Взаимодействие дислокаций в процессе двойникования в титане ВТ1-0, прошедшего закалку от высоких температур Текст научной статьи по специальности «Физика»

УДК 539.3

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ДИСЛОКАЦИЙ В ПРОЦЕССЕ ДВОЙНИКОВАНИЯ В ТИТАНЕ ВТ1-0, ПРОШЕДШЕГО ЗАКАЛКУ ОТ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР

© Н.В. Камышанченко1*, И.С. Никулин1*, Д.П. Кузнецов1*,

М.С. Кунгурцев1*, И.М. Неклюдов2*, О.И. Волчок2*

^ Белгородский государственный университет, г. Белгород, Россия 2) ННЦ «Харьковский физико-технический институт», г. Харьков, Украина, e-mail: nikulin@bsu.edu.ru

Ключевые слова: титан; закалка; дефекты; двойникование; скольжение; дислокации; структура; механические свойства.

В работе исследуется процесс двойникования в закаленном титане ВТ1-0. Анализируется влияние закалочных дефектов на развитие двойников и изменение прочностных характеристик исследуемого титана.

Несмотря на несомненный прогресс в понимании механизмов чистого двойникования, в области объяснения деформационного двойникования металлов имеется целый ряд нерешенных проблем, связанных, прежде всего, с взаимодействием двойникующих дислокаций с дефектами структуры [1, 2].

Титан в состоянии поставки прокатывался при 500 °С до є = 75 % и отжигался в вакууме при 700 °С. Вырезанные из заготовок электроэрозионным способом образцы составили первую партию.

Прокатанные образцы с остаточной деформацией

є = 75 % и нагретые в вакууме до 1100 °С с последующим охлаждением в воде при 20 °С составили вторую партию.

Рентгеноструктурный анализ показал, что титан ВТ1-0 в состояние поставки, после горячей прокатки при 500 °С до є = 75 % и закалки от 1100 °С в воду при 20 °С, представляет собой стабильную а-модифика-цию, имеющую ГПУ-решетку. Микроструктура закаленного титана отличается неоднородной структурой по мере уменьшения скорости закалки с проникновением вглубь образца (рис. 1).

а)

б)

в)

д)

Рис. 1. Микроструктура титана, закаленного от 1100°С в воду а) - общий вид; б, в, г, д - микроструктура выделенных мест из общего вида

Нлі dness (HV ОЛ)

Кол-во О 2 4 5 8 to 12 14

а)

Рис. 2. Микротвердость титана после закалки (а) и после горячей

Если в образцах, прошедших горячую прокатку, микротвердость, в основном, зависит от степени деформации и последующего отжига, то в закаленном образце микротвердость зависит от удаления от поверхности образца (рис. 2), т. е. от скорости закалки.

Образованные концентрированной нагрузкой механические двойники в образцах, деформированных прокаткой и закаленных от высоких температур, отличаются друг от друга не только геометрическими размерами, но и конфигурацией двойниковой границы.

Состояние поверхности титана в зоне двойникова-ния после травления отожженных и закаленных образцов существенно отличается: на границе двойника и базисной прослойки за двойником в отожженном образце имеется глубоко протравленная область, в то время как в закаленном образце наблюдается более равномерная протравленность в материнской плоскости, соприкасающаяся с полосами сброса.

Дислокации, осуществляющие скольжение, останавливаются на границе двойникующей прослойки и параллельных плоскостей (0001), вызывая изменение рельефа за границей двойниковой прослойки. Именно в этой материнской области происходит сильное растравливание, что говорит о наличии здесь повышенного внутреннего напряжения [3].

Увеличение плотности дефектов в объеме кристалла закалкой от высоких температур приводит к свободному выходу двойникующих дислокаций на поверхность кристалла и не создает значительных внутренних концентрированных напряжений на границе двойниковой прослойки.

В результате таких процессов состояние материнской области на границе механического двойника и в материнской области за двойникующей плоскостью имеет более равномерную и не глубокую протравлен-ность, что позволяет утверждать о релаксирующем

б)

окатки и неполного отжига (б)

действии закалочных дефектов в области образования двойника. Однако в местах сброса соприкасающаяся плоскость подвержена искажению, что приводит к образованию внутренних напряжений, где и наблюдается протравленность титана.

ЛИТЕРАТУРА

1. Лаврентьев Ф.Ф., Владимиров В.А. О роли дислокаций леса в пластической деформации монокристаллов цинка // ФММ. 1970. Т. 29. С. 150-156.

2. Лаврентьев Ф.Ф. Взаимодействие дислокаций в цинке, висмуте и сурьме при двойниковании // ФММ. 1964. Т. 18. Вып. 3. С. 428436.

3. Лаврентьев Ф.Ф., Старцев В.И. О структуре области аккомодации в монокристаллах цинка и висмута // ФММ. 1962. Т. 13. № 3. С. 441-450.

БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена в центре коллективного пользования БелГУ (при поддержке ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг. государственный контракт № П2275 от 13 ноября 2009 г.) и в ННЦ ХФТИ АН, Украина в соответствии с договором между БелГУ и ННЦ ХФТИ.

Поступила в редакцию 15 апреля 2010 г.

Kamyshanchenko N.V., Nikulin I.S., Kuznetsov D.P., Kun-gurtsev M.S., Neklyudov I.M., Volchok O.I. The interaction of dislocations in the process of twinning in titanium VT1-0, after hardening by high temperatures.

This work shows the process of twinning in titanium VT1-0 after hardening by high temperatures. Also it is analyzed influence of hardening defects on twins’ development and changes in strength characteristics of investigated material.

Key words: titanium; hardening; defects; twinning; slip; dislocations; structure; mechanical properties.

9З0