rudny

sergey_legnev@mail.ruИнститут технической акустики Национальной академии наук БеларусиInstitute of Technical Acoustics of the National Academy of Sciences of BelarusРудненский индустриальный университетRudny Industrial University2026020320267017888Copyright © Рубаник В.В., Царенко Ю.В., Найзабеков А.Б., Лежнев С.Н., 20262026Рубаник В.В., Царенко Ю.В., Найзабеков А.Б., Лежнев С.Н.Rubanik V.V., Tsarenko Y.V., Naizabekov A.В., Lezhnev S.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.belnauka.by/jour/article/view/1297

На образцах меди М1 и медных сплавов марки Л63 и ЛЖМц66-4-7, полученных методом радиально-сдвиговой прокатки, установлены закономерности формирования структуры и механических свойств ультрамелкозернистой меди и ее сплавов при ультразвуковой обработке. Методом дифракции обратно рассеянных электронов определены ориентировки индивидуальных зерен, локальная текстура, а также идентифицированы фазы в исследуемых образцах. Определены локальные и общие деформации, количество рекристаллизованных и деформированных зерен, их размеры и ориентацию. Методами рентгеноструктурного анализа и сканирующей электронной микроскопии исследована структура ультрамелкозернистых материалов и их механические свойства. Установлена связь параметров ультразвукового воздействия с микроструктурой и физико-механическими свойствами ультрамелкозернистых образцов меди и латуни. Показано, что ультразвуковое воздействие на материалы после их радиально-сдвиговой прокатки при определенных амплитудах механических напряжений способствует релаксации неравновесной структуры границ зерен и снятию, таким образом, внутренних напряжений.

The subject of study comprises samples of M1 copper and copper alloys of the L63 and LZhMts66-4-7 grades obtained by radial-shear rolling. The patterns of formation of the structure and mechanical properties of ultrafine-grained copper and its alloys obtained by radial-shear rolling under ultrasonic treatment are established. The electron backscatter diffraction method is used to determine the orientations of individual grains, local texture, and identify phases in the samples under study. Local and general deformations, the number of recrystallized and deformed grains, their sizes and orientations are determined. The structure of ultrafine-grained materials and their mechanical properties are studied using X-ray diffraction analysis and scanning electron microscopy. The relationship between the parameters of ultrasonic action and the microstructure and physicomechanical properties of ultrafine-grained copper and brass samples is established. It is shown that ultrasonic action on materials after their radial-shear rolling at certain amplitudes of mechanical stresses promotes relaxation of the nonequilibrium structure of grain boundaries and, thus, the removal of internal stresses.

ультрамелкозернистые материалыультразвуковая обработкарадиально-сдвиговая прокаткамикротвердостьпредел прочностидифракция обратно рассеянных электроновultrafine-grained materialsultrasonic processingradial-shear rollingmicrohardnesstensile strengthelectron backscatter diffractionReferencesНоскова, Н. И. Субмикрокристаллические и нанокристаллические металлы и сплавы / Н. И. Носкова, Р. Р. Мулюков. – Екатеринбург, 2003. – 279 с.Noskova N. I., Mulyukov R. R. Submicrocrystalline and Nanocrystalline Metals and Alloys. Ekaterinburg, 2003. 279 p. (in Russian).Valiev, R. Z. Structure and properties of ultrafine-grained materials produced by severe plastic deformation / R. Z. Valiev, A. V. Korznikov, R. R. Mulyukov // Materials Science and Engineering: A. – 1993. – Vol. 168, N 2. – P. 141–148. https://doi.org/10.1016/0921-5093(93)90717-sValiev R. Z., Korznikov A. V., Mulyukov R. R. Structure and properties of ultrafine-grained materials produced by severe plastic deformation. Materials Science and Engineering: A, 1993, vol. 168, no. 2, pp. 141–148. https://doi.org/10.1016/0921-5093(93)90717-sChanges in the microstructure and mechanical properties of nanomaterials under an ultrasonic wave effect / A. A. Nazarov, A. A. Samigullina, R. R. Mulyukov [et al.] // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. – 2014. – Vol. 43. – P. 153–159. https://doi.org/10.3103/s1052618814020113Nazarov A. A., Samigullina A. A., Mulyukov R. R., Tsarenko Yu. V., Rubanik V. V. Changes in the microstructure and mechanical properties of nanomaterials under an ultrasonic wave effect. Journal of Machinery Manufacture and Reliability, 2014, vol. 43, pр. 153–159. https://doi.org/10.3103/s1052618814020113Microstructure changes in ultrafine-grained nickel processed by high pressure torsion under ultrasonic treatment / A. A. Samigullina, A. A. Mukhametgalina, S. N. Sergeyev [et al.] // Ultrasonics. – 2018. – Vol. 82. – Р. 313–321. https://doi.org/10.1016/j.ultras.2017.09.005Samigullina A. A., Mukhametgalina A. A., Sergeyev S. N., Zhilyaev A. P., Nazarov A. A., Zagidullina Yu. R., Parkhimovich N. Yu., Rubanik V. V., Tsarenko Yu. V. Microstructure changes in ultrafine-grained nickel processed by high pressure torsion under ultrasonic treatment. Ultrasonics, 2018, vol. 82, pр. 313–321. https://doi.org/10.1016/j.ultras.2017.09.005Effect of ultrasonic treatment on the strength and ductility of bulk nanostructured nickel processed by equal-сhannel angular pressing / A. A. Samigullina, A. A. Nazarov, R. R. Mulyukov [et al.] // Reviews on Advanced Materials Science. – 2014. – Vol. 39, N 1. – Р. 48–53.Samigullina A. A., Nazarov A. A., Mulyukov R. R., Tsarenko Yu. V., Rubanik V. V. Effect of ultrasonic treatment on the strength and ductility of bulk nanostructured nickel processed by equal-сhannel angular pressing. Reviews on Advanced Materials Science, 2014, vol. 39, no. 1, pр. 48–53.Рубаник, В. В. Влияние ультразвука на физико-механические свойства проволоки при равноканальном угловом протягивании / В. В. Рубаник, Ю. В. Царенко // Доклады Национальной академии наук Беларуси. – 2020. – Т. 64, № 1. – С. 94–102. https://doi.org/10.29235/1561-8323-2020-64-1-94-102Rubanik V. V., Tsarenko Yu. V. Ultrasound influence on the physical and mechanical properties of wire at equalchannel angular broaching. Doklady Natsional’noi akademii nauk Belarusi = Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus, 2020, vol. 64, no. 1, pp. 94–102 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-8323-2020-64-1-94-102Tensile strain of alloys with the martensitic transformation under the external impact / A. V. Frolova, Yu. V. Tsarenko, V. V. Rubanik [et al.] // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. – 2019. – Vol. 83. – P. 1289–1293. https://doi.org/10.3103/s1062873819100071Frolova A. V., Tsarenko Yu. V., Rubanik V. V., Stolyarov V. V., Rubanik V. V. Tensile strain of alloys with the martensitic transformation under the external impact. Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics, 2019, vol. 83, pp. 1289–1293. https://doi.org/10.3103/s1062873819100071Влияние радиально-сдвиговой прокатки на микроструктуру и механические свойства нержавеющей аустенитной стали 08Х18Н10Т / А. Б. Найзабеков, С. Н. Лежнев, Е. А. Панин, А. С. Арбуз // Черная металлургия. – 2020. – Т. 76, № 2. – С. 162–168.Naizabekov A. B., Lezhnev S. N., Panin E. A., Arbuz A. S. Impact of radial-shearrolling on the microstructure and mechanical properties of 08X18N10T stainless austenitic steel. Chernaya metallurgiya = Ferrous Metallurgy, 2020, vol. 76, no. 2, pp. 162–168 (in Russian).Role of pre-heat treatment in the formation of a favorable fine-grained structure in copper and brass for further deformation / A. Naizabekov, I. Volokitina, E. Panin [et al.] // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. – 2023. – Vol. 58, N 4. – P. 783–787. https://doi.org/10.59957/jctm.v58i4.112Naizabekov A., Volokitina I., Panin E., Rubanik V., Tsarenko Yu. Role of pre-heat treatment in the formation of a favorable fine-grained structure in copper and brass for further deformation. Journal of Chemical Technology and Metallurgy, 2023, vol. 58, no. 4, рp. 783–787. https://doi.org/10.59957/jctm.v58i4.112Ультразвуковая обработка нанометаллов, полученных деформационными методами / Ю. В. Царенко, В. В. Рубаник, В. Ф. Луцко [и др.] // Актуальные проблемы прочности: материалы Междунар. науч. конф., Витебск, 25–29 мая 2020 г. / под ред. В. В. Рубаника. – Молодечно, 2020. – С. 366–368.Tsarenko Yu. V., Rubanik V. V., Lutsko V. F., Samoletov V. G., Wang J. T., Liu Yu. Ultrasonic treatment of nanometals obtained by deformation methods. Aktual’nyye problemy prochnosti: materialy mezhdunarodnoi nauchnoi konferencii, Vitebsk, 25–29 maya 2020 g., pod redaktsiei V. V. Rubanika [Current Strength Issues: Proceedings of the International Scientific Conference, Vitebsk, May 25–29, 2020 / edited by V. V. Rubanik]. Molodechno, 2020, pp. 366–368 (in Russian).Влияние ультразвуковой обработки на механические свойства металлов, подвергнутых интенсивной пластической деформации / В. В. Рубаник, Ю. В. Царенко, Дж. Т. Вонг, Ю. В. Ли // Доклады Национальной академии наук Беларуси. – 2022. – Т. 66, № 3. – С. 356–364. https://doi.org/10.29235/1561-8323-2022-66-3-356-364Rubanik V. V., Tsarenko Yu. V., Wang J. T., Liu Yu W. Influence of ultrasonic processing on the mechanical properties of metals subjected to intense plastic deformation. Doklady Natsional’noi akademii nauk Belarusi = Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus, 2022, vol. 66, no. 3, pp. 356–364 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-8323-2022-663-356-364Computer simulation of preliminary heat treatment and radial-shear rolling of brass / A. Naizabekov, S. Lezhnev, E. Panin [et al.] // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. – 2024. – Vol. 59, N 3. – P. 661–671. https://doi.org/10.59957/jctm.v59.i3.2024.21Naizabekov A., Lezhnev S., Panin E., Arbuz A., Tolkushkin A., Tsyba P., Rubanik V., Tsarenko Yu. Computer simulation of preliminary heat treatment and radial-shear rolling of brass. Journal of Chemical Technology and Metallurgy, 2024, vol. 59, no. 3, pp. 661–671. https://doi.org/10.59957/jctm.v59.i3.2024.21Маркова, Л. В. Применение метода дифракции обратно рассеянных электронов в исследованиях микроструктуры при определении причин разрушения металлических конструкций / Л. В. Маркова, В. В. Коледа, Н. С. Колодинская // Приборы и методы измерений. – 2018. – Т. 9, № 3. – С. 243–253. https://doi.org/10.21122/2220-9506-2018-9-3243-253Markova L. V., Koleda V. V., Kolodinskaya N. S. Application of the electron backscateered diffraction method in microstructure research for determining of causes of metal structures destruction. Pribory i metody izmerenii = Devices and Methods of Measurements, 2018, vol. 9, no. 3, рр. 243–253 (in Russian). https://doi.org/10.21122/2220-9506-2018-9-3-243-253Effect of ultrasonic processing on the properties of ultrafine-grained brass / I. Volokitina, A. Naizabekov, S. Lezhnev [et al.] // Materiali in tehnologije. – 2024. – Vol. 58, N 3. – P. 301–307. https://doi.org/10.17222/mit.2024.1099Volokitina I., Naizabekov А., Lezhnev S., Panin E., Rubanik V., Tsarenko Yu. Effect of ultrasonic processing on the properties of ultrafine-grained brass. Materiali in tehnologije = Materials and Technology, 2024, vol. 58, no. 3, pp. 301–307. https://doi.org/10.17222/mit.2024.1099Влияние ультразвуковой обработки на структуру и механические свойства ультрамелкозернистой меди и ее сплавов, полученных методом радиально-сдвиговой прокатки / А. Б. Найзабеков, С. Н. Лежнев, В. В. Рубаник [и др.] // Актуальные проблемы прочности: материалы LXVIII Междунар. науч. конф., Витебск, 27–31 мая 2024 г. / под ред. В. В. Рубаника. – Минск, 2024. – С. 330–332.Naizabekov А. B., Lezhnev S. N., Rubanik V. V., Tsarenko Yu. V. Effect of ultrasonic treatment on the structure and mechanical properties of ultrafine-grained copper and its alloys obtained by radial-shear rolling. Aktual’nye problemy prochnosti: materialy LXVIII Mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii, Vitebsk, 27–31 maya 2024 g., pod redaktsiei V. V. Rubanika [Current Strength Problems: Proceedings of the LXVIII International Scientific Conference, Vitebsk, May 27–31, 2024, edited by V. V. Rubanik]. Minsk, 2024, pp. 330–332 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.