Фазовый состав, структура и свойства сплава ниобий–титан после комбинированной пластической деформации и длительной термообработки

Исследовано влияние комбинированной деформационной обработки со сменой схемы деформирования (равноканальное многоугловое прессование (РКМУП)–гидроэкструзия–волочение в сочетании с длительной термообработкой (ТО)) на изменение фазового состава, структуры и механических свойств сплава ниобий−титан. ТО...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2008
Hauptverfasser:	Белошенко, В.А., Матросов, Н.И., Чишко, В.В., Павловская, Е.А., Сенникова, Л.Ф., Медведская, Э.А.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України 2008
Schriftenreihe:	Физика и техника высоких давлений
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70406
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Фазовый состав, структура и свойства сплава ниобий–титан после комбинированной пластической деформации и длительной термообработки / В.А. Белошенко, Н.И. Матросов, В.В. Чишко, Е.А. Павловская, Л.Ф. Сенникова, Э.А. Медведская // Физика и техника высоких давлений. — 2008. — Т. 18, № 1. — С. 63-68. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-70406
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-704062014-11-05T03:01:46Z Фазовый состав, структура и свойства сплава ниобий–титан после комбинированной пластической деформации и длительной термообработки Белошенко, В.А. Матросов, Н.И. Чишко, В.В. Павловская, Е.А. Сенникова, Л.Ф. Медведская, Э.А. Исследовано влияние комбинированной деформационной обработки со сменой схемы деформирования (равноканальное многоугловое прессование (РКМУП)–гидроэкструзия–волочение в сочетании с длительной термообработкой (ТО)) на изменение фазового состава, структуры и механических свойств сплава ниобий−титан. ТО образцов, полученных с применением РКМУП и без него, приводит к качественно отличным зависимостям количества α-фазы от времени выдержки τ. Эти различия обусловлены спецификой формируемого в сплаве до ТО структурно-напряженного состояния. Influence of a combined deformation treatment with deformation scheme change (the equal-channel multiple angle pressing (ECMAP−hydroextrusion−drawing plus durable thermal treatment (TT)) on changes in phase state, structure and mechanical properties of niobium−titanium alloy has been studied. TT of samples obtained by the ECMAP and without the same gives qualitatively different dependences of α-phase quantity on maintenance time τ. The differences are due to a specific structure-stressed state developed in the alloy prior to TT. 2008 Article Фазовый состав, структура и свойства сплава ниобий–титан после комбинированной пластической деформации и длительной термообработки / В.А. Белошенко, Н.И. Матросов, В.В. Чишко, Е.А. Павловская, Л.Ф. Сенникова, Э.А. Медведская // Физика и техника высоких давлений. — 2008. — Т. 18, № 1. — С. 63-68. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 81.40.Ef, 61.72.Mm http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70406 ru Физика и техника высоких давлений Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Исследовано влияние комбинированной деформационной обработки со сменой схемы деформирования (равноканальное многоугловое прессование (РКМУП)–гидроэкструзия–волочение в сочетании с длительной термообработкой (ТО)) на изменение фазового состава, структуры и механических свойств сплава ниобий−титан. ТО образцов, полученных с применением РКМУП и без него, приводит к качественно отличным зависимостям количества α-фазы от времени выдержки τ. Эти различия обусловлены спецификой формируемого в сплаве до ТО структурно-напряженного состояния.
format	Article
author	Белошенко, В.А. Матросов, Н.И. Чишко, В.В. Павловская, Е.А. Сенникова, Л.Ф. Медведская, Э.А.
spellingShingle	Белошенко, В.А. Матросов, Н.И. Чишко, В.В. Павловская, Е.А. Сенникова, Л.Ф. Медведская, Э.А. Фазовый состав, структура и свойства сплава ниобий–титан после комбинированной пластической деформации и длительной термообработки Физика и техника высоких давлений
author_facet	Белошенко, В.А. Матросов, Н.И. Чишко, В.В. Павловская, Е.А. Сенникова, Л.Ф. Медведская, Э.А.
author_sort	Белошенко, В.А.
title	Фазовый состав, структура и свойства сплава ниобий–титан после комбинированной пластической деформации и длительной термообработки
title_short	Фазовый состав, структура и свойства сплава ниобий–титан после комбинированной пластической деформации и длительной термообработки
title_full	Фазовый состав, структура и свойства сплава ниобий–титан после комбинированной пластической деформации и длительной термообработки
title_fullStr	Фазовый состав, структура и свойства сплава ниобий–титан после комбинированной пластической деформации и длительной термообработки
title_full_unstemmed	Фазовый состав, структура и свойства сплава ниобий–титан после комбинированной пластической деформации и длительной термообработки
title_sort	фазовый состав, структура и свойства сплава ниобий–титан после комбинированной пластической деформации и длительной термообработки
publisher	Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
publishDate	2008
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70406
citation_txt	Фазовый состав, структура и свойства сплава ниобий–титан после комбинированной пластической деформации и длительной термообработки / В.А. Белошенко, Н.И. Матросов, В.В. Чишко, Е.А. Павловская, Л.Ф. Сенникова, Э.А. Медведская // Физика и техника высоких давлений. — 2008. — Т. 18, № 1. — С. 63-68. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
series	Физика и техника высоких давлений
work_keys_str_mv	AT belošenkova fazovyjsostavstrukturaisvojstvasplavaniobijtitanposlekombinirovannojplastičeskojdeformaciiidlitelʹnojtermoobrabotki AT matrosovni fazovyjsostavstrukturaisvojstvasplavaniobijtitanposlekombinirovannojplastičeskojdeformaciiidlitelʹnojtermoobrabotki AT čiškovv fazovyjsostavstrukturaisvojstvasplavaniobijtitanposlekombinirovannojplastičeskojdeformaciiidlitelʹnojtermoobrabotki AT pavlovskaâea fazovyjsostavstrukturaisvojstvasplavaniobijtitanposlekombinirovannojplastičeskojdeformaciiidlitelʹnojtermoobrabotki AT sennikovalf fazovyjsostavstrukturaisvojstvasplavaniobijtitanposlekombinirovannojplastičeskojdeformaciiidlitelʹnojtermoobrabotki AT medvedskaâéa fazovyjsostavstrukturaisvojstvasplavaniobijtitanposlekombinirovannojplastičeskojdeformaciiidlitelʹnojtermoobrabotki
first_indexed	2025-07-05T19:39:24Z
last_indexed	2025-07-05T19:39:24Z
_version_	1836837099631804416
fulltext	Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 1 63 PACS: 81.40.Ef, 61.72.Mm В.А. Белошенко, Н.И. Матросов, В.В. Чишко, Е.А. Павловская, Л.Ф. Сенникова, Э.А. Медведская ФАЗОВЫЙ СОСТАВ, СТРУКТУРА И СВОЙСТВА СПЛАВА НИОБИЙ–ТИТАН ПОСЛЕ КОМБИНИРОВАННОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ И ДЛИТЕЛЬНОЙ ТЕРМООБРАБОТКИ Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина НАН Украины ул. Р. Люксембург, 72, г. Донецк, 83114, Украина E-mail: chishko@ukr.net Статья поступила в редакцию 4 января 2008 года Исследовано влияние комбинированной деформационной обработки со сменой схе- мы деформирования (равноканальное многоугловое прессование (РКМУП)–гидро- экструзия–волочение в сочетании с длительной термообработкой (ТО)) на изме- нение фазового состава, структуры и механических свойств сплава нио- бий−титан. ТО образцов, полученных с применением РКМУП и без него, приводит к качественно отличным зависимостям количества α-фазы от времени выдержки τ. Эти различия обусловлены спецификой формируемого в сплаве до ТО структур- но-напряженного состояния. Введение Известно [1], что длительная термообработка сплава ниобий−титан в температурном диапазоне, соответствующем двухфазной области диаграм- мы состояний, приводит к существенным структурно-фазовым изменениям, сопровождающимся увеличением объемного содержания α-фазы. Благодаря этому обеспечивается повышение функциональных свойств сверхпроводя- щих изделий. Термодинамические особенности процесса β → α-фазовых превращений в данном сплаве зависят от предыстории обработки материала. Для сплава, деформированного монотонным формоизменением (гидроэкструзией) [2] либо с использованием знакопеременной деформации без изменения сече- ния заготовки (РКМУП) [3], отмечается различный характер зависимости количества α-фазы от длительности выдержки на начальных стадиях термо- обработки. Целью настоящей работы является исследование влияния комбинирован- ной деформационной обработки со сменой схемы деформирования (РКМУП– Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 1 64 гидроэкструзия–волочение в сочетании с длительной ТО) на изменение фа- зового состава, структуры и свойств сплава ниобий−титан. Материалы и методы исследований Объектами исследований служили образцы биметаллической проволоки диаметром 0.3 mm на основе сплава 60Т (Nb + 60 at.% Ti) в медной (М0б) оболочке с коэффициентами заполнения по сплаву Val = 0.4547 и 0.5048. Одна часть образцов была получена деформацией исходного горячепрес- сованного биметаллического прутка диаметром 15 mm методом гидроэкс- трузии и волочения (образец 1, Val = 0.5048) с суммарной величиной дефор- мации e = 7.82 (e = lnR, где R – вытяжка). Другую часть подвергали РКМУП с накопленной величиной деформации е = 9.84 (12 циклов) [4], затем гидро- экструзии и волочению по аналогичным режимам и маршруту (образец 2, Val = = 0.4547). ТО деформированных образцов проводили в вакууме 10−5 mm Hg при температуре 400ºC с выдержками 1; 8; 16; 24; 32; 40 h. Фазовый анализ и исследования тонкой структуры (размер областей коге- рентного рассеяния DCSR, уровень микроискажений кристаллической решет- ки Δa/a) проводили на дифрактометре ДРОН-УМ1, при этом ошибка изме- рений вторичной α-фазы составляла 1%, параметров тонкой структуры – 10%. Медь перед приготовлением объектов для исследований стравливали. Микротвердость измеряли на приборе ПМТ-3 при нагрузке 50 g, погреш- ность измерений составляла 5%. Механические свойства (предел прочности σb и относительное удлинение δ) биметаллической, стабилизированной медью сверхпроводящей проволоки оценивали при испытаниях на растяжение образцов длиной 200 mm на раз- рывной машине ZM-20, при этом относительная ошибка измерений состав- ляла 2.5%. Результаты и их обсуждение Установлен характер зависимостей DCSR и уровня микроискажений кри- сталлической решетки Δa/a от длительности выдержки при температуре 400ºC для образцов проволоки, полученных с применением РКМУП и без него (рис. 1). С увеличением времени выдержки DCSR сплава возрастает со 121 до 511 nm, а Δa/a снижается от 0.458·10−3 до 0.292·10−3 (образец 2). Уменьшение уровня микроискажений и увеличение размеров блоков мозаи- ки свидетельствует об активной полигонизации в процессе термического воздействия в указанном режиме и снижении при этом плотности дислока- ций в теле субзерен [3]. При общем подобии зависимостей DCSR(τ) и Δa/a(τ) образцов 1 и 2 на- блюдается некоторое различие в поведении кривых, в частности интенсив- ности возрастания характерного размера структуры в диапазонах выдержек 16–32 и 32–40 h. При комбинированной обработке в сочетании с отжигом длительностью 40 h величина DCSR сплава выше, чем при традиционной. Эти Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 1 65 0 10 20 30 40 0 1 2 3 4 5 τ, h D C SR , 1 02 n m Δa /a , 1 0–3 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 0 10 20 30 40 0 1 2 3 4 5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 D C S R , 1 02 n m τ, h Δa /a , 1 0–3 а б Рис. 1. Влияние длительности термообработки на параметры тонкой структуры сплава 60Т: а – без РКМУП, б – с РКМУП отличия могут быть объяснены рассматриваемыми далее особенностями по- лиморфного превращения β → α, обусловленными разной предысторией формирования дислокационной структуры, структуры в целом, а также на- пряженного состояния в сплаве. Известно, что вторичная α-фаза способству- ет повышению термостабильности структуры, препятствуя росту кристалли- тов. Количество, морфология и расположение выделившихся частиц α-фазы определяют характер этого влияния [3]. Результаты рентгеновских исследований показали, что предварительное воздействие РКМУП (e = 9.84) в сочетании с заключительной пластической деформацией методами гидроэкструзии и волочения (e = 7.82) привело к ак- тивизации зародышеобразования и увеличению в деформированном сплаве объемного содержания α-фазы до 7% (образец 2). Этот результат обуслов- лен эффективным преобразованием структуры, которая, обладая большой плотностью дислокаций, границ зерен и субзерен, способствует выделению на них дисперсных вторичных фаз [5,6]. Для проволоки, деформированной традиционными методами, без применения РКМУП (образец 1), объемное содержание α-фазы в сплаве составляет около 3%. Последующая ТО с выдержкой от 1 до 40 h образцов, полученных по двум сравниваемым технологическим схемам, приводит к качественно от- личным зависимостям количества α-фазы nα от времени выдержки τ. Зави- симость nα(τ) для образцов, деформированных комбинированным методом, является немонотонной с минимальным значением nα = 3.5% при одночасо- вой выдержке и максимальным nα = 10% − при продолжительности термо- обработки 40 h (рис. 2,б). Зависимость nα(τ) для образца 1, в отличие от та- ковой образца 2, содержит два участка возрастания nα в диапазоне выдержек 1 и 16–40 h, разделенных минимумом nα = 3% в промежутке времени ТО 8−16 h (рис. 2,а). Максимальные значения nα при этом наблюдаются при ТО в течение 1 и 40 h и составляют соответственно 7 и 11.5%. Различия в характере зависимости nα(τ) на начальной стадии ТО, соответ- ствующие двум исследуемым схемам деформации сплава, обусловлены, как Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 1 66 0 10 20 30 40 0 1 2 3 τ, h H μ, σ b, G Pa n α , δ , % 0 2 4 6 8 10 12 0 10 20 30 40 0 1 2 3 H μ, σ b, G Pa τ, h n α , δ , % 0 2 4 6 8 10 а б Рис. 2. Влияние длительности термообработки на фазовый состав и механические свойства сплава 60Т: а – без РКМУП, б – с РКМУП; −•− − nα, −▲− − δ, −■− − Hμ, − − − σb уже подчеркивалось ранее, спецификой формируемых в нем до термообра- ботки структурно-напряженных состояний, в частности наноструктурного [7]. Эта специфика проявляется в виде термодинамических особенностей процессов распада β-твердого раствора сплава, зародышеобразования вто- ричной α-фазы, ее роста и растворения. Увеличение (> 24 h) времени вы- держки при температуре ТО, соответствующей двухфазной области диа- граммы состояний сплава, снимая принципиальные различия в характере исследуемых зависимостей, приводит к интенсификации процессов распада с выделением α-фазы, ее росту и монотонному увеличению объемного со- держания. Немонотонный и качественно различный характер зависимости nα(τ) по- зволяет предположить, что в процессе старения в соответствующем проме- жутке времени происходит изменение интенсивности полиморфных пре- вращений β ⇔ α. Минимум на кривых зависимости nα(τ) можно объяснить, вероятно, процессом растворения частиц α-Ti с размером, меньшим крити- ческого, которые, не попав на границы при аннигиляции дислокаций, оста- лись в объеме субзерен. В начальной стадии ТО образцов, полученных без применения РКМУП, количество α-фазы возрастает за счет увеличения числа зародышей, которые образуются на дислокациях и практически не растут (образец 1). Затем этот механизм исчерпывается в связи с образованием совершенной дислокаци- онной структуры и уменьшением концентрации дислокаций. Дальнейшее повышение объемного содержания α-фазы в обоих образцах происходит за счет роста термодинамически устойчивых зародышей, закрепленных на стыках зерен и границах. Исследования механических свойств показали, что увеличение продол- жительности ТО от 1 до 40 h приводит к снижению прочности биметалличе- ской сверхпроводящей проволоки, изготовленной по комбинированной тех- нологии с применением РКМУП, от 706 до 604 MPa, относительного удли- Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 1 67 нения − соответственно от 2.9 до 2.3%. Величина микротвердости при этом повышается от 2680 до 2960 MPa (рис. 2). Аналогичный характер зависимо- стей механических свойств наблюдается и для проволоки, полученной без применения РКМУП. Отличие состоит в меньших по величине абсолютных значениях исследуемых характеристик. Наблюдаемые закономерности отражают известные структурно-фазовые изменения в меди и сплаве, а также их влияние на прочностные и пластиче- ские свойства проволоки [6,8]. В процессе ТО наблюдается конкуренция ме- ханизмов разупрочнения, связанного с аннигиляцией дислокаций, пере- стройкой дислокационной структуры, снижением микронапряжений в спла- ве и упрочнения, обусловленных выделением мелкодисперсной α-фазы в сплаве. Наблюдаемое при комбинированной деформационной обработке по- вышение механических свойств связывается с проявлением механизма изо- тропного упрочнения. Выводы Комбинированная деформационная обработка с последующей ТО сплава 60Т приводит к изменению его фазового состава. При этом наблюдается не- типичная зависимость количества вторичной α-фазы от времени ТО, обу- словленная формированием наноструктурного состояния. Такой материал характеризуется большей прочностью и пластичностью, чем полученный с использованием только методов гидроэкструзии и волочения. 1. O.V. Cherney, G.E. Storozhilov, P.J. Lee, A.A. Squitieri, Adv. Cryog. Eng. 48, 883 (2002). 2. В.П. Буряк, А.Б. Дугадко, Е.А. Павловская, В.В. Стуканов, Е.Н. Малышев, Г.А. Кор- неева, в сб: Вопросы технической сверхпроводимости, Черноголовка (1979), вып. 3, с. 76–80. 3. В.З. Спусканюк, Е.А. Павловская, В.В. Чишко, В.Ю. Дмитренко, Л.Ф. Сенникова, Н.И. Матросов, ФТВД 15, № 1, 133 (2005). 4. В.З. Спусканюк, А.Б. Дугадко, И.М. Коваленко, Н.И. Матросов, А.В. Спусканюк, Б.А. Шевченко, ФТВД 13, № 3, 85 (2003). 5. В.А. Белошенко, Н.И. Матросов, В.В. Чишко, Е.А. Павловская, Л.Ф. Сенникова, О.Н. Миронова, Металлофиз. новейшие технол. 29, 347 (2007). 6. Н.И. Матросов, В.В. Чишко, Л.Ф. Сенникова, Е.А. Павловская, О.Н. Миронова, Э.А. Медведская, Вопросы материаловедения 50, № 2, 60 (2007). 7. Т.Е. Константиновна, В.А. Белошенко, В.З. Спусканюк, Н.И. Матросов, В.А. Гла- зунова, Л.В. Лоладзе, Тез. 9-й Междун. конф. «Высокие давления – 2006. Фун- даментальные и прикладные аспекты» (Судак, 17−22 сент. 2006 г.), Норд-Пресс, Донецк (2006), с. 145. 8. В.З. Спусканюк, Н.И. Матросов, В.В. Чишко, Е.А. Павловская, Л.Ф. Сенникова, Н.Н. Кабдин, ФТВД 16 № 2, 43 (2006). Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 1 68 V.A. Beloshenko, N.I. Matrosov, V.V. Chishko, E.A. Pavlovskaya, L.F. Sennikova, E.A. Medvedskaya PHASE COMPOSITION, STRUCTURE AND PROPERTIES OF NIOBIUM−TITANIUM ALLOY UNDERGONE PLASTIC DEFORMATION COMBINED WITH DURABLE THERMAL TREATMENT Influence of a combined deformation treatment with deformation scheme change (the equal-channel multiple angle pressing (ECMAP−hydroextrusion−drawing plus durable thermal treatment (TT)) on changes in phase state, structure and mechanical properties of niobium−titanium alloy has been studied. TT of samples obtained by the ECMAP and without the same gives qualitatively different dependences of α-phase quantity on main- tenance time τ. The differences are due to a specific structure-stressed state developed in the alloy prior to TT. Fig. 1. Influence of thermal treatment duration on parameters of 60T-alloy fine structure: а – no ECMAP, б – with ECMAP Fig. 2. Influence of thermal treatment duration on phase state and mechanical properties of 60Т-alloy: а – no ECMAP, б – with ECMAP; −•− − nα, −▲− − δ, −■− − Hμ, − − − σb

Фазовый состав, структура и свойства сплава ниобий–титан после комбинированной пластической деформации и длительной термообработки

Institution

Ähnliche Einträge