danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2020-64-1-94-102dan-859Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИTECHNICAL SCIENCESВлияние ультразвука на физико-механические свойства проволоки при равноканальном угловом протягиванииUltrasound influence on the physical and mechanical properties of wire at equal-channel angular broachingРубаникВ. В.RubanikV. V.

Рубаник Василий Васильевич - член-корреспондент, доктор технических наук, заведующий лабораторией.

Пр. Генерала Людникова, 13, 210009, Витебск

Rubanik Vasily V. - Corresponding Member, D. Sc. (Engineering), Head of the Laboratory.

13, General Ludnikov Ave., 210009, Vitebsk

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

Царенко Юрий Валентинович - кандидат технических наук, заместитель директора.

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

13, General Ludnikov Ave., 210009, Vitebsk

labpt@vitebsk.byИнститут технической акустики, Национальная академия наук БеларусиInstitute of Technical Acoustics, National Academy of Sciences of Belarus20202003202064194102Copyright © Рубаник В.В., Царенко Ю.В., 20202020Рубаник В.В., Царенко Ю.В.Rubanik V.V., Tsarenko Y.V.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/859

Исследована структура ультрамелкозернистых материалов, полученных деформационными способами при воздействии ультразвуковых колебаний; предложены новые способы и устройства интенсивной пластической деформации с наложением ультразвуковых колебаний, позволяющие формировать ультрамелкозернистую структуру в протяженных материалах; определены оптимальные режимы пластической деформации и термообработки, позволяющие достичь наиболее высокой термостабильности и пластичности в сочетании с высокой прочностью материалов. Разработаны конструкции ультразвуковых колебательных систем для получения протяженных объемных наноструктурированных материалов, и опробована технологическая схема получения ультрамелкозернистой проволоки с использованием ультразвуковой обработки при равноканальном угловом протягивании. Показано, что данный процесс деформационной обработки может быть совмещен в единый технологический цикл с волочением проволоки. Применим в машиностроении, приборостроении и кабельной промышленности.

The structure of ultrafine-grained materials obtained by deformation methods under the influence of ultrasonic vibrations is investigated; new methods of intense plastic deformation have been developed with the imposition of ultrasonic vibrations, allowing the formation of an ultrafine-grained structure in extended materials; optimal modes of plastic deformation and heat treatment were determined, allowing one to achieve the highest thermal stability and ductility in combination with high strength of materials. The designs of ultrasonic oscillatory systems for obtaining extended bulk nanostructured materials were developed, and a technological scheme of producing an ultrafine-grained wire using ultrasonic processing with equal-channel angular broaching was tested. It is shown that this process of deformation processing is industrially applicable, and can be combined into a single technological cycle with wire drawing. The results can be used in engineering, instrument making and cable industry.

ультразвукультрамелкозернистые материалыпластическая деформацияпрочностьпластичностьтермостабильностьструктурапроволокаultrasoundultrafine-grained materialsplastic deformationstrengthductilitythermal stabilitystructurewireРабота выполнена при поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (грант Т19-067)The work has been financially supported by the Belarusian Republican Foundation for Funda mental Research (grant no. Т19-067)ReferencesВалиев, Р. З. Объемные наноструктурные материалы: получение, структура и свойства / Р. З. Валиев, И. В. Александров. - М., 2007. - 397 с.Valiev R. Z., Alexandrov I. V. Bulk nanostructured materials: preparation, structure andpropertie. Moscow, 2007. 397 p. (in Russian).Мулюков, Р. Р. Деформационные методы наноструктурирования материалов: предпосылки, история, настоящее и перспективы / Р. Р. Мулюков, А. А. Назаров, Р. М. Имаев // Изв. вузов. Физика. - 2008. - Т. 51, № 5. - С. 47-59.Mulyukov R. R., Nazarov A. A., Imaev R. M. Deformational methods of material nanostructuring: Premises, history, state of the art, and prospects. Russian Physics Journal, 2008, vol. 51, no. 5, pp. 492-504. https://doi.org/10.1007/s11182-008-9068-4Носкова, 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. Yekaterinburg, 2003. 279 p. (in Russian).Nazarov, A. A. Nanostructured Materials. Chapter 22 / A. A. Nazarov, R. R. Mulyukov // Handbook of Nanoscience, Engineering, and Technology / ed. W. Goddard [et al.]. - Boca Raton; London; New York; Washington, 2002. https://doi.org/10.1201/9781420040623Nazarov A. A., Mulyukov R. R. Nanostructured Materials. Chapter 22. Goddard W., Brenner D., Lyshevski S., Iafrate G. (eds.). Handbook of Nanoscience, Engineering, and Technology. Boca Raton, London, New York, Washington, 2002. https://doi.org/10.1201/9781420040623Чувильдеев, В. Н. Неравновесные границы зерен в металлах. Теория и приложения / В. Н. Чувильдеев. - М., 2004. - 304 с.Chuvil’deev V. N. Nonequilibrium grain boundaries in metals. Theory and applications. Moscow, 2004. 304 p. (in Russian).Исследование формирования субмикрокристаллической структуры поверхностного слоя стальной проволоки с целью повышения уровня ее механических свойств / Г С. Гун [и др.] // Вестн. Магнитогорского гос. тех. ун-та им. Г. И. Носова. - 2007. - № 3. - С. 84-86.Gun G. S., Chukin M. V., Emaleeva D. G., Kopceva N. V., Efimova Ju. Ju., Baryshnikov M. P. Study the formation of submicrocrystalline structure in the surface layer of the steel wire with the purpose of improve its mechanical properties. Vestnik Magnitogorskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta imeni G. I. Nosova = Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical University, 2007, no. 3, pp. 84-86 (in Russian).Исследование особенностей структурообразования в процессе интенсивной пластической деформации углеродистых конструкционных сталей / М. В. Чукин [и др.] // Черные металлы. - 2011. - № 7/8. - С. 25-28.Chukin M. V., Kopceva N. V., Korchunov A. G., Emaleeva D. G., Nikitenko O. A. Study of structure formation peculiarities in the process of intensive plastic deformation of carbon structural steels. Izvestiya Vgsshikh Uchebnykh Zavedenii. Chernaya Metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy, 2011, no. 7/8, pp. 25-28 (in Russian).Влияние ультразвуковой обработки на структуру и механические свойства ультрамелкозернистого никеля, полученного равноканальным угловым прессованием / А. А. Самигуллина [и др.] // Письма о материалах. - 2012. -Т. 2, № 4. - С. 214-217.Samigullina A. A., Tsarenko Ju. V., Rubanik V. V., Popov V. A., Danilenko V. N., Muljukov R. R. Effect of ultrasonic treatment on structure and mechanical properties of ultrafinegrained nickel, processed by equal-channel angular pressing. Letters on Materials, 2012, vol. 2, no. 4, pp. 214-217. https://doi.org/10.22226/2410-3535-2012-4-214-217Changes in the microstructure and mechanical properties of nanomaterials under an ultrasonic wave effect / A. A. Nazarov [et al.] // J. Machinery Manufacture and Reliability. - 2014. - Vol. 43, N 2. - 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, no. 2, pp. 153-159. https://doi.org/10.3103/s1052618814020113Лаптев, А. М. Влияние конфигурации штампа на напряжение и деформации при равноканальном угловом прессовании / А. М. Лаптев, Е. Ю. Вяль // Физика и техника высоких давлений. - 2007. - Т. 17, № 3. - С. 97-102.Laptev A. M., V’yal E. Yu. Influence of die configuration on stress and strain at equal-channel angular pressing. Fizika i tekhnika vysokikh davlenii = Physics and High Pressure Technology, 2007, vol. 17, no. 3, pp. 97-102 (in Russian).Effect of ultrasonic treatment on the structure and properties of ultrafine-grained nickel / A. A. Nazarova [et al.] // Physics of Metals and Metallography. - 2010. - Vol. 110, N 6. - Р 574-581. https://doi.org/10.1134/s0031918x10120082Nazarova A. A., Mulyukov R. R., Rubanik V. V., Tsarenko Yu. V., Nazarov A. A. Effect of ultrasonic treatment on the structure and properties of ultrafine-grained nickel. Physics of Metals and Metallography, 2010, vol. 110, no. 6, pp. 574-581. https://doi.org/10.1134/s0031918x10120082Effect of ultrasonic treatment on the microstructure and properties of nanostructured nickel processed by high pressure torsion / A. A. Nazarova [et al.] // Materials Science Forum. - 2010. - Vol. 667-669. - P. 605-609. https://doi. org/10.4028/www.scientific.net/msf.667-669.605Nazarova A. A., Mulyukov R. R., Tsarenko Yu. V., Rubanik V. V., Nazarov A. A. Effect of ultrasonic treatment on the microstructure and properties of nanostructured nickel processed by high pressure torsion. Materials Science Forum, 2010, vol. 667-669, pp. 605-609. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.667-669.605Microstructure changes in ultrafine-grained nickel processed by high pressure torsion under ultrasonic treatment / A. A. Samigullina [et al.] // Ultrasonics. - 2018. - Vol. 82. - P. 313-321. https://doi.org/10.1016/).ultras.2017.09.005Samigullina A. A., Mukhametgalina A. A., Sergeyev S. N., Zhilyaev A. P., Nazarov A. A., Zagidullina Yu. R., Parkh-imovich 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, pp. 313-321. https://doi.org/10.1016/j.ultras.2017.09.005Царенко, Ю. В. Получение протяженных объемных наноструктурированных материалов с использованием ультразвуковой обработки / Ю. В. Царенко, В. В. Рубаник, В. П. Бобров // Техническая акустика: разработки, проблемы, перспективы: материалы Междунар. науч. конф., Витебск, 26-29 сент. 2016 г. - Витебск, 2016. - С. 191-193.Tsarenko Yu. V., Rubanik V. V., Bobrov V. P. Production of extended bulk nanostructured materials using ultrasonic processing. Tekhnicheskaya akustika: razrabotki, problemy, perspektivy: materialy Mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii, Vitebsk, 26-29 sentyabrya 2016 g. [Technical acoustics: developments, problems, prospects: materials of the International Scientific Conference, Vitebsk, September 26-29, 2016]. Vitebsk, 2016, pp. 191-193 (in Russian).

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