CC BY
1ВЛИЯНИЕ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ НА МИКРОСТРУКТУРУ И СВОЙСТВА СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛИДА
ТИТАНА
Лотков А.И.
Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск, Россия
Известно, что измельчение зёренно-субзёренной структуры металлов и сплавов методами интенсивной (мегапластической) деформации (ИПД) может существенно улучшать их физико-механические свойства. Особый интерес в этом отношении представляют сплавы на основе никелида титана, которые являются яркими представителями интеллектуальных материалов, проявляющих эффекты памяти формы и сверхэластичности. В основе этих эффектов лежат термоупругие мартенситные превращения (МП). В результате ряда исследований изменения микроструктуры этих сплавов после ИПД методами равноканально-углового прессования (РКУП), ковки с переменой оси деформирования (abc прессования) и прокатки при различных температурах деформирования установлены закономерности и особенности формирования в них зёренно-субзёренной структуры. Исследования методами оптической, просвечивающей и растровой электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа, в том числе с использованием высокотемпературной камеры, аннигиляционной спекроскопии времени жизни позитронов с учётом литературных данных дали возможность развить представления о процессах, которые происходят в этих сплавах при ИПД. C увеличением деформации методами ИПД на разных масштабных уровнях наблюдается уменьшение зёрен-субзёрен сплавов: уменьшается максимальный размер крупных зёрен, увеличивается доля субмикро- и нанокристаллической фракций. Установлено, например, что при abc прессовании при T < 673 K уже после заданной образцам истинной деформации e = 1.0 наблюдается резкое (на порядок) уменьшение среднего размера зёрен-субзёрен. При этом также на порядок увеличивается плотность дислокаций и на несколько порядков возрастает концентрация вакансий (при определённых условиях формируются комплексы из дивакансий). При дальнейшем увеличении abc деформации до e = 9^10 процесс измельчения зёрен-субзёрен продолжается, но более медленно, плотность дислокаций увеличивается в два раза. Средняя величина зёрен-субзёрен после abc прессования даже при 573 K составляет около 130 нм, а их минимальная величина достигает 20 нм. То же самое показывает и анализ результатов по измельчению зёрен-субзёрен в двойных сплавах на основе никелида титана, которые получены нами и другими исследователями методом РКУП под углами 900 и 1100. Проанализированы механизмы измельчения зёрен-субзёрен под воздействием ИПД в сплавах на основе никелида титана. Нами обнаружено, что РКУ и abc прессование при T>723 K не влияет на температуры МП, что связывается с активными процессами возврата. Установлено также, что задание abc деформации образцам сплава Ti49,8Ni50,2 (ат.%) e = 1.0^2.0 при T=723 K приводит к понижению температуры начала МП при их охлаждении (Mh) и при дальнейшем увеличении e Mh изменяется слабо. Проанализированы закономерности и особенности изменения пределов текучести и прочности образцов, а также неупругих свойств (эффектов памяти формы и сверхэластичности) сплавов на основе никелида титана в зависимости от средней величины зёрен-субзёрен. Отмечены трудности в определении величины реального (условного) предела текучести в этом классе материалов и показаны пути их преодоления.
Работа выполнена по государственному заданию ИФПМ СО РАН, проект номер FWR W- 2021-0004.
