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...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Физика и техника высоких давлений |
|---|---|
| Дата: | 2008 |
| Автори: | , , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2008
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70461 |
| 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| _version_ | 1860242470932054016 |
|---|---|
| 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. |
| 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. |
| 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. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физика и техника высоких давлений |
| 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.
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.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:31:35Z |
| format | Article |
| 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 (□)
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-70461 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0868-5924 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:31:35Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Тихоновский, М.А. Кисляк, И.Ф. Волчок, О.И. Рудычева, Т.Ю. Яровой, В.Г. Кузьмин, А.В. Камышанченко, Н.В. Никулин, И.С. 2014-11-06T18:06:35Z 2014-11-06T18:06:35Z 2008 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 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70461 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. ru Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України Физика и техника высоких давлений Физико-механические свойства титана после интенсивной пластической деформации волочением в криогенных (77 K) условиях Фізико-механічні властивості титану після інтенсивної пластичної деформації волочінням у кріогенних (77 K) умовах Physical and mechanical properties of titanium after severe plastic deformation through drawing in cryogenic (77 K) environment Article published earlier |
| spellingShingle | 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. |
| title | Физико-механические свойства титана после интенсивной пластической деформации волочением в криогенных (77 K) условиях |
| title_alt | Фізико-механічні властивості титану після інтенсивної пластичної деформації волочінням у кріогенних (77 K) умовах Physical and mechanical properties of titanium after severe plastic deformation through drawing in cryogenic (77 K) environment |
| 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_short | 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 |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70461 |
| work_keys_str_mv | AT tihonovskiima fizikomehaničeskiesvoistvatitanaposleintensivnoiplastičeskoideformaciivoločeniemvkriogennyh77kusloviâh AT kislâkif fizikomehaničeskiesvoistvatitanaposleintensivnoiplastičeskoideformaciivoločeniemvkriogennyh77kusloviâh AT volčokoi fizikomehaničeskiesvoistvatitanaposleintensivnoiplastičeskoideformaciivoločeniemvkriogennyh77kusloviâh AT rudyčevatû fizikomehaničeskiesvoistvatitanaposleintensivnoiplastičeskoideformaciivoločeniemvkriogennyh77kusloviâh AT ârovoivg fizikomehaničeskiesvoistvatitanaposleintensivnoiplastičeskoideformaciivoločeniemvkriogennyh77kusloviâh AT kuzʹminav fizikomehaničeskiesvoistvatitanaposleintensivnoiplastičeskoideformaciivoločeniemvkriogennyh77kusloviâh AT kamyšančenkonv fizikomehaničeskiesvoistvatitanaposleintensivnoiplastičeskoideformaciivoločeniemvkriogennyh77kusloviâh AT nikulinis fizikomehaničeskiesvoistvatitanaposleintensivnoiplastičeskoideformaciivoločeniemvkriogennyh77kusloviâh AT tihonovskiima fízikomehaníčnívlastivostítitanupíslâíntensivnoíplastičnoídeformacíívoločínnâmukríogennih77kumovah AT kislâkif fízikomehaníčnívlastivostítitanupíslâíntensivnoíplastičnoídeformacíívoločínnâmukríogennih77kumovah AT volčokoi fízikomehaníčnívlastivostítitanupíslâíntensivnoíplastičnoídeformacíívoločínnâmukríogennih77kumovah AT rudyčevatû fízikomehaníčnívlastivostítitanupíslâíntensivnoíplastičnoídeformacíívoločínnâmukríogennih77kumovah AT ârovoivg fízikomehaníčnívlastivostítitanupíslâíntensivnoíplastičnoídeformacíívoločínnâmukríogennih77kumovah AT kuzʹminav fízikomehaníčnívlastivostítitanupíslâíntensivnoíplastičnoídeformacíívoločínnâmukríogennih77kumovah AT kamyšančenkonv fízikomehaníčnívlastivostítitanupíslâíntensivnoíplastičnoídeformacíívoločínnâmukríogennih77kumovah AT nikulinis fízikomehaníčnívlastivostítitanupíslâíntensivnoíplastičnoídeformacíívoločínnâmukríogennih77kumovah AT tihonovskiima physicalandmechanicalpropertiesoftitaniumaftersevereplasticdeformationthroughdrawingincryogenic77kenvironment AT kislâkif physicalandmechanicalpropertiesoftitaniumaftersevereplasticdeformationthroughdrawingincryogenic77kenvironment AT volčokoi physicalandmechanicalpropertiesoftitaniumaftersevereplasticdeformationthroughdrawingincryogenic77kenvironment AT rudyčevatû physicalandmechanicalpropertiesoftitaniumaftersevereplasticdeformationthroughdrawingincryogenic77kenvironment AT ârovoivg physicalandmechanicalpropertiesoftitaniumaftersevereplasticdeformationthroughdrawingincryogenic77kenvironment AT kuzʹminav physicalandmechanicalpropertiesoftitaniumaftersevereplasticdeformationthroughdrawingincryogenic77kenvironment AT kamyšančenkonv physicalandmechanicalpropertiesoftitaniumaftersevereplasticdeformationthroughdrawingincryogenic77kenvironment AT nikulinis physicalandmechanicalpropertiesoftitaniumaftersevereplasticdeformationthroughdrawingincryogenic77kenvironment |