Физико-механические свойства титана после интенсивной пластической деформации волочением в криогенных (77 K) условиях

Физико-механические свойства титана после интенсивной пластической деформации волочением в криогенных (77 K) условиях

Проведено сравнительное исследование изменения физико-механических свойств чистого титана в зависимости от степени деформации волочением ε при криогенных (77 K) температурах и при 300 K. На полученных проволочных образцах измерены зависимости микротвердости Нμ(ε) и удельного электросопротивления ρ(ε...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2008
Автори: Тихоновский, М.А., Кисляк, И.Ф., Волчок, О.И., Рудычева, Т.Ю., Яровой, В.Г., Кузьмин, А.В., Камышанченко, Н.В., Никулин, И.С.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України 2008
Назва видання:Физика и техника высоких давлений
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70461
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Физико-механические свойства титана после интенсивной пластической деформации волочением в криогенных (77 K) условиях / М.А. Тихоновский, И.Ф. Кисляк, О.И. Волчок, Т.Ю. Рудычева, В.Г. Яровой, А.В. Кузьмин, Н.В. Камышанченко, И.С. Никулин // Физика и техника высоких давлений. — 2008. — Т. 18, № 4. — С. 96-99. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-70461
record_format dspace
spelling irk-123456789-704612014-11-07T03:01:44Z Физико-механические свойства титана после интенсивной пластической деформации волочением в криогенных (77 K) условиях Тихоновский, М.А. Кисляк, И.Ф. Волчок, О.И. Рудычева, Т.Ю. Яровой, В.Г. Кузьмин, А.В. Камышанченко, Н.В. Никулин, И.С. Проведено сравнительное исследование изменения физико-механических свойств чистого титана в зависимости от степени деформации волочением ε при криогенных (77 K) температурах и при 300 K. На полученных проволочных образцах измерены зависимости микротвердости Нμ(ε) и удельного электросопротивления ρ(ε) при 77 и 300 K. Установлено существенное влияние температуры деформации волочением на характер зависимостей Hμ(ε) и ρ(ε), свидетельствующее о том, что криогенные условия деформирования титана являются дополнительным фактором оптимизации его свойств. A comparative analysis of changes in physical and mechanical properties of pure titanium depending on degree of drawing strain ε at cryogenic (77 K) temperatures and at 300 K has been done. Dependences of microhardness Нμ(ε) and resistivity ρ(ε) at 77 and 300 K have been measured for wire samples drawn at 77 and 300 K. The dependences Нμ(ε) and ρ(ε) are found to be noticeably affected by wire drawing temperature, which gives an evidence that cryogenic conditions of titanium deformation are an additional optimizing factor for its properties. 2008 Article Физико-механические свойства титана после интенсивной пластической деформации волочением в криогенных (77 K) условиях / М.А. Тихоновский, И.Ф. Кисляк, О.И. Волчок, Т.Ю. Рудычева, В.Г. Яровой, А.В. Кузьмин, Н.В. Камышанченко, И.С. Никулин // Физика и техника высоких давлений. — 2008. — Т. 18, № 4. — С. 96-99. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 62.20.Fe http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70461 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 Проведено сравнительное исследование изменения физико-механических свойств чистого титана в зависимости от степени деформации волочением ε при криогенных (77 K) температурах и при 300 K. На полученных проволочных образцах измерены зависимости микротвердости Нμ(ε) и удельного электросопротивления ρ(ε) при 77 и 300 K. Установлено существенное влияние температуры деформации волочением на характер зависимостей Hμ(ε) и ρ(ε), свидетельствующее о том, что криогенные условия деформирования титана являются дополнительным фактором оптимизации его свойств.
format Article
author Тихоновский, М.А.
Кисляк, И.Ф.
Волчок, О.И.
Рудычева, Т.Ю.
Яровой, В.Г.
Кузьмин, А.В.
Камышанченко, Н.В.
Никулин, И.С.
spellingShingle Тихоновский, М.А.
Кисляк, И.Ф.
Волчок, О.И.
Рудычева, Т.Ю.
Яровой, В.Г.
Кузьмин, А.В.
Камышанченко, Н.В.
Никулин, И.С.
Физико-механические свойства титана после интенсивной пластической деформации волочением в криогенных (77 K) условиях
Физика и техника высоких давлений
author_facet Тихоновский, М.А.
Кисляк, И.Ф.
Волчок, О.И.
Рудычева, Т.Ю.
Яровой, В.Г.
Кузьмин, А.В.
Камышанченко, Н.В.
Никулин, И.С.
author_sort Тихоновский, М.А.
title Физико-механические свойства титана после интенсивной пластической деформации волочением в криогенных (77 K) условиях
title_short Физико-механические свойства титана после интенсивной пластической деформации волочением в криогенных (77 K) условиях
title_full Физико-механические свойства титана после интенсивной пластической деформации волочением в криогенных (77 K) условиях
title_fullStr Физико-механические свойства титана после интенсивной пластической деформации волочением в криогенных (77 K) условиях
title_full_unstemmed Физико-механические свойства титана после интенсивной пластической деформации волочением в криогенных (77 K) условиях
title_sort физико-механические свойства титана после интенсивной пластической деформации волочением в криогенных (77 k) условиях
publisher Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
publishDate 2008
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70461
citation_txt Физико-механические свойства титана после интенсивной пластической деформации волочением в криогенных (77 K) условиях / М.А. Тихоновский, И.Ф. Кисляк, О.И. Волчок, Т.Ю. Рудычева, В.Г. Яровой, А.В. Кузьмин, Н.В. Камышанченко, И.С. Никулин // Физика и техника высоких давлений. — 2008. — Т. 18, № 4. — С. 96-99. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.
series Физика и техника высоких давлений
work_keys_str_mv AT tihonovskijma fizikomehaničeskiesvojstvatitanaposleintensivnojplastičeskojdeformaciivoločeniemvkriogennyh77kusloviâh
AT kislâkif fizikomehaničeskiesvojstvatitanaposleintensivnojplastičeskojdeformaciivoločeniemvkriogennyh77kusloviâh
AT volčokoi fizikomehaničeskiesvojstvatitanaposleintensivnojplastičeskojdeformaciivoločeniemvkriogennyh77kusloviâh
AT rudyčevatû fizikomehaničeskiesvojstvatitanaposleintensivnojplastičeskojdeformaciivoločeniemvkriogennyh77kusloviâh
AT ârovojvg fizikomehaničeskiesvojstvatitanaposleintensivnojplastičeskojdeformaciivoločeniemvkriogennyh77kusloviâh
AT kuzʹminav fizikomehaničeskiesvojstvatitanaposleintensivnojplastičeskojdeformaciivoločeniemvkriogennyh77kusloviâh
AT kamyšančenkonv fizikomehaničeskiesvojstvatitanaposleintensivnojplastičeskojdeformaciivoločeniemvkriogennyh77kusloviâh
AT nikulinis fizikomehaničeskiesvojstvatitanaposleintensivnojplastičeskojdeformaciivoločeniemvkriogennyh77kusloviâh
first_indexed 2025-07-05T19:41:37Z
last_indexed 2025-07-05T19:41:37Z
_version_ 1836837238745333760
fulltext Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 4 96 PACS: 62.20.Fe М.А. Тихоновский1, И.Ф. Кисляк1, О.И. Волчок1, Т.Ю. Рудычева1, В.Г. Яровой1, А.В. Кузьмин1, Н.В. Камышанченко2, И.С. Никулин2 ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТИТАНА ПОСЛЕ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ ВОЛОЧЕНИЕМ В КРИОГЕННЫХ (77 K) УСЛОВИЯХ 1Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт» НАНУ ул. Академическая, 1, г. Харьков, 61108, Украина E-mail: tikhonovsky@kipt.kharkov.ua 2Белгородский государственный университет ул. Студенческая, 14, г. Белгород, 308007, Россия Проведено сравнительное исследование изменения физико-механических свойств чистого титана в зависимости от степени деформации волочением ε при крио- генных (77 K) температурах и при 300 K. На полученных проволочных образцах измерены зависимости микротвердости Нμ(ε) и удельного электросопротивления ρ(ε) при 77 и 300 K. Установлено существенное влияние температуры деформации волочением на характер зависимостей Hμ(ε) и ρ(ε), свидетельствующее о том, что криогенные условия деформирования титана являются дополнительным факто- ром оптимизации его свойств. Введение Применение больших пластических деформаций – один из основных тех- нологических приемов создания субмикроскопической и нанокристалличе- ской структур в металлах и сплавах. Следствием больших деформаций в массивных кристаллических материалах является фрагментация зерен. Су- щественным дополнительным фактором оптимизации процессов фрагмен- тации структуры могут служить низкотемпературные (криогенные) условия деформирования. При этом, как известно [1–3], мощность границ фрагмен- тов, определяемая углом разориентации, плотностью дефектов и уровнем вызываемых ими внутренних напряжений, значительно возрастает. В связи с этим задачи настоящей работы предусматривали изучение закономерностей изменения механических и электрофизических свойств поликристаллическо- го титана в зависимости от степени его деформации волочением при 77 K. Выбор титана в качестве материала исследования обусловлен его большой Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 4 97 практической значимостью, а также необходимостью одновременного по- вышения его прочностных и пластических свойств. Материал и методика Йодидный титан (99.99%) после электронно-лучевой переплавки в вакуу- ме подвергали деформированию по схеме осадка–выдавливание–волочение. Осадку и выдавливание проводили при 800 K, а полученный пруток волочи- ли при 300 K до степени истинной деформации ε = 3.2 (этап предваритель- ного волочения). Дальнейшую деформацию волочением (финишный этап) осуществляли до различных степеней финишной деформации εF как в среде жидкого азота (77 K), так и при температуре 300 K. Волочение в криогенных условиях проводили на специальной установке, подробно описанной в [4]. На полученных проволочных образцах измеряли зависимости микротвердо- сти Нμ(εF) и удельного электросопротивления ρ(εF). Измерения Hμ выполня- ли на поперечных шлифах на микротвердомере ПМТ-3 при нагрузке 0.5 N. Для измерения удельного электросопротивления образцов при 77 K, ρ77(εF), а также при 300 K, ρ300(εF) применяли четырехточечную схему (погреш- ность измерения не превышала 1%). Результаты и обсуждение На стадии предварительного волочения микротвердость титана возросла с 1050 до 2200 MPa. Дальнейшая финишная деформация волочением при 77 и 300 K приводит к существенно разным зависимостям Hμ(εF), которые пред- ставлены на рис. 1,а. Видно, что при криогенном волочении с повышением εF до значений εF ≈ 1 наблюдается резкий рост Hμ, сменяющийся падением вплоть до значений, меньших, чем микротвердость в исходном состоянии, т.е. при εF = 0. Особенно велико это падение при максимальных степенях деформации. Качественно иная картина изменения Hμ(εF) наблюдается по- сле волочения при 300 K: при деформации вплоть до величины εF ≅ 1.4 зна- чения Hμ практически не меняются, а при εF > 1.4 наблюдается чередование 0 1 2 3 4 5 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 H μ, G Pa εF 0 1 2 3 4 5 6 0.8 0.9 1.0 1.1 ρ 77 , 1 0–8 Ω ⋅m εF а б Рис. 1. Зависимость микротвердости (а) и удельного электросопротивления титана при 77 K (б) от степени деформации волочением при 77 (■) и 300 K (□) Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 4 98 роста и снижения Hμ. При этом максимальное значение микротвердости об- разцов, полученных волочением при комнатной температуре, ниже, чем по- сле волочения при 77 K (2400 против 2580 MPa), и достигается оно при бóльших значениях εF. Увеличение прочностных характеристик после криогенного волочения по сравнению с волочением при 300 K в целом может быть связано с ростом степени дефектности структуры, уровнем ее фрагментации и изменением состояния границ фрагментов. При этом характер эволюции дефектной структуры с повышением степени деформации при 77 и 300 K существенно различен. Об этом свидетельствуют данные измерений ρ77 после различных степеней финишной деформации волочением при 77 и 300 K (рис. 1,б). Так, для случая волочения в криогенных условиях по мере роста εF значения ρ77 быстро увеличиваются (максимальный прирост δρ77 составляет 40%), затем резко снижаются, а далее имеет место тенденция постепенного роста ρ77. Такая явно выраженная немонотонность зависимости ρ(εF) не проявляется для случая деформации волочением при 300 K. Здесь наблюдается незначи- тельный рост удельного электросопротивления, достигающий не более 14% для ρ77 и 5% для ρ300. При этом в области деформаций εF > 4 происходит на- сыщение величины ρ77. Следует отметить, что характер зависимостей ρ(εF) при температурах из- мерений 77 и 300 K подобен. Обращает на себя внимание тот факт, что зна- чения εF для «критических» точек зависимостей Hμ(εF) и ρ(εF) практически совпадают. Поскольку значения удельного электросопротивления после во- лочения при 77 K резко снижаются для εF > 1, можно заключить, что при этом имеет место активное развитие фрагментации, которая обычно сопро- вождается уменьшением объемной доли областей с равномерным распреде- лением дислокаций [2]. При анализе изменения ρ(εF) как характеристики рассеяния электронов проводимости преимущественно на дислокациях бу- дем исходить из того, что этот вклад в электросопротивление равен ρ ≈ Nρd (где N – плотность дислокаций, ρd – вклад, вносимый в электросопротивле- ние единицей длины дислокационной линии). Таким образом, в результате волочения в криогенных условиях до боль- ших степеней деформации (εF > 1) уменьшается величина N, т.е. реализуют- ся релаксационные процессы, приводящие к снижению плотности дислока- ций. Такими процессами могут быть динамический возврат, аннигиляция движущихся дислокаций, выстраивание дислокаций в стенки, что приводит к снижению «эффективной» (в смысле рассеяния электронов) плотности дислокаций, и др. Возможно также, что на определенных стадиях криоген- ного волочения более активно включается механизм деформации двойнико- ванием. Двойники могут по-разному влиять на механические свойства и электросопротивление титана, а также приводить к формированию другого типа кристаллографической текстуры. Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 4 99 Наконец, отметим еще одну причину, которая может вызывать разное по- ведение физико-механических свойств титана в результате деформации во- лочением при 77 и 300 K. Как установлено в последнее время, при интен- сивной пластической деформации в материале образуется высокая неравно- весная концентрация вакансий (и даже нанопоры), которые сосредоточены вблизи границ зерен. Формирование этих дефектов также может зависеть от температуры волочения. Выводы Таким образом, полученные данные позволяют заключить, что криоген- ные (77 K) условия деформации волочением являются дополнительным фактором реализации структурного ресурса для оптимизации физико- механических свойств титана. 1. В.К. Аксенов, Н.Ф. Андриевская, О.И. Волчок, М.М. Олексиенко, Я.Д. Староду- бов, М.А. Тихоновский, Металлофизика 13, № 5, 24 (1991). 2. В.К. Аксенов, О.И. Волчок, А.В. Мац, Я.Д. Стародубов, ФНТ 21, 1246 (1995). 3. В.К. Аксенов, О.И. Волчок, Я.Д. Стародубов, Н.А.Черняк, ФНТ 22, 583 (1996). 4. О.И. Волчок, И.М. Неклюдов, Я.Д. Стародубов, Б.П. Черный, Металловедение и термическая обработка металлов 28, № 12, 28 (1993). 5. В.А. Лихачев, В.Е. Панин, Е.Э. Засимчук, В.И. Владимиров, А.Е. Романов, Коо- перативные деформационные процессы и локализация деформации, Наукова думка, Киев (1989). M.A. Tikhonovsky, I.F. Kislyak, O.I. Volchok, T.Yu. Rudycheva, V.G. Yarovoy, A.V. Kuzmin, N.V. Kamyshanchenko, I.S. Nikulin PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF TITANIUM AFTER SEVERE PLASTIC DEFORMATION THROUGH DRAWING IN CRYOGENIC (77 K) ENVIRONMENT A comparative analysis of changes in physical and mechanical properties of pure titanium depending on degree of drawing strain ε at cryogenic (77 K) temperatures and at 300 K has been done. Dependences of microhardness Нμ(ε) and resistivity ρ(ε) at 77 and 300 K have been measured for wire samples drawn at 77 and 300 K. The dependences Нμ(ε) and ρ(ε) are found to be noticeably affected by wire drawing temperature, which gives an evi- dence that cryogenic conditions of titanium deformation are an additional optimizing factor for its properties. Fig. 1. Dependence of titanium microhardness (a) and electrical resistivity at 77 K (б) on the level of strain by wire drawing at 77 (■) and 300 K (□)

Схожі ресурси