Дефектная Структура И Термомеханическая Стабильность Нано- И Микрокристаллического Титана, Полученного Разными Методами Интенсивной Пластической Деформации

Abstract

Исследованы механическая стабильность при длительном нагружении и термостабильность при отжиге нано-и микрокристаллического титана, полученного разными методами интенсивной пластической дефор-мации. Выявлено и проанализировано влияние на термомеханическую стабильность нанопористости и доли большеугловых границ, сформировавшихся в результате интенсивной пластической деформации. Установле-но, что в зависимости от температуры нагружения или отжига существенное влияние на термомеханическую стабильность титана помимо указанных выше структурных характеристик могут оказывать либо двойниковые границы зерен, либо дисперсные частицы карбида титана. ВведениеТитан и сплавы на его основе находят широкое применение: от аэрокосмической техники до изделий биомедицинского назначения. В связи с этим разработка путей получения титана с высокими механическими ха-рактеристиками и исследование структурных особенно-стей, их определяющих, являются одной из важных задач современного материаловедения. В настоящее время для решения этой задачи широко используется перевод тита-на [1-4], как и других металлов и сплавов [5][6][7], в нано-и микрокристаллическое состояние за счет воздействия различных режимов интенсивной пластической дефор-мации (ИПД). Основными структурными факторами, определяющими высокие механические характеристики после ИПД, являются размер зерен, состояние и струк-тура границ зерен, включая их разориентацию.Следует, однако, учитывать, что из-за накопления при ИПД большой избыточной энергии границы нано-и микрозерен находятся в неравновесном состоянии. В силу этого изучение влияния внешних механических и термических воздействий на неравновесную дефектную структуру и, как следствие, на высокопрочное состоя-ние, которое эта структура обусловливает, становится актуальным для решения ряда фундаментальных и при-кладных вопросов физики прочности [8].В настоящей работе рассмотрены результаты ис-следования влияния дефектной структуры и внешних воздействий (температуры, нагрузок) на механическую и термическую стабильность нано-и микрокристалли-ческого титана, полученного разными методами ИПД. Для оценки механической стабильности, которая имеет важное значение особенно при длительных нагружениях, проводилось сопоставление влияния величины нагрузки на долговечность при испытании полученных разными методами ИПД образцов в условиях ползучести. Термо-стабильность оценивалась по влиянию на механические свойства (в основном микротвердость) температуры и времени отжига. Материал и экспериментальные методикиВ качестве материала для исследования использо-вались различные партии технически чистого титана ВТ1-0, суммарное содержание примесей в которых со-ставляло 0.3 wt.%.Для ИПД с помощью винтовой и продольной прокат-ки (ВПП) использовались две партии (партии A и B) титана ВТ1-0, содержание примесей (H, N, Fe, O, Al, Si) в которых было практически одинаковым. Основное различие партий заключалось в том, что, как уста-новлено методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии, содержание углерода в партии B было в 2 раза больше, чем в пар...

Влияние Аллотропического Перехода В Титане На Его Энергию Межатомного Взаимодействия

“…Теория [13] Полученный в работе вывод об изменении энергии межатомного взаимодействия при полиморфном переходе в титане может оказаться полезным как при анализе природы механотермической стабильности высокопрочного наноструктурного Ti, приготовленного разными мето-дами интенсивной пластической деформации [16][17][18][19], так и при выборе сплавов титана, содержащих ГПУ-и ОЦК-решетки. Следует, однако, от-метить, что для сложных сплавов β-Ti, полученных за счет легирования большим количеством элементов разных периодов таблицы Менделеева (Nb, Mo, Zr и др.…”

Дефектная Структура И Механическая Стабильность Микрокристаллического Титана, Полученного При Равноканальном Угловом Прессовании

“…Ранее было установлено, что при выбранных условиях испытания на ползучесть долговечность титана в исходном состоянии и после 2, 4, 8 проходов составляет ≈ 140, 78, 60, 38 h [6], т. е. даже после перевода в микрокристаллическое состояние долговечность заметно уменьшилась. Аналогичные закономерности были получены для ряда металлов и спла-вов в [9,10]. После воздействия давления, ведущего к залечиванию на-нопористости, наблюдалось повышение долговечности.…”

Упругие И Микропластические Свойства Титана В Различных Структурных Состояниях

“…Перевод в наноструктурное состояние осуществлялся с помощью ИПД отработанным режимом винтовой и продольной прокатки [1,2].…”

“…Показано, что различная исходная структура металла в значительной степени предопределяет его упругие свойства после деформации. DOI: 10.21883/JTF.2017.09.44910.2172 Введение Широкая сфера применения титана и его сплавов стимулирует систематические исследования их механи-ческих свойств, особенно после перевода титана за счет интенсивной пластической деформации (ИПД) в вы-сокопрочное субмикрокристаллическое, наноструктур-ное состояние [1][2][3][4]. Использование этого материала в медицинской технике при изготовлении имплантантов требует получения высокопрочного титана, который дол-жен обладать низким значением модуля упругости, как можно ближе к модулю упругости костной ткани [1,4].…”

“…Партия 2 (ПТ3-В) имела 5.7% примесей, среди которых было 3.5% алюминия и 2% ванадия. Партия 3 (Grade 4) содержала 0.78% примесей, из которых 0.39% было железо.Перевод в наноструктурное состояние осуществлялся с помощью ИПД отработанным режимом винтовой и продольной прокатки [1,2].Структурные исследования проводились методами оп-тической и просвечивающей растровой электронной микроскопии. Установлено, что титан ВТ1-0 (партия 1) в исходном крупнозернистом состоянии имел пластин-чатые зерна размером ∼ (150 × 10) µm, а также вкрап-ления карбида титана в границах зерен размером около 1 µm.…”