Влияние деформации равноканальным многоугловым прессованием и длительной термообработки на фазовый состав сплава Nb–Ti

Исследована возможность повышения функциональных свойств сплава ниобий−титан путем деформации равноканальным многоугловым прессованием (РКМУП) и длительной термообработки. Применение РКМУП приводит к активизации зародышеобразования вторичной α-фазы и увеличению объемного содержания до ~ 3%. После дл...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Физика и техника высоких давлений
Дата:2005
Автори: Спусканюк, В.З., Павловская, Е.А., Чишко, В.В., Дмитренко, В.Ю., Сенникова, Л.Ф., Матросов, Н.И.
Формат: Стаття
Мова:Російська
Опубліковано: Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України 2005
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70123
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:Влияние деформации равноканальным многоугловым прессованием и длительной термообработки на фазовый состав сплава Nb–Ti / В.З. Спусканюк, Е.А. Павловская, В.В. Чишко, В.Ю. Дмитренко, Л.Ф. Сенникова, Н.И. Матросов // Физика и техника высоких давлений. — 2005. — Т. 15, № 1. — С. 133-138. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1859796543027019776
author Спусканюк, В.З.
Павловская, Е.А.
Чишко, В.В.
Дмитренко, В.Ю.
Сенникова, Л.Ф.
Матросов, Н.И.
author_facet Спусканюк, В.З.
Павловская, Е.А.
Чишко, В.В.
Дмитренко, В.Ю.
Сенникова, Л.Ф.
Матросов, Н.И.
citation_txt Влияние деформации равноканальным многоугловым прессованием и длительной термообработки на фазовый состав сплава Nb–Ti / В.З. Спусканюк, Е.А. Павловская, В.В. Чишко, В.Ю. Дмитренко, Л.Ф. Сенникова, Н.И. Матросов // Физика и техника высоких давлений. — 2005. — Т. 15, № 1. — С. 133-138. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
collection DSpace DC
container_title Физика и техника высоких давлений
description Исследована возможность повышения функциональных свойств сплава ниобий−титан путем деформации равноканальным многоугловым прессованием (РКМУП) и длительной термообработки. Применение РКМУП приводит к активизации зародышеобразования вторичной α-фазы и увеличению объемного содержания до ~ 3%. После длительной (~ 47 h) термообработки количество α-фазы увеличивается с 3 до 9%. A possibility of improvement of functional properties of niobium−titanium alloy at the expense of deformation by the equal-channel multiple-angle pressing (ECMAP) and of a durable thermal treatment has been investigated. The application of ECMAP results in activization of secondary α-phase nucleation and in the increase of content by volume to about 3%. After a durable (~ 47 h) thermal treatment, the quantity of α-phase increases from 3 to 9 %.
first_indexed 2025-12-02T14:08:57Z
format Article
fulltext Физика и техника высоких давлений 2005, том 15, № 1 133 PACS: 81.40.Ef, 61.72.Mm В.З. Спусканюк, Е.А. Павловская, В.В. Чишко, В.Ю. Дмитренко, Л.Ф. Сенникова, Н.И. Матросов ВЛИЯНИЕ ДЕФОРМАЦИИ РАВНОКАНАЛЬНЫМ МНОГОУГЛОВЫМ ПРЕССОВАНИЕМ И ДЛИТЕЛЬНОЙ ТЕРМООБРАБОТКИ НА ФАЗОВЫЙ СОСТАВ СПЛАВА Nb–Ti Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина НАН Украины ул. Р. Люксембург, 72, г. Донецк, 83114, Украина E-mail:chishko@ukr.net Исследована возможность повышения функциональных свойств сплава нио- бий−титан путем деформации равноканальным многоугловым прессованием (РКМУП) и длительной термообработки. Применение РКМУП приводит к акти- визации зародышеобразования вторичной α-фазы и увеличению объемного содер- жания до ~ 3%. После длительной (~ 47 h) термообработки количество α-фазы увеличивается с 3 до 9%. Введение Функциональные свойства сверхпроводников на основе сплава Nb–Ti оп- ределяются в основном структурно-фазовым состоянием (характером струк- туры и размером зерен (субзерен), объемным содержанием, плотностью и размером вторичных фазовых выделений). Это состояние, в свою очередь, задается предварительной многомаршрутной обработкой (предысторией) материала: микролегированием на стадии металлургии α- и β-стабили- заторами и нейтральными элементами, разнонаправленной механотермиче- ской обработкой слитков, совмещением легирования и механотермической обработки, гидропрессованием сборок, оптимизацией деформационных ре- жимов традиционных методов обработки (прессования и волочения), де- формацией в сочетании с длительными промежуточными термообработками [1−5]. РКМУП, осуществляемое без изменения сечения заготовки в дробном режиме с единичной за цикл интенсивностью (e < 1), в силу своих техноло- гических особенностей − немонотонной знакопеременной пластической де- формации − способствует формированию особого, недостижимого традици- онными методами структурного состояния [6,7]. Физика и техника высоких давлений 2005, том 15, № 1 134 Такая структура с практически отсутствующей текстурированностью, с градиентом плотности дислокаций, регулярным чередованием малоразмер- ных областей с высокой и низкой плотностью дислокаций способствует вы- делению на границах субзерен дисперсных вторичных фаз, являющихся центрами закреплений квантов магнитного потока. С другой стороны, такая однородная дисперсная структура с малым уровнем микронапряжений обеспечивает удовлетворительную технологиче- скую пластичность, достаточную для передела заготовки в проволоку (изде- лие) и, следовательно, возможность реализации предлагаемого способа по- вышения сверхпроводящих характеристик. Другим значимым подходом в работе является применение на стадиях обра- ботки заготовки РКМУП длительных термообработок в температурном диапа- зоне, соответствующем двухфазной области диаграммы состояний сплава Nb−Ti. Благодаря этому ожидается формирование еще более благоприятного для повышения токонесущей способности структурно-фазового состояния с увеличенными объемным содержанием и плотностью выделений α-фазы. Основным направлением исследований является определение влияния деформации РКМУП и термообработки на фазовый состав и структурное состояние сверхпроводника из сплава Nb–Ti. Материалы и методы исследований В качестве объектов исследований в экспериментах использовали биме- таллические прутки сплава ниобий–титан (Nb–60 at.% Ti) в медной (МОб) матрице. Прутки из сплава 60Т, полученные горячим прессованием при 750°C, диаметром 15 mm подвергали РКМУП без изменения сечения заготовки по четырехканальной схеме деформации с углами пересечения каналов Q1 = Q3 = = 80° и Q2 = 70°, единичной за цикл интенсивностью деформации сдвига ∆Г = 1.42 и эквивалентной степенью деформации е = 0.82 [8]. Для целенаправленного формирования мелкодисперсной нетекстуриро- ванной структуры сплава в каждом последующем цикле прессования заго- товку переворачивали на 180° вокруг оси поперечного направления и пово- рачивали на 90° вокруг ее продольной оси. Давление прессования составля- ло 600−800 MPa. Накопление деформации при указанных выше условиях осуществляли повторением циклов прессования в интервале 4−8–12–16–20. Полная накопленная деформация составляла е = 16.4. Термостабильность структуры, сформированной в сплаве РКМУП с на- копленной е = 16.4, изучали при температурном воздействии в течение 1 h в диапазоне температур 300; 350; 400 и 450°C. Нагрев деформированных образцов с выдержкой длительностью от 1 до 47 h проводили в вакууме 10−5 mm Hg. Микроструктуру, тонкую структуру, физико-механические свойства сплава после деформационно-термической обработки исследовали методами Физика и техника высоких давлений 2005, том 15, № 1 135 оптической микроскопии, рентгеноструктурного анализа и микроинденти- рования. Химический состав изучали на растровом электронном микроскопе JSM-T300 с энергодисперсионной приставкой для локального анализа Link 860–500. Результаты и их обсуждение Результаты оптической микроскопии, рентгеновских исследований тон- кой структуры свидетельствуют о том, что в образцах, подвергнутых де- формации РКМУП в дробном режиме без изменения сечения заготовки, структура более однородная и мелкодисперсная, с более низкой степенью текстурированности, чем в случае обработки традиционным горячим прес- сованием. Характерные размеры элементов структуры (субзерен) составля- ют 100−200 nm в отличие от этой же характеристики ~ 1100 nm для горяче- прессованных образцов. Последующий нагрев с выдержкой при температуре 300−450°C не приво- дит к существенному изменению характерного размера структуры (субзе- рен) деформированного РКМУП сплава. Это можно объяснить тем, что по границам субзерен выделяются дисперсные частицы второй α-фазы, препят- ствующие их росту. Вместе с тем наблюдаемое уменьшение ширины рент- геновских линий и уровня микронапряжений ∆a/a свидетельствует об акти- визации полигонизации сплава в процессе термического воздействия в ука- занном диапазоне температур и снижении при этом плотности дислокаций в теле субзерен (рис. 1). 0 100 200 300 400 500 100 110 120 130 T, °C ∆a /a , 1 0–3 D ok r, n m 0.6 0.8 1.0 1.2 Результаты рентгеновских исследований показывают, что предваритель- ное воздействие РКМУП при полной структурной проработке материала по сечению и высоте заготовки привело к активизации зародышеобразования вторичных фаз и увеличению объемного содержания α-фазы до 3%. Соот- ветствующая структура с большой плотностью и содержанием мелкодис- персных частиц α-фазы формируется в процессе деформации и многократ- ных длительных промежуточных отжигов. На основании результатов рентгеноструктурного анализа и микроинден- тирования установлена оптимальная температура термообработки (400°С). Рис. 1. Термостабильность тон- кой структуры сплава 60Т, сформированной РКМУП Физика и техника высоких давлений 2005, том 15, № 1 136 Исследование микротвердости (рис. 2) деформированных образцов после нагрева при температурах в диапазоне 300−450°С позволяет косвенным об- разом оценить процессы, происходящие при распаде β-твердого раствора, и роль СМК-структуры, сформированной РКМУП. 0 100 200 300 400 1500 1600 1700 H µ, M Pa T, °C Увеличение температуры отжига для сплава в интервале двухфазной об- ласти диаграммы состояния приводит к повышению интенсивности процес- са распада с выделением второй фазы, образованию которой способствует сформированная в процессе РКМУП структура с высокой плотностью гра- ниц. Этим можно объяснить увеличение микротвердости с повышением температуры отжига вплоть до температуры 400°С. Превышение этой температуры приводит сплав данного состава в одно- фазную область. Уменьшение микронапряжений, разрушение оптимальной структуры не способствуют активному зародышеобразованию при медлен- ном охлаждении сплава из однофазной области. В связи с этим, как видно из рис. 2, микротвердость при температуре старения 450°C уменьшается. Эти изменения подтверждаются усилением или ослаблением на рентгенограм- мах линий α-фазы. На рис. 3 приведены результаты исследований влияния деформации РКМУП и последующей термообработки на изменения фазового состава сплавов 60Т. После проведения длительных (до 47 h) термообработок образ- цов, деформированных РКМУП, объемное содержание α-фазы при однород- ном распределении увеличивается от 3 до 9%. 0 10 20 30 40 50 0 2 4 6 8 10 2 1 τ, h n α , % Рис. 2. Величина микротвердости в зависимости от температуры отжига при выдержке 1 h Рис. 3. Зависимость объемного содер- жания α-фазы от длительности отжига при 400°C: 1 − исходный образец, 2 − обработанный РКМУП Физика и техника высоких давлений 2005, том 15, № 1 137 Зависимость количества α-фазы от увеличения длительности выдержки при температуре 400°C является немонотонной. Наличие двух участков воз- растания количества α-фазы, разделенных заметным минимумом, предпола- гает и отражает механизмы выделения и роста α-фазы. Вначале количество α-фазы возрастает, вероятно, за счет увеличения числа зародышей, которые образуются на дислокациях и практически не растут. Затем механизм исчер- пывается в связи с уменьшением плотности дислокаций в теле ячеек и обра- зованием более четкой ячеистой структуры. Минимум на зависимости коли- чества α-фазы от времени отжига в промежутке 3−5 h можно объяснить про- цессом растворения частиц с размером, меньшим критического, которые при уходе или аннигиляции дислокаций остались в объеме ячеек, не попав на субграницы, а стабильные зародыши еще не успели вырасти. Последующий значительный подъем объемного содержания α-фазы происходит в таком случае за счет линейного роста зародышей, закрепленных на субграницах. Резюмируя результат микроанализа сплава, можно отметить диффузион- ную природу фазовых превращений β→α в образцах, прошедших длитель- ную термообработку. Наблюдается перераспределение элементов Ti и Nb, сплав становится неоднородным по составу, формируются участки, обед- ненные Ti и обогащенные Nb. Количественная оценка фазовой неоднород- ности в сплаве 60Т на отожженных образцах (400°C, 47 h) показывает изме- нение состава до 7.5%, что соответствует образованию вторичных фаз. Выделение дисперсных частиц α-фазы и обеднение матрицы тита- ном вызывает изменение физиче- ских свойств. На рис. 4 приведены результаты измерений микротвер- дости деформированного РКМУП сплава в зависимости от длительно- сти выдержки при температуре 400°C, которые коррелируют с из- менениями количества α-фазы. Ве- личина микротвердости Hµ по сече- нию и высоте образца существенно не изменяется, неравномерность микротвердости (Hmax/Hav) составляет 1.06, что подтверждает полноту структурной проработки и однородность структурного состояния. Выводы 1. Эффективным методом воздействия на структуру и фазовый состав сплава на этапах получения прутковых заготовок для проволоки является холодная, немонотонная, знакопеременная, пластическая деформация спо- собом РКМУП без изменения сечения заготовки. Физическая основа воздей- ствия состоит в создании при обработке РКМУП более благоприятной структуры (мелкодисперсной, с большей плотностью границ зерен), что впо- Рис. 4. Влияние длительности термооб- работки на микротвердость 0 10 20 30 40 50 1500 1600 1700 1800 1900 τ, h H µ, M Pa Физика и техника высоких давлений 2005, том 15, № 1 138 следствии при прочих равных технологических условиях приводит к повы- шению содержания α-фазы в сплаве 60Т после длительных термообработок. 2. Термостабильность структуры, сформированной РКМУП, находится в диапазоне температур до 400°C. 3. Сочетанием различной по величине деформации РКМУП, температуры и длительности термообработки можно варьировать количество, размер и расположение выделений α-фазы в широких пределах. 1. А.Д. Никулин, В.П. Потанин, Н.А. Черноплеков и др., Сверхпроводящие мате- риалы 4, 5 (1977). 2. О.В. Шевякова, А.П. Голубь, В.Ф. Гогуля и др., ВАНТ. Сер. «Атомное материа- ловедение» вып. 1(7), 6 (1981). 3. Г.Ф. Тихинский, В.М. Ажажа, О.В. Черный и др., ВАНТ. Сер. «Атомное мате- риаловедение» вып. 1(7), 19 (1981). 4. А.Б. Дугадко, Е.А. Павловская, Б.А. Шевченко, О.Н. Миронова, О.В. Черный, Г.Е. Сторожилов, Н.Ф. Андриевская, Л.А. Удов, ФТВД 4, № 3−4, 107 (1994). 5. O.V. Cherney, G.P. Tichinskij, G.E. Storozhilov, Supercond. Science Technology 4, 318 (1991). 6. Н.И. Матросов, Л.Ф. Сенникова, Е.А. Павловская, А.Б. Дугадко, Э.А. Медвед- ская, Б.А. Шевченко, Металлофиз. новейшие технол. 25, 1321 (2003). 7. А.Б. Дугадко, Н.И. Матросов, В.Н. Варюхин, В.З. Спусканюк, В.А. Белошенко, Э.А. Медведская, А.А. Давиденко, Б.А. Шевченко, Патент Украины № 62615А, Бюл. № 12 (2003). 8. В.З. Спусканюк, А.Б. Дугадко, В.М. Коваленко, Н.И. Матросов, А.В. Спусканюк, Б.А. Шевченко, ФТВД 13, № 3, 85 (2003). V.Z. Spuskanyuk, E.A. Pavlovskaya, V.V. Chishko, V.Yu. Dmitrenko, L.F. Sennikova, N.I. Matrosov INFLUENCE OF DEFORMATION BY EQUAL-CHANNEL MULTIPLE- ANGLE PRESSING AND OF DURABLE THERMAL TREATMENT ON PHASE COMPOSITION OF Nb−Ti ALLOY A possibility of improvement of functional properties of niobium−titanium alloy at the expense of deformation by the equal-channel multiple-angle pressing (ECMAP) and of a durable thermal treatment has been investigated. The application of ECMAP results in activization of secondary α-phase nucleation and in the increase of content by volume to about 3%. After a durable (~ 47 h) thermal treatment, the quantity of α-phase increases from 3 to 9 %. Fig. 1. Thermal stability of the 60T-alloy fine structure formed by ECMAP Fig. 2. Value of microhardness depending on the annealing temperature for 1 h holding Fig. 3. Dependence of α-phase content by volume on the duration of annealing at 400°C: 1 − initial sample, 2 − ECMAP-treated one Fig. 4. Influence of thermal-treatment duration on microhardness
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-70123
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 0868-5924
language Russian
last_indexed 2025-12-02T14:08:57Z
publishDate 2005
publisher Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
record_format dspace
spelling Спусканюк, В.З.
Павловская, Е.А.
Чишко, В.В.
Дмитренко, В.Ю.
Сенникова, Л.Ф.
Матросов, Н.И.
2014-10-28T20:09:26Z
2014-10-28T20:09:26Z
2005
Влияние деформации равноканальным многоугловым прессованием и длительной термообработки на фазовый состав сплава Nb–Ti / В.З. Спусканюк, Е.А. Павловская, В.В. Чишко, В.Ю. Дмитренко, Л.Ф. Сенникова, Н.И. Матросов // Физика и техника высоких давлений. — 2005. — Т. 15, № 1. — С. 133-138. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
0868-5924
PACS: 81.40.Ef, 61.72.Mm
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70123
Исследована возможность повышения функциональных свойств сплава ниобий−титан путем деформации равноканальным многоугловым прессованием (РКМУП) и длительной термообработки. Применение РКМУП приводит к активизации зародышеобразования вторичной α-фазы и увеличению объемного содержания до ~ 3%. После длительной (~ 47 h) термообработки количество α-фазы увеличивается с 3 до 9%.
A possibility of improvement of functional properties of niobium−titanium alloy at the expense of deformation by the equal-channel multiple-angle pressing (ECMAP) and of a durable thermal treatment has been investigated. The application of ECMAP results in activization of secondary α-phase nucleation and in the increase of content by volume to about 3%. After a durable (~ 47 h) thermal treatment, the quantity of α-phase increases from 3 to 9 %.
ru
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
Физика и техника высоких давлений
Влияние деформации равноканальным многоугловым прессованием и длительной термообработки на фазовый состав сплава Nb–Ti
Вплив деформації рівноканальним багатокутовим пресуванням і тривалої термообробки на фазовий склад сплаву Nb–Ti
Influence of deformation by equal-channel multiple-angle pressing and of durable thermal treatment on phase composition of Nb−Ti alloy
Article
published earlier
spellingShingle Влияние деформации равноканальным многоугловым прессованием и длительной термообработки на фазовый состав сплава Nb–Ti
Спусканюк, В.З.
Павловская, Е.А.
Чишко, В.В.
Дмитренко, В.Ю.
Сенникова, Л.Ф.
Матросов, Н.И.
title Влияние деформации равноканальным многоугловым прессованием и длительной термообработки на фазовый состав сплава Nb–Ti
title_alt Вплив деформації рівноканальним багатокутовим пресуванням і тривалої термообробки на фазовий склад сплаву Nb–Ti
Influence of deformation by equal-channel multiple-angle pressing and of durable thermal treatment on phase composition of Nb−Ti alloy
title_full Влияние деформации равноканальным многоугловым прессованием и длительной термообработки на фазовый состав сплава Nb–Ti
title_fullStr Влияние деформации равноканальным многоугловым прессованием и длительной термообработки на фазовый состав сплава Nb–Ti
title_full_unstemmed Влияние деформации равноканальным многоугловым прессованием и длительной термообработки на фазовый состав сплава Nb–Ti
title_short Влияние деформации равноканальным многоугловым прессованием и длительной термообработки на фазовый состав сплава Nb–Ti
title_sort влияние деформации равноканальным многоугловым прессованием и длительной термообработки на фазовый состав сплава nb–ti
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70123
work_keys_str_mv AT spuskanûkvz vliâniedeformaciiravnokanalʹnymmnogouglovympressovaniemidlitelʹnoitermoobrabotkinafazovyisostavsplavanbti
AT pavlovskaâea vliâniedeformaciiravnokanalʹnymmnogouglovympressovaniemidlitelʹnoitermoobrabotkinafazovyisostavsplavanbti
AT čiškovv vliâniedeformaciiravnokanalʹnymmnogouglovympressovaniemidlitelʹnoitermoobrabotkinafazovyisostavsplavanbti
AT dmitrenkovû vliâniedeformaciiravnokanalʹnymmnogouglovympressovaniemidlitelʹnoitermoobrabotkinafazovyisostavsplavanbti
AT sennikovalf vliâniedeformaciiravnokanalʹnymmnogouglovympressovaniemidlitelʹnoitermoobrabotkinafazovyisostavsplavanbti
AT matrosovni vliâniedeformaciiravnokanalʹnymmnogouglovympressovaniemidlitelʹnoitermoobrabotkinafazovyisostavsplavanbti
AT spuskanûkvz vplivdeformacíírívnokanalʹnimbagatokutovimpresuvannâmítrivaloítermoobrobkinafazoviiskladsplavunbti
AT pavlovskaâea vplivdeformacíírívnokanalʹnimbagatokutovimpresuvannâmítrivaloítermoobrobkinafazoviiskladsplavunbti
AT čiškovv vplivdeformacíírívnokanalʹnimbagatokutovimpresuvannâmítrivaloítermoobrobkinafazoviiskladsplavunbti
AT dmitrenkovû vplivdeformacíírívnokanalʹnimbagatokutovimpresuvannâmítrivaloítermoobrobkinafazoviiskladsplavunbti
AT sennikovalf vplivdeformacíírívnokanalʹnimbagatokutovimpresuvannâmítrivaloítermoobrobkinafazoviiskladsplavunbti
AT matrosovni vplivdeformacíírívnokanalʹnimbagatokutovimpresuvannâmítrivaloítermoobrobkinafazoviiskladsplavunbti
AT spuskanûkvz influenceofdeformationbyequalchannelmultipleanglepressingandofdurablethermaltreatmentonphasecompositionofnbtialloy
AT pavlovskaâea influenceofdeformationbyequalchannelmultipleanglepressingandofdurablethermaltreatmentonphasecompositionofnbtialloy
AT čiškovv influenceofdeformationbyequalchannelmultipleanglepressingandofdurablethermaltreatmentonphasecompositionofnbtialloy
AT dmitrenkovû influenceofdeformationbyequalchannelmultipleanglepressingandofdurablethermaltreatmentonphasecompositionofnbtialloy
AT sennikovalf influenceofdeformationbyequalchannelmultipleanglepressingandofdurablethermaltreatmentonphasecompositionofnbtialloy
AT matrosovni influenceofdeformationbyequalchannelmultipleanglepressingandofdurablethermaltreatmentonphasecompositionofnbtialloy