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...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Физика и техника высоких давлений
Дата:2008
Автори: Белошенко, В.А., Матросов, Н.И., Чишко, В.В., Павловская, Е.А., Сенникова, Л.Ф., Медведская, Э.А.
Формат: Стаття
Мова:Російська
Опубліковано: Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України 2008
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70406
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: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.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1859629934986657792
author Белошенко, В.А.
Матросов, Н.И.
Чишко, В.В.
Павловская, Е.А.
Сенникова, Л.Ф.
Медведская, Э.А.
author_facet Белошенко, В.А.
Матросов, Н.И.
Чишко, В.В.
Павловская, Е.А.
Сенникова, Л.Ф.
Медведская, Э.А.
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.
collection DSpace DC
container_title Физика и техника высоких давлений
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. 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.
first_indexed 2025-12-07T13:10:46Z
format Article
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
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-70406
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 0868-5924
language Russian
last_indexed 2025-12-07T13:10:46Z
publishDate 2008
publisher Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
record_format dspace
spelling Белошенко, В.А.
Матросов, Н.И.
Чишко, В.В.
Павловская, Е.А.
Сенникова, Л.Ф.
Медведская, Э.А.
2014-11-04T15:22:18Z
2014-11-04T15:22:18Z
2008
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
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70406
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.
ru
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
Физика и техника высоких давлений
Фазовый состав, структура и свойства сплава ниобий–титан после комбинированной пластической деформации и длительной термообработки
Фазовий склад, структура та властивості сплаву ніобій-титан після комбінованої пластичної деформації і тривалої термообробки
Phase composition, structure and properties of niobium−titanium alloy undergone plastic deformation combined with durable thermal treatment
Article
published earlier
spellingShingle 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.
title Фазовый состав, структура и свойства сплава ниобий–титан после комбинированной пластической деформации и длительной термообработки
title_alt Фазовий склад, структура та властивості сплаву ніобій-титан після комбінованої пластичної деформації і тривалої термообробки
Phase composition, structure and properties of niobium−titanium alloy undergone plastic deformation combined with durable thermal treatment
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_short 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
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70406
work_keys_str_mv AT belošenkova fazovyisostavstrukturaisvoistvasplavaniobiititanposlekombinirovannoiplastičeskoideformaciiidlitelʹnoitermoobrabotki
AT matrosovni fazovyisostavstrukturaisvoistvasplavaniobiititanposlekombinirovannoiplastičeskoideformaciiidlitelʹnoitermoobrabotki
AT čiškovv fazovyisostavstrukturaisvoistvasplavaniobiititanposlekombinirovannoiplastičeskoideformaciiidlitelʹnoitermoobrabotki
AT pavlovskaâea fazovyisostavstrukturaisvoistvasplavaniobiititanposlekombinirovannoiplastičeskoideformaciiidlitelʹnoitermoobrabotki
AT sennikovalf fazovyisostavstrukturaisvoistvasplavaniobiititanposlekombinirovannoiplastičeskoideformaciiidlitelʹnoitermoobrabotki
AT medvedskaâéa fazovyisostavstrukturaisvoistvasplavaniobiititanposlekombinirovannoiplastičeskoideformaciiidlitelʹnoitermoobrabotki
AT belošenkova fazoviiskladstrukturatavlastivostísplavuníobíititanpíslâkombínovanoíplastičnoídeformacííítrivaloítermoobrobki
AT matrosovni fazoviiskladstrukturatavlastivostísplavuníobíititanpíslâkombínovanoíplastičnoídeformacííítrivaloítermoobrobki
AT čiškovv fazoviiskladstrukturatavlastivostísplavuníobíititanpíslâkombínovanoíplastičnoídeformacííítrivaloítermoobrobki
AT pavlovskaâea fazoviiskladstrukturatavlastivostísplavuníobíititanpíslâkombínovanoíplastičnoídeformacííítrivaloítermoobrobki
AT sennikovalf fazoviiskladstrukturatavlastivostísplavuníobíititanpíslâkombínovanoíplastičnoídeformacííítrivaloítermoobrobki
AT medvedskaâéa fazoviiskladstrukturatavlastivostísplavuníobíititanpíslâkombínovanoíplastičnoídeformacííítrivaloítermoobrobki
AT belošenkova phasecompositionstructureandpropertiesofniobiumtitaniumalloyundergoneplasticdeformationcombinedwithdurablethermaltreatment
AT matrosovni phasecompositionstructureandpropertiesofniobiumtitaniumalloyundergoneplasticdeformationcombinedwithdurablethermaltreatment
AT čiškovv phasecompositionstructureandpropertiesofniobiumtitaniumalloyundergoneplasticdeformationcombinedwithdurablethermaltreatment
AT pavlovskaâea phasecompositionstructureandpropertiesofniobiumtitaniumalloyundergoneplasticdeformationcombinedwithdurablethermaltreatment
AT sennikovalf phasecompositionstructureandpropertiesofniobiumtitaniumalloyundergoneplasticdeformationcombinedwithdurablethermaltreatment
AT medvedskaâéa phasecompositionstructureandpropertiesofniobiumtitaniumalloyundergoneplasticdeformationcombinedwithdurablethermaltreatment