Субмикрокристаллическая структура и физико-механические свойства технически чистого титана

• Автор: Малышева, Светлана Петровна
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 152 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение '
Глава 1. Обзор литературы
1.1 Методы получения СМК и НК материалов
1.2 Строение нанокристаллических и субмикрокристаллических материалов, полученных интенсивной пластической деформацией
1.3. Физические свойства нанокристаллических и субмикрокристаллических материалов
1.4. Механические свойства нанокристаллических и субмикрокристаллических материалов
1.5. Постановка задачи исследования
Глава 2. Материалы и методики исследования
2.1 Выбор материалов и их состав
2.2. Методика подготовки образцов
2.3. Металлографический и электронно-микроскопический анализ
2.4. Методика измерения плотности гидростатическим взвешиванием
2.5. Дилатометрические измерения
2.6. Рентгенографические исследования
2.7. Методики определения энергии активации роста зерен и энергии активации горячей деформации
2.8.Методика измерения модуля упругости и внутреннего трения
2.9. Методика определения микротвердости и механические испытания
на растяжение
Глава 3. Структура и плотность титана ВТ1-00 и титановых сплавов ВТ8 и ВТЗО, подвергнутых интенсивной пластической деформации ковкой
3.1. Исследование эволюции микроструктуры в техническом титане ВТ 1-00 при деформации в интервале температур 750-400°С. Разработка режимов подготовки СМК структуры в массивных заготовках технического титана ВТ 1-00 путем изотермической ковки
3.2. Аттестация СМК состояния титана ВТ1-00 и его сплавов
3.2.1. Исследование влияния больших пластических деформаций и последующего
рекристаллизационного отжига на микроструктуру и плотность титана ВТ
3.2.2. Влияние СМК структуры на плотность титана повышенной чистоты и двухфазных титановых сплавов ВТ8 и ВТЗО
3.3. Заключение
ГЛАВА 4. Механические свойства.титана ВТ1-00 в СМК состоянии
4.1. Модуль упругости и внутреннее трение СМК титана ВТ1-00 и двухфазного сплава ВТ8
4.2. Механическое поведение СМК ВТ1-00 при комнатной температуре
4.3. Механическое поведение и особенности структурных изменений СМК титана ВТ1-00 при повышенных температурах
4.4. Сверхпластическое поведение и особенности структурных изменении при деформации двухфазного титанового сплава ВТ8 в СМК состоянии
4.5. Заключение
ГЛАВА 5. Исследование возможности изготовления холодной прокаткой листовых полуфабрикатов из СМК титана ВТ1-00 и исследование их механических свойств_127 Общие выводы
Список литературы

4 -Введение
Развитие современной техники предъявляет все более возрастающие требования к качеству конструкционных материалов. Традиционные методы обработки металлов во многом не способны обеспечить требуемый уровень свойств. В связи с этим весьма перспективным направлением материаловедения является создание качественно нового субмикрокристаллического (СМК) и нанокристаллического (НК) состояния с размером зерен менее 1 мкм. Поскольку известно, что такие материалы имеют свойства, значительно отличающиеся от ряда свойств обычных поликристаллов.
Между тем, возможности исследования комплекса физико-механических свойств таких материалов связаны с проблемой получения массивных заготовок с однородной беспористой структурой. В настоящее время существует целый ряд методов получения СМК и НК структуры в металлах и сплавах. Однако почти все они (порошковая металлургия, сверхбыстрая закалка, наковальня Бриджмена) не позволяют получать СМК состояние в массивных заготовках. Кроме того, методы порошковой металлургии приводят к образованию пористости и загрязнению образцов, а использование интенсивных пластических деформаций путем сдвига под давлением(на наковальне Бриджмена) дает неоднородную структуру, все это вносит искажения в свойства материалов. Массивные заготовки в последнее время были получены методами РКУ-прессования и всесторонней ковкой. Однако для РКУ-прессования существуют ограничения по размеру (диаметр до 20 мм, длина 70-100 мм), в образцах появляется текстура и этот метод сложно реализовать для труднодеформируемых сплавов. Для таких материалов, к которым относятся и титановые сплавы, метод интенсивной пластической деформации путем всесторонней ковки в области температур (0,2-0,5)ТПЛ является основным для получения СМК структуры. При этом возможно получение массивных заготовок. Однако недостаточно

модуля чрезвычайно высок (до 20%) и исчезает лишь после отжига при температуре большей температуры первичной рекристаллизации. In-situ эксперименты продемонстрировали пик внутреннего трения и соответствующее изменение модуля упругости при температуре первичной рекристаллизации. Сделано предположение, что, наблюдаемое неупругое поведение вызвано структурной перестройкой в области границ зерен [152]. Следует также отметить, что в ряде статей [155, 156] отмечался и рост модуля упругости в СМК материалах. Авторы считают, что это связано с закреплением дислокаций и других дефектов.
Большая доля границ зерен в СМК материалах приводит к изменению внутреннего трения и, следовательно, демпфирующих свойств материалов. Уже на начальных этапах измельчения структуры повышение плотности дислокаций приводит к росту уровня внутреннего трения [157]. Так в меди, чем меньше размер зерен, тем выше фон и демпфирующие свойства. Эти величины в меди с размером зерен 0,2 мкм в 4-5 раз выше, чем при наличии крупного зерна 50 мкм. А значения логарифмического декремента затухания возрастает с 30 до 120 ед. при измельчении размера зерен с 1 до 0,2 мкм [148], что связано с отличием модулей упругости тела и границ зерен. Резкое различие этих модулей делает СМК материал сильно неоднородным для распространения упругих колебаний, поэтому энергия упругих волн рассеивается. Однако в фрагментированной структуре сплава 36НХТЮ (d 0,05-0,1 мкм) наблюдаются низкие значения внутреннего трения (ВТ) [157]. По всей вероятности механизмы рассеяния энергии на границах раздела фрагментов должны быть отличны от таковых на границах зерен [157] Низкие значения внутреннего трения фрагментированной структуры не вносят заметного вклада в изменение характеристик внутреннего трения.
Уменьшение размеров зерен является традиционным способом увеличения прочностных свойств материалов. Инденторная твердость поликристаллического а-титана увеличивается по мере измельчения его зерен от 70 мкм до 0,2 мкм [158].