Старший научный сотрудник лаборатории физической мезомеханики и неразрушающих методов контроля Института физики прочности и материаловедения (ИФПМ) СО РАН Кузнецов П. В. совместно с коллегами из Института физики металлов (ИФМ) имени М. Н. Михеева УрО РАН (г. Екатеринбург) и Томского государственного архитектурно-строительного университета (ТГАСУ) развили метод исследования распределений границ кристаллитов в материалах с ультрамелкозернистой структурой по энергии, измеренной методом зернограничной канавки травления с помощью сканирующего туннельного микроскопа.

Измеренные распределения границ по энергии рассматривается как суперпозиция отдельных распределений (популяций), каждое из которых имеет свое значение средней энергии, дисперсии и доли в общем распределении. Характеристики каждой популяции могут быть выделены из общего распределения с помощью специального развитого алгоритма — кластерного анализа, основанного на статистических критериях. Метод апробирован на примере аустенитной нержавеющей стали 12Х15Г9НД с различным состоянием структуры:

а) исходной крупнокристаллической структурой;

б) ультрамелкозернистой структурой, полученной путем горячей поперечной винтовой прокатки;

в) ультрамелкозернистой структурой, полученной путем горячей поперечной винтовой прокатки и дополнительной холодной прокатки.

Кластерный анализ показал, что количество популяций границ и их основные характеристики закономерно изменяются в зависимости от структуры стали.

Результаты кластерного анализа экспериментальных распределений сопоставлены с данными измерения распределений границ кристаллитов по разориентациям методом дифракции обратно рассеянных электронов. Согласие и расхождение между результатами кластерного анализа распределений границ кристаллитов по энергии и распределений по разориентациям, обсуждаются с учетом разницы в характере получаемых данных.

Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, проект FWRW-2021-0009 и государственного задания Минобрнауки России, тема «Функция» № 122021000035-6.

Результаты исследования опубликованы в журнала Physical Mesomechanics (IF 1.6; Q2 в категории Condensed Matter Physics). Публикация: Kuznetsov, P.V., Stolbovsky, A.V. & Belyaeva, I.V. Quantitative Characterization of Grain Boundaries in Ultrafine-Grained Austenitic Stainless Steel by Cluster Analysis. Phys Mesomech 26, 415-433 (2023).

Источник: ИФПМ СО РАН.