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
Дата:	2005
Автори:	Спусканюк, В.З., Павловская, Е.А., Чишко, В.В., Дмитренко, В.Ю., Сенникова, Л.Ф., Матросов, Н.И.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України 2005
Назва видання:	Физика и техника высоких давлений
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

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-70123
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-701232025-02-10T01:44:52Z 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 Спусканюк, В.З. Павловская, Е.А. Чишко, В.В. Дмитренко, В.Ю. Сенникова, Л.Ф. Матросов, Н.И. 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 %. 2005 Article 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 ru Физика и техника высоких давлений application/pdf 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	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%.
format	Article
author	Спусканюк, В.З. Павловская, Е.А. Чишко, В.В. Дмитренко, В.Ю. Сенникова, Л.Ф. Матросов, Н.И.
spellingShingle	Спусканюк, В.З. Павловская, Е.А. Чишко, В.В. Дмитренко, В.Ю. Сенникова, Л.Ф. Матросов, Н.И. Влияние деформации равноканальным многоугловым прессованием и длительной термообработки на фазовый состав сплава Nb–Ti Физика и техника высоких давлений
author_facet	Спусканюк, В.З. Павловская, Е.А. Чишко, В.В. Дмитренко, В.Ю. Сенникова, Л.Ф. Матросов, Н.И.
author_sort	Спусканюк, В.З.
title	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_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_sort	влияние деформации равноканальным многоугловым прессованием и длительной термообработки на фазовый состав сплава nb–ti
publisher	Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
publishDate	2005
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70123
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.
series	Физика и техника высоких давлений
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
first_indexed	2025-12-02T14:08:57Z
last_indexed	2025-12-02T14:08:57Z
_version_	1850405853865181184
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

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

Репозитарії

Схожі ресурси