ОТЗЫВ ОФИЦИАЛЬНОГО ОППОНЕНТА на диссертационную работу Ушановой Элины Артуровны «Закономерности
advertisement
ОТЗЫВ ОФИЦИАЛЬНОГО ОППОНЕНТА на диссертационную работу Ушановой Элины Артуровны «Закономерности структурообразования в зоне контакта кристаллических твердых тел при сварке взрывом», представленную на соискание ученой степени кандидата физикоматематических наук по специальности 01.04.07 – Физика конденсированного состояния. Актуальность диссертационной работы Диссертационная работа посвящена изучению структурных закономерностей образования дефектных структур при пластическом течении в контактирующих слоях технически чистой меди при сверхскоростном нагружении в процессе сварки взрывом. Сварка взрывом является одним из наиболее эффективных, а иногда и единственно возможным способом создания высокоэффективных слоистых композитов. В связи с этим, а также в связи с тем, что в научной литературе имеется лишь отрывочная и достаточно противоречивая информация о структурах деформационного происхождения в зоне контакта свариваемых слоев, тематика диссертационной работы и поставленные в ней задачи очень своевременны и весьма актуальны. Структура и основное содержание диссертации Диссертационная работа Э.А. Ушановой. состоит из введения, пяти глав, заключения (выводов) и списка литературы из 131 наименования. Работа изложена на 135 страницах, содержит 49 рисунков и 7 таблиц. Во введении обоснована актуальность темы исследований, сформулированы цель и задачи исследований, приведены положения, выносимые на защиту, описаны структура и объем диссертации. В первой главе приведен литературный обзор по теме диссертационной работы. Он состоит из тех частей. В первой из них рассмотрены имеющиеся представления о процессах при сварке взрывом, которые обеспечивают прочное соединение соединяемых элементов. Во второй части главы проанализированы исследования, затрагивающие оценки величины и характера пластического течения в зоне контакта при соединении сваркой взрывом. Наконец, в третей части литературного обзора рассмотрены немногочисленные работы, посвященные наблюдению дефектных структур деформационного происхождения, образующиеся в зоне контакта. сварных соединений. Содержание первой главы глубоко и всесторонне охватывает ключевые проблемы, затронутые в диссертационной работе, и свидетельствует о высокой квалификации Э.А. Ушановой в области научных проблем сварки взрывом. Во второй главе подробно описаны использованные в работе материалы и технологические параметры сварки взрывом. Очень важно с методической точки зрения, что компактированию повергались пластины одно и того же материала (технически чистая медь). Это позволило исключить из рассмотрения дополнительные эффекты, связанные с различными физикомеханическими свойствами свариваемых материалов. Далее подробно описаны использованные в работе высокоэффективные методы структурного анализа: просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ) и дифракция обратно рассеянных электронов (ДОРЭ-EBSD). Достоинством работы является проведение детального статистического анализа формирующихся структур методом ДОРЭ с комплексным использованием карт ориентировок, зерен, двойников и напряженного состояния. Безусловным украшением работы является разработанная в диссертации методика прицельного приготовления объектов исследования локальных областей размером порядка 0,1 мм, который гарантировал привязку этих областей к поверхности контакта и позволил анализировать структуру непосредственно в контактной зоне свариваемых материалов методами ПЭМ и ДОРЭ. В третьей главе проведено систематическое исследование иерархии структуры контактной зоны деформационного происхождения на макро- мезои микроструктурных уровнях. Убедительно показано, что на макроуровне за счет локальной потери пластичности в контактной зоне формируется структура, включающая вихреподобные пластические струи, которым на мезоструктурном уровне соответствует системе мезополос деформации. Каждая полоса состоит из разориентированных фрагментов ротационносдвигового микроуровне происхождения. Установлено, пластическая деформация что внутри реализуется фрагментов с на помощью трансляционных сдвигов решеточными дислокациями. 2 В четвертой главе представлены экспериментальные данные, описывающие эволюцию структур деформационного происхождения по мере приближения к поверхности контакта. В частности, показано, что внутри вихреобразных зон, замыкающих пластические струи, наблюдаются либо зоны локального расплавления, либо зоны рекристаллизации фрагментированной структуры. Интересными представляются результаты по классификации парциальных механизмов формирования сильно разориентированных структур деформационного происхождения. Установлено, что к таким механизмам могут быть отнесены: 1) деформационное двойникование, 2) фрагментация высокоугловых и двойниковых границ, 3) фрагментация объема и 4) динамическая рекристаллизация. В пятой главе представлены результаты компьютерного моделирования экспериментально установленных ранее спектров разориентировок деформационных фрагментов, соответствующих различным участкам сварного соединения вне и внутри пластических струй. Путем подбора значений парциальных вкладов от различных механизмов формирования высокоугловых границ фрагментов получено удовлетворительное совпадение экспериментальных и теоретических функций распределения разориентировок. Наиболее важные научные результаты, полученные в диссертации 1. Проанализирована иерархия структуры (макро – мезо - микро) деформационного происхождения контактной зоны при сварке взрывом технически чистой меди и ее эволюция по мере удаления от пластин поверхности контакта сплавляемых элементов. Обнаружено формирование в зоне контакта макроструктурных вихреобразных пластических струй, мезополос деформации, которые, в свою очередь, состоят состоящих из из разориен- тированных фрагментов. 2. Экспериментально и теоретически установлены механизмы формирования сильно разориентированных структур. Определен парциальный вклад каждого из них в результирующий спектр разориентировок. 3. Разработан оригинальный метод прицельного приготовления объектов для анализа структуры в зоне контакта сварных соединений высокоразрешающими методами структурного анализа. 3 Обоснованность и достоверность полученных результатов. Достоверность и обоснованность результатов диссертационной работы подтверждаются большим объемом накопленных экспериментальных данных, их корректной статистической обработкой, применением широкого спектра современного экспериментального оборудования и глубоким многоуровневым анализом полученных результатов в полном соответствии с современными концепциями физики конденсированного состояния. Научная ценность и практическая значимость работы Научная ценность работы заключается в том, что впервые проведено комплексное и систематическое исследование структуры контактной зоны сплавления однородных материалов, проведенной методом сварки взрывом. Полученные основополагающие результаты, касающиеся эволюции и иерархии структур деформационного происхождения могут лечь в основу физики пластической деформации в условиях экстремальных воздействий. Практическая значимость работы заключается в том, что ее результаты могут способствовать оптимизации режимов сварки взрывом для получения надежного соединения свариваемых элементов Замечания по диссертации 1. При анализе структуры контактной зоны в диссертации необоснованно проводится четкое деформационного разграничение происхождения между и областями областями со локального структурами теплового воздействия (локального расплавления). Между тем области, где имело место локальное повышение температуры, должны оказывать тепловое воздействие на области, где реализуются процессы пластической деформации и могут вызывать эффекты полигонизации и рекристаллизации. В особой степени это относится к использованным в диссертации образцам меди, имеющим очень высокую теплопроводность и температуропроводность. 2. К сожалению, исследования выполнены лишь для одного набора технологических параметров сварки. Если бы автор дополнил свои исследования вариацией технологических параметров (хотя бы одного из них), 4 то это позволило бы существенно расширить информацию о структурообразовании в контактной зоне. 3. Локальная деформация, протекающая в приповерхностной зоне при сварке взрывом вряд ли может быть отнесена к интенсивной (мегапластической) деформации, как считает автор. Как следует из текста литературного обзора, она не превышает 300 %. Из расчетов, приведенных в главе 5 (табл.5.1), следует, что в зоне пластической струи истинная деформация не превышает значения 1,6. В то же время при интенсивной деформации реализуются деформации свыше 1,5-2,0. Поскольку на мезоуровне внутри областей пластических струй формируются фрагментированные структуры, соответствующую деформацию следовало бы отнести к развитой деформации в условиях ударных воздействий. 4. Глава 2 диссертации перегружена общеизвестной информацией о методе ДОРЭ (включая уравнение Вульфа-Бреггов). В настоящее время имеется ряд обзоров и монографий, подробно описывающих основы этого метода (см, например, книгу А.Шварца и др. «Метод дифракции отраженных электронов в материаловедении» - М., 2014 г.). В то же время, глава 5 написана слишком конспективно, и в представленном виде достаточно трудна для восприятия. 5. В тексте диссертации автор допускает использование ряда терминов, не совсем подходящих для строгого научного изложения материала. Например, «стамескообразная форма» (стр.91), «шкала серости» (стр.96), «глаз вихря» (стр.97). На стр. 112 имеется ссылка на формулу (6.14), хотя диссертация содержит только пять глав. Сделанные замечания не носят принципиального характера и не снижают общей высокой оценки диссертационной работы. Общее заключение Э.А. Ушановой выполнено серьезное научное исследование по установлению структурно-физических закономерностей формирования дефектных структур деформационного происхождения в контактной зоне компактируемых материалов (технически чистая медь) при сварке взрывом. Полученные результаты являются абсолютно новыми, имеют фундаментальное и 5 6
