О ВЛИЯНИИ СКОРОСТИ ДЕФОРМИРОВАНИЯ НА МЕХАНИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ СПЛАВА ТИТАНА TI-3,5AL-1,1ZR-2,5V ПРИ РАСТЯЖЕНИИ


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Изучена скоростная зависимость деформационного поведения образцов круглого сечения, приготовленных из сплава Ti-3,5Al-1,1Zr-2,5V, в условиях одноосного растяжения при комнатной температуре. Образцы длиной 200 мм были разделены на три группы по пять штук в каждой. Первая группа образцов была испытана при скорости перемещения траверсы 0,05 мм/мин, вторая группа - при скорости 5 мм/мин, третья группа - при скорости 500 мм/мин. Аттестация микроструктуры титанового сплава в недеформированном состоянии показала, что средний размер зерен α-фазы титана был около 7 мкм, а межзеренные границы преимущественно больше угловые, т. е. соседние зерна разориентированы более чем на 15°. Проведение механических испытаний показало, что характер деформационного поведения титанового сплава не зависит от скорости нагружения. Несмотря на это, с увеличением скорости деформирования возрастали пределы текучести и прочности, тогда как величина полной деформации снижалась. В месте разрушения образцов наблюдалась шейка. Коэффициент сужения не зависел от скорости растяжения. Качественных изменений в характере механического поведения и в морфологии поверхности изломов образцов (присущий вязкому разрушению чашечный излом) не наблюдалось. Увеличение деформируемости образцов со снижением скорости растяжения подтверждается исследованиями микроструктуры образцов. Ширина дифракционных пиков образцов, испытанных с меньшей скоростью, была больше. Флуктуация полученных значений ширины дифракционных линий относительно аппроксимирующей прямой свидетельствует о скоростной чувствительности зерен «твердых» и «мягких» ориентировок. Это указывает на существование последовательности активации систем скольжения. Так, в первую очередь нагружаются «мягкие» зерна, благоприятно ориентированные для легкого призматического скольжения в плоскостях (100) и (110). Далее происходит их упрочнение, что способствует перераспределению нагрузки на «твердые» зерна с базисными нормалями, близкими к оси нагружения, которые на начальном этапе деформировались упруго.

Об авторах

Т. П. Толмачев

Институт физики металлов Уральского отделения Российской академии наук; Уральский федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: dmitry.zaytsev@urfu.ru
ORCID iD: 0000-0001-9073-4507

кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории физики высоких давлений;

научный сотрудник кафедры «Физика конденсированного состояния и наноразмерных систем» Института естественных наук и математики

Россия

Д. В. Зайцев

Уральский федеральный университет; Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук

Email: dmitry.zaytsev@urfu.ru
ORCID iD: 0000-0002-8045-5309

доктор физико-математических наук, доцент кафедры «Физика конденсированного состояния и наноразмерных систем»;

ведущий научный сотрудник лаборатории «Медицинское материаловедение и биокерамика»

Россия

Р. Р. Якупов

Уральский федеральный университет

Email: dmitry.zaytsev@urfu.ru

младший научный сотрудник кафедры «Физика конденсированного состояния и наноразмерных систем» Института естественных наук и математики

Россия

Г. П. Панфилов

Уральский федеральный университет

Email: dmitry.zaytsev@urfu.ru
ORCID iD: 0000-0002-5757-3374

магистрант, лаборант кафедры «Физика конденсированного состояния и наноразмерных систем» Института естественных наук и математики

Россия

П. Е. Панфилов

Уральский федеральный университет

Email: dmitry.zaytsev@urfu.ru
ORCID iD: 0000-0001-9068-049X

доктор физико-математических наук, профессор кафедры «Физика конденсированного состояния и наноразмерных систем» Института естественных наук и математики

Россия

Список литературы

  1. Singh G., Ramamurty U. Boron modified titanium alloys // Progress in Materials Science. 2020. Vol. 111. P. 100653.
  2. Wu Z., Zhang Y.-W., Jhon M.H, Gao H., Srolovitz D.J. Nanowire Failure: Long = brittle and short = ductile // Nano Letters. 2012. Vol. 12. № 2. P. 910-914.
  3. Hémery S., Villechaise P. Investigation of Size Effects in Slip Strength of Titanium Alloys: α Nodule Size Dependence of the Critical Resolved Shear Stress // Metallurgical and Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science. 2018. Vol. 49. № 10. P. 4394-4397.
  4. Zhang J., Li X., Xu D., Yang R. Recent progress in the simulation of microstructure evolution in titanium alloys // Progress in Natural Science: Materials International. 2019. Vol. 29. № 3. P. 295-304.
  5. Patnaik S.N., Hopkins D.A. Strength of materials: a unified theory. Amsterdam: Elsevier, 2004. 750 p.
  6. Smallman R.E., Bishop R.J. Modern physical metallurgy and materials engineering. Oxford: Butterworth-Heinemann, 1999. 438 p.
  7. Campbell J. Castings. Oxford: Butterworth-Heinemann, 2003. 335 p.
  8. Thompson R.P., Clegg W.J. Predicting whether a material is ductile or brittle // Current Opinion in Solid State and Materials Science. 2018. Vol. 22. № 3. P. 100-108.
  9. Falodun O.E., Obadele B.A., Oke S.R., Okoro A.M., Olubambi P.A. Titanium-based matrix composites reinforced with particulate, microstructure, and mechanical properties using spark plasma sintering technique: a review // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2019. Vol. 102. № 5-8. P. 1689-1701.
  10. Argon A.S. Strengthening Mechanisms in Crystal Plasticity. Oxford: Oxford University Press, 2007. 207 р.
  11. Anderson P.M., Rice J.R. Dislocation Emission from Cracks in Crystals or along Crystal Interfaces // Scripta Metallurgica. 1986. Vol. 20. № 11. P. 1567-1472.
  12. Eylon D., Fujishiro S., Postans H.J., Froes F.H. High-temperature titanium alloys - A Review // JOM. 1984. Vol. 36. № 11. P. 55-62.
  13. Swinburne T.D., Dudarev S.L., Sutton A.P. Classical Mobility of Highly Mobile Crystal Defects // Physical Review Letters. 2014. Vol. 113. № 21. P. 215501.
  14. Ohr S.M. An electron-microscopy study of crack tip deformation and its impact on the dislocation theory of fracture // Materials Science and Engineering. 1985. Vol. 72. № 1. P. 1-35.
  15. Rajadurai M., Raja Annamalai A. Effect of various sintering methods on microstructures and mechanical properties of titanium and its alloy (Ti-Al-V-X): A review // Russian Journal of Non-ferrous Metals. 2017. Vol. 58. № 4. P. 434-448.
  16. Lee T.C., Robertson I.M., Birnbaum H.K. TEM in situ deformation study of the interaction of lattice dislocations with grain boundaries in metals // Philosophical Magazine A: Physics of Condensed Matter, Structure, Defects and Mechanical. 1990. Vol. 62. № 1. P. 131-153.
  17. Kacher J., Robertson I.M. In situ and tomographic analysis of dislocation / grain boundary interactions in α-titanium // Philosophical Magazine. 2014. Vol. 94. № 8. P. 814-829.
  18. Moussa C., Bernacki M., Besnard R., Bozzolo N. Statistical analysis of dislocations and dislocation boundaries from EBSD data // Ultramicroscopy. 2017. Vol. 179. P. 63-72.
  19. Иванов А.Н., Расторгуев Л.Н., Скаков Ю.А., Уманский Я.С. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. М.: Металлургия, 1982. 632 с.
  20. Niezgoda S.R., Kanjarla A.K., Beyerlein I.J., Tome C.N. Stochastic modeling of twin nucleation in polycrystals: an application in hexagonal close-packed metals // International Journal of Plasticity. 2014. Vol. 56. P. 119-138.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© ,



Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах