Научная статья на тему 'ВЛИЯНИЕ НАСЫЩЕНИЯ ВОДОРОДОМ И ОБЛУЧЕНИЯ ИОНИЗИРУЮЩИМ ИЗЛУЧЕНИЕМ НА СТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СУБМИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО СПЛАВА Ti-6Al-4V'

ВЛИЯНИЕ НАСЫЩЕНИЯ ВОДОРОДОМ И ОБЛУЧЕНИЯ ИОНИЗИРУЮЩИМ ИЗЛУЧЕНИЕМ НА СТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СУБМИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО СПЛАВА Ti-6Al-4V Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
359
60
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТИТАНОВЫЕ СПЛАВЫ / СУБМИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ / ВЫХОД ВОДОРОДА / ИОНИЗИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Никитенков Н. Н., Кудрявцева Е. Н., Чернов И. П., Тюрин Ю. И., Грабовецкая Г. П.

На примере титанового сплава Ti-6Al-4V (ВТ-6) проведены исследования влияния насыщения водородом на деформационное поведение и механические свойства двухфазных титановых сплавов в субмикрокристаллическом состоянии в интервале температур 773...1023 К. Исследовано влияние режимов электронного облучения на выход водорода из субмикрокристаллического сплава Ti-6Al-4V и стабильность его субмикрокристаллической структуры. Показано, что насыщение субмикрокристаллического сплава Ti-6Al-4V водородом до 0,24 мас. % при температурах выше 773 К приводит к росту его пределов прочности и текучести в 2...3 раза и снижению величины деформации до разрушения в 1,5...2 раза. Установлено, что при облучении потоком . электронов с увеличением плотности тока от 3 до 30 мкА см-2 интенсивность выхода водорода сверхлинейно увеличивается до . 20 раз, а при плотностях тока 25...30 мкА см-2 разогрев образца пучком достигает температур (более 673 К), приводящих к значительной рекристаллизации субмикрокристаллического состояния.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Никитенков Н. Н., Кудрявцева Е. Н., Чернов И. П., Тюрин Ю. И., Грабовецкая Г. П.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

HYDROGEN SATURATION EFFECT AND IRRADIATION BY IONIZING RADIATION ON STRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF SUBMICROCRYSTALLINE ALLOY Ti-

Researches of hydrogen saturation effect on deformation behavior and mechanical properties of biphase titanic alloys in submicrocrystalline condition in the interval of temperatures 773…1023 K have been carried out on the example of titanic alloy Ti-6Al-4V (VT-6). The influence of electron irradiation modes on the output of hydrogen from submicrocrystalline alloy Ti-6Al-4V and stability of its submicrocrystalline structure are studied. It is shown, that saturation of submicrocrystalline alloy Ti-6Al-4V by hydrogen up to 0,24 mas. % at temperatures above 773 K leads to increase in its strength and fluidity by 2…3 times and to decrease in size of deformation to destruction by 1,5…2 times. It is established, that at an irradiation by an electron stream with increase in a current density from 3 up to 30 mkА·cm-2 the intensity of hydrogen output superlinearly increases up to 20 times, and at current density of 25…30 mkA·cm-2 the heating of the sample by a beam reaches temperatures (more than 673 K), leading to significant recrystallization of submicrocrystalline condition.

Текст научной работы на тему «ВЛИЯНИЕ НАСЫЩЕНИЯ ВОДОРОДОМ И ОБЛУЧЕНИЯ ИОНИЗИРУЮЩИМ ИЗЛУЧЕНИЕМ НА СТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СУБМИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО СПЛАВА Ti-6Al-4V»

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Капцов Н.А. Электрические явления в газах и вакууме. -М.-Л.: Гостехиздат, 1950. - 836 с.

2. Райзнер Ю.П. Физика газового разряда. - М.: Наука, 1992. -535 с.

3. Физический энциклопедический словарь // Гл. ред. А.Н. Прохоров. - М.: Советская энциклопедия, 1983. - 928 с.

4. Высоковольтные электротехнологии // Под ред. И.П. Верещагина. - М.: Изд-во МЭИ, 2000. - 204 с.

5. Чередниченко В.С., Анышанов В.С, Кузьмин М.Г. Высоковольтные электротехнологии. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2005. - 508 с.

6. Булгаков Ю.Ф., Кавера А.Л., Мазаненко В.П. Исследование влияния электрического поля на пламя // Горноспасательное дело. - 2005. - № 42. - С. 90-96.

7. Кавера А.Л. Исследование механизма воздействия электрического поля на пламя // Геотехнологии и управление производством XXI века: Сб. научных трудов II Междунар. научнопрактической конференции в г. Донецке, 2-3 октября 2007 г. -Донецк: ДонНТУ, 2007. - С. 98-108.

8. Кожаринов В.В., Зацепин Н.Н., Доморов Н.Е. Электроразрядный метод визуализации. - Минск: Навука и тэхника, 1986. - 134 с.

9. Трутнев Р.Н., Газиев Р.Р., Захаров Н.М. Диагностика конструкционных материалов методом газоразрядного фотографирования // Нефтегазовое дело. - 2006: http://www.ogbus.ru.

10. Ховатсон А.М. Введение в теорию газового разряда / Пер. И.И. Ивангина. - М.: Атомиздат. 1980. - 182 с.

11. Рот А. Вакуумные уплотнения. Пер. с англ. - М.: Энергия, 1971. - 464 с.

12. Воробьев А.А. Техника высоких напряжений. - М.: Госэнерго-издат, 1945. - 517 с.

13. Лисовский В.А., Яковин С.Д. Модифицированный закон Па-шена для зажигания тлеющего разряда в инертных газах // Журнал технической физики. - 2000. - Т. 70. - № 6. - С. 58-62.

14. Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. акад. И.К. Кикоина. - М.: Атомиздат. 1976. - 1006 с.

15. 60 лет кафедре ТЭВН (ТВН). Под ред. проф. В.В. Лопатина. -Томск: ТПУ: http://www.tpu.ru/files/event/part2.pdf.

Поступила 07.04.2008г.

УДК 539.16.04:669.295:539.382

ВЛИЯНИЕ НАСЫЩЕНИЯ ВОДОРОДОМ И ОБЛУЧЕНИЯ ИОНИЗИРУЮЩИМ ИЗЛУЧЕНИЕМ НА СТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СУБМИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО СПЛАВА Ti-6Al-4V

Н.Н. Никитенков, Е.Н. Кудрявцева, И.П. Чернов, Ю.И. Тюрин, Г.П. Грабовецкая*, Е.Н. Мельникова*

Томский политехнический университет E-mail: nikitenkov@fnsm.tpu.edu.ru *Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, г. Томск E-mail: grabg@ispms.tsc.ru

На примере титанового сплава Ti-6Al-4V (ВТ-6) проведены исследования влияния насыщения водородом на деформационное поведение и механические свойства двухфазных титановых сплавов в субмикрокристаллическом состоянии в интервале температур 773...1023 К. Исследовано влияние режимов электронного облучения на выход водорода из субмикрокристаллического сплава Ti-6Al-4Vи стабильность его субмикрокристаллической структуры. Показано, что насыщение субмикрокристаллического сплава Ti-6Al-4V водородом до 0,24 мас % при температурах выше 773 К приводит к росту его пределов прочности и текучести в 2...3 раза и снижению величины деформации до разрушения в 1,5...2 раза. Установлено, что при облучении потоком электронов с увеличением плотности тока от 3 до 30 мкА-см-2 интенсивность выхода водорода сверхлинейно увеличивается до 20 раз, а при плотностях тока 25...30 мкА-см~2разогрев образца пучком достигает температур (более 673 К), приводящих к значительной рекристаллизации субмикрокристаллического состояния.

Ключевые слова:

Титановые сплавы, субмикрокристаллическое состояние, выход водорода, ионизирующее излучение.

Введение

Формирование субмикрокристаллических (СМК) структур металлов и сплавов в значительной мере улучшает их эксплуатационные характеристики. Однородную СМК структуру, согласно некоторым данным [1], можно получить методом, сочетающим предварительное насыщение водородом и горячую пластическую деформацию прессованием. Поскольку водород может влиять на хрупкость полученных СМК материалов, его необходимо удалить из сплава, причем желательно это сде-

лать при температурах ниже температуры рекристаллизации. В связи с этим представляет интерес разработка технологий холодного удаления водорода. Одной из таких технологий может быть радиационное воздействие, например, облучение материалов электронами с оптимальными энергией и плотностью тока. В связи со сказанным целью настоящей статьи являлось исследование выхода водорода и изменения структуры СМК сплава Т1-6А1-4У в зависимости от режимов облучения данного сплава.

Методика эксперимента

СМК структура в сплаве Ть6Л1-4У была получена методом, сочетающим обратимое насыщение водородом и горячую пластическую деформацию прессованием [1, 2]. Насыщение СМК сплава Т1-6Л1-4У водородом осуществляли путем нагревания в среде осушенного водорода при температуре 923 К. Содержание водорода в образцах измеряли кулонометрическим методом. Исследовались образцы размерами 0,2x5x20 мм с содержанием водорода 0,005; 0,08 и 0,24 мас. %.

Испытания на растяжение образцов были проведены на установке ПВ-3012М с начальной скоростью деформации 6,7-10-3 с-1 в интервале температур 293...1023 К. Перед измерениями механической шлифовкой и последующей электролитической полировкой с поверхности образцов удаляли слой толщиной около 100 мкм.

Облучение электронами с энергией Еэл=0,5...40 кэВ при плотностях тока на образце 7=3...30 мкА.см 2 проводилось при давлении 10-4 Па. Установка описана в [3, 4].

Содержание водорода в образцах до и после облучения электронами контролировалось методом термостимулированного газовыделения. Запись интенсивностей выхода водорода при электронном облучении и термостимулированном га-зовыделении осуществлялась с помощью программно-аппаратного комплекса, позволяющего управлять разверткой масс-спектрометра МХ-7304, проводить линейный нагрев образцов и осуществлять запись в файл значений температуры и интенсивностей выбранных линий масс-спектра (от 1 до 6 а.е.м.), со скоростью от 1 до 10 изм./с. Окончательная обработка результатов измерений проводилась с помощью пакета прикладных программ OriginPro 7.0 (OriginLab СошрогаИоп). Более подробно детали эксперимента изложены в [3-5].

Для определения количества водорода, удаленного из образцов в процессе облучения, была разработана следующая методика. Спектры термостимулированного газовыделения до и после облучения интегрировались, и доля удаленного водорода определялась из соотношения К=(11-12)/11, где 11 и

12 - величины, соответственно, интегралов (площадей под спектрами термостимулированного га-зовыделения) до и после облучения образцов. Полученные величины К на начальных этапах исследований сравнивались с величинами КМ=(СМ1-СМ2)/СМ1, где СМ1 и СМ2 - величины, соответственно, массовых содержаний водорода до и после облучения образцов. Оказалось, что величины К и Км совпадают с точностью до 5 %. Это позволило непосредственно определять содержание водорода, оставшегося после облучения электронами в образцах, и отказаться от кулонометрического и весового методов для определения количества водорода, удаленного из образцов в процессе облучения.

Результаты эксперимента

Типичное электронно-микроскопическое изображение микроструктуры сплава Ть6Л1-4У-Н (толщина фольги при съемке 100 нм), полученное с помощью просвечивающего электронного микроскопа ЭМ-125К, представлено на рис. 1. Видно, что сплав имеет однородную СМК структуру.

Рис. 1. Микрофотография субмикрокристаллического сплава TÍ-6AI-4V

На электронограммах такой структуры, записанной с площади 1,2 мкм2, наблюдается большое количество рефлексов, расположенных по окружности. Такой вид электронограмм свидетельствует о наличии большеугловых разориентировок между элементами структуры. На границах отдельных зерен присутствует полосчатый контраст, характер -ный для равновесного состояния границ зерен. Средний линейный размер элементов зеренно-субзеренной структуры составляет ~0,3 мкм.

Зависимости напряжения от деформации (кривые течения) при растяжении сплавов Ti^Al^V^ с различным содержанием водорода при температуре 973 К, полученные в приближении постоянства объема деформируемого материала, представлены на рис. 2.

Деформация, %

Рис. 2. Зависимость напряжения от деформации сплава Т1-6А1-4У с различным содержанием водорода при 973 К: 1) 0,005; 2) 0,08; 3) 0,24 мас. %

Видно, что в общем случае на кривых течения сплавов Ть6Л1-4У-Н наблюдаются две стадии упрочнения, стадия разупрочнения и стадия установившейся деформации. На кривых течения

1G6

сплавов Т1-6Л1-4У-0,24Н и Т1-6Л1-4У-0,08Н четко выделяется две стадии деформационного упрочнения: стадия интенсивного упрочнения на начальном участке кривой течения с увеличением степени деформации сменяется стадией с низким коэффициентом деформационного упрочнения, за которой следует стадия резкого разупрочнения.

Как видно из рис. 2 для сплава Т1-6Л1-4У-0,005Н характерно наличие стадии установившейся деформации, которая следует за стадиями упрочнения и слабого разупрочнения (рис. 2, кривая 1). Появление стадии установившейся деформации сопровождается увеличением пластичности сплава до ~500...600 %. Такой вид зависимости характерен для мелкозернистого (размер зерен 2...5 мкм) сплава Т1-6Л1-4У при сверхпластическом течении при температуре 1173 К [6]. Это свидетельствует о том, что формирование СМК структуры приводит к сдвигу температурного интервала проявления сверхпла-стичных свойств сплава Т1-6Л1-4У в область низких температур, по крайней мере, на 200 К.

Известно [7], что насыщение водородом сплава Т1-6Л1-4У до содержания 1,0 мас. % снижает температуру перехода до 973 К. Следовательно,

скопление водорода в локальных участках образца может инициировать образование в этих участках обогащенной водородом в-фазы и, как следствие, развитие неоднородной пластической деформации. Результатом этого будет локализация деформации на макроуровне и снижение величины деформации до разрушения.

Температурные зависимости пределов прочности стВ, текучести ст02 и деформации до разрушения 5 для СМК сплавов Т1-6Л1-4У-Н с различным содержанием водорода представлены на рис. 3.

Полученные зависимости показывают, что для всех исследуемых сплавов значения ств и ст02 с ростом температуры изменяются по кривой с минимумом при температурах 923...973 К. Аналогичная зависимость ств и ст0,2 от температуры наблюдается и для крупнозернистых титановых сплавов, насыщенных водородом [8]. Однако для титановых сплавов в крупнозернистом состоянии минимум на кривых зависимости ств и ст02 от температуры наблюдается при температурах на 200...250 К выше, чем для сплавов в СМК состоянии.

В работе [8] наличие и положение минимума на кривой зависимости ст02 от температуры в крупнозернистых титановых сплавах, насыщенных водородом, связывают с равной прочностью а- и в-фаз при заданном содержании водорода. Для СМК титановых сплавов увеличение ств и ст02 при температурах 973...1023 К обусловлено, по-видимому, началом роста СМК зерен. В пользу такого предположения свидетельствует тот факт, что после отжига в течение 1 ч при 973 К в сплаве Т1-6Л1-4У-0,005Н наблюдается частичная рекристаллизация [9].

Из анализа влияния водорода на прочностные характеристики СМК сплавов Т1-6Л1-4У-Н следует, что при температуре 773 К насыщение водородом в

пределах исследуемых содержаний практически не влияет на величины ств и ст02 (наблюдаемое увеличение или уменьшение значений ств и ст0,2 не более чем 10...20 %). В интервале температур 923...1023 К увеличение содержания водорода в СМК сплаве от

0,005 до 0,24 мас. % приводит к росту значений стви ст02 в 2...3 раза. Например, при температуре 923 К значение ст02 для сплавов Т1-6Л1-4У-0,005Н, Т1-6Л1-4У-0,08Н и Т1-6Л1-4У-0,24Н составляет соответственно 38, 71 и 111 МПа. Увеличение значений ств и ст02 с повышением содержания водорода в сплаве может быть связано с увеличением прочности в-фазы из-за растворения в ней водорода [8].

Т, К

Т, К

Рис. 3. Зависимость: а) пределов прочности; б) текучести; в)деформации до разрушения от температуры испытания сплава Т1-6Л!-4У с различным содержанием водорода: 1) 0,005; 2) 0,08; 3) 0,24 мас. %

Температурная зависимость деформации до разрушения 5 исследуемых СМК сплавов Т1-6Л1-4У-Н, как и зависимость ств и ст02 от температуры, имеет немонотонный характер. При повышении температуры испытания от 773 до 1023 К вначале наблюдается резкое возрастание величины 5, а затем - снижение. При этом величина 5 в интервале

температур 773...1023 К тем выше, чем ниже содержание водорода в сплаве.

£5 g О £5 счГ ^ £5 8 о со" « с\| т-

т СЭ Т— 1 1 ? Т т 11

о

л! л л

\ (200) р (211 )р

<Л) { 1 А ^ 2^

40 50 60 70

20, градус

Рис. 4. Участки дифрактограмм образцов сплавов Т-6Л!-4У с содержанием водорода 0,24 мас. %: 1) до и 2) после закалки от температуры 973 К

Рентгеноструктурные исследования сплава Т1-6Л1-4У-0,24Н после закалки при температуре 973 К показали, что при указанной температуре в сплаве по-видимому действительно имеет место увеличение объемной доли в-фазы, о чем свидетельствует увеличение интенсивности рефлексов на дифрактограмме (рис. 4, кривая 2).

О степени развития локализации деформации на макроуровне можно судить по величине коэффициента локализации деформации п, который определяется по формуле [10]:

П = 1/[(1 -/)(1 + 5)],

где / - сужение в шейке (месте последующего разрыва); 5 - деформация до разрушения.

Из сравнения значений п исследуемых сплавов видно (табл. 1), что насыщение водородом снижает устойчивость СМК сплава Т1-6Л1-4У к локализации деформации на макроуровне при повышенных температурах.

1. Сплав Т1-6Л1-4У в субмикрокристаллическом состоянии до облучения

2. После облучения 1 ч. 7=523 К

3. После облучения 1 ч. 7=573 К

Рис. 5. Электронно-микроскопическое изображение структуры сплава Т\-6Л!-4У до (1) и после (2, 3) облучения: а) светлопольное изображение; б) темнопольное изображение; в) гистограмма распределения относительного числа зерен по размерам

Таблица 1. Коэффициент локализации деформации сплавов Т1-6Л!-4У-Н при различном содержании водорода

Т, К Содержание Н2, мас. %

0,005 0,08 0,24

773 8,4 7,2 8,1

923 6,8 9,6 13

973 5,1 10,4 21

На рис. 5 показаны результаты электронно-микроскопических исследований тонких фольг, приготовленных из образцов сплава Т1-6Л1-4У до и после их облучения электронами. Показаны светло- и и темнопольное изображения, а также гистограммы распределения относительного числа зерен по размерам. Распределение по размерам зерен подчиняется нормально-логарифмическому закону (на гистограмме N/N0 - доля зерен с данным размером зерна к общему количеству зерен, d - размер зерен, dср - средний размер зерен). Видно, что для исходного образца содержание водорода - 0,24 мас. %, средний размер зерна - 0,085 мкм (рис. 5.1).

На рис. 5.2 и 5.3 продемонстрировано изменение структуры образцов по сравнению со структурой рис. 5.1 в зависимости от температуры образца при электронном облучении, напрямую зависящее от плотности тока первичного пучка.

У, уел- ед.

Рис. 6. Температурные зависимости газовыделения из образцов Т1-6Л!-4У до и после облучения электронами с энергией 40 кэВ с разными плотностями тока в течение 1 ч: 1) исходный образец; 2) J=10 мкА-см^2, Т,ш-523 К, 3) J=15 мкА-см-2, Т„=573 К, 4) J=20 мкА-см-2, Т,ш=653 К, 5) J=30 мкА-см-2, Тш>800 К

На рис. 6 показаны температурные зависимости (спектры) выделения водорода Н2 из насыщенных образцов СМК Т1-6Л1-4У до и после их облучения электронами в разных режимах. Зависимость 1 на рис. 6 соответствует исходному (не облученному) образцу, структура которого показана на рис. 5.1. Графики 2 и 3, рис. 6, соответствуют режимам облучения, после которых структура образца изменяется соответственно рис. 5.2 и 5.3. Из сравнения рис. 5.2 и 5.1 видно, что субмикрокристаллическая структура при облучении пучком электронов в течение 1 ч при температуре 523 К сохраняется, но средний размер зерен увеличивается с 0,085 до 0,17 мкм, т. е. в

2 раза. При повышении плотности тока, приводящему к повышению температуры до 573 К, содержание водорода в сплаве после 1 ч облучения уменьша-

ется до 0,13 мас. %. Средний размер зерен СМК структуры увеличивается до 0,21 мкм (рис. 5.3).

Из данных рис. 6 следует, что указанный режим облучения приводит к уменьшению содержания водорода от 0,24 до 0,17 мас. %. Режим облучения, соответствующий кривой 4 (рис. 6), приводит к укрупнению зерен до 0,8...1 мкм, т. е. структура при этом становится уже не СМК. Содержание водорода в образце после этого режима уменьшается всего лишь до

0.1.мас. %. Режим облучения, соответствующий кривой 5 (рис. 6), приводит к полной рекристаллизации (к укрупнению зерен до десятков мкм) и к значительному (до 90 %) обезгаживанию образца (содержание водорода в образце после облучения ~0,002 мас. %).

Таким образом, оптимальными параметрами облучения электронами, при которых возможно максимально эффективное обезгаживание сплава Т1-6Л1-4У с сохранением субмикрокристаллической структуры являются: давление в вакуумной камере при облучении образцов - 10-2 Па и ниже; оптимальная плотность электронного пучка (не требующая мер для охлаждения образца) - 20 мкА-см-2. Вместе с тем, использованные энергии облучения (от 0,5 до 40 кэВ) недостаточны для эффективного обезгаживания данного сплава. При указанных режимах облучения из данного сплава без его рекристаллизации в течении 1 ч удается удалить не более 50 % водорода, тогда как из образцов фольг палладия (не СМК) удаляется до 90 % водорода при более слабых плотностях тока и за меньшее время облучения [11].

Выводы

1. Методами механических испытаний и рентгеноструктурного анализа установлено, что насыщение субмикрокристаллического сплава Т1-6Л1-4У водородом до 0,24 мас. % при температурах выше 773 К приводит к росту пределов его прочности и текучести в 2...3 раза и снижению величины деформации до разрушения в

1.5... 2 раза. Наиболее вероятно это обусловлено образованием в процессе деформации в наиболее напряженных участках образца упрочненной водородом в-фазы и, как следствие, развитием неоднородной пластической деформации.

2. Исследования влияния плотности тока электронного пучка при облучении образца на выход водорода и структуру сплава Т1-6Л1-4У показали, что с увеличением плотности тока от

3 до 30 мкА-см-2 интенсивность выхода водорода увеличивается до 20 раз (сверхлинейно). Вместе с тем, при плотностях тока

25...30 мкА-см-2 разогрев образца пучком достигает температур (более 673 К), приводящих к значительной рекристаллизации субмикрокри-сталлического состояния.

3. Для эффективного обезгаживания данного сплава необходимо увеличить энергию электронного пучка хотя бы до 100 кэВ.

Работа выполнена благодаря поддержке РФФИ, гранты № 07-08-00300 и № 06-08-00662.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1. Мазуровский М.И., Мурзинова М.А., Салищев Г.А., Афони-чев Д.Д. Использование водородного легирования для формирования субмикрокристаллической структуры в двухфазных титановых сплавах // Металлы. - 1995. - № 6. - С. 83-88.

2. Грабовецкая Г.П., Мельникова Е.Н., Колобов Ю.Р. и др. Эволюция структурно-фазового состояния сплава Ti-6Al-4V в процессе формирования субмикрокристаллической структуры с использованием обратимого легирования водородом // Известия вузов. Физика. - 2006. - Т. 49. - № 4. - С. 86-91.

3. Тюрин Ю.И., Чернов И.П., Кренинг М., Баумбах Х. Радиационно-стимулированный выход водорода из металлов. -Томск: Изд-во Том. ун-та, 2000. - 263 с.

4. Никитенков Н.Н., Тюрин Ю.И., Чернов И.П., Скирнев-ский А.В. Исследования накопления водорода в циркониевом сплаве методом термостимулированного газовыделения // Известия Томского политехнического университета. - 2006. -Т. 309. - № 4. - С. 52-55.

5. Skirnevsky A.V., Nikitenkov N.N., Tyurin Yu.I., Chernov I.P., Cher-dantsev Yu.P., Leader А.М., Garanin G.V. Research of hydrogen accumulation in zirconium alloy depending on strain by thermodesor-

ption method // Известия вузов. Физика. - 2006. - Т. 49. - № 10.

- С. 269-271.

6. Кайбышев О.А. Сверхпластичность промышленных сплавов.

- М.: Металлургия, 1984. - 264 с.

7. Ильин А.А., Мамонов А.М. Температурно-концентрационные диаграммы фазового состава водородсодержащих многокомпонентных сплавов на основе титана // Металлы. - 1994. -№ 5. - С. 71-78.

8. Колачев Б.А. Водородная хрупкость цветных металлов. - М.: Металлургия, 1966. - 266 с.

9. Грабовецкая Г.П., Колобов Ю.Р., Гирсова Н.В., Мишин И.П. Эволюция структуры и деформационное поведение сплава ВТ-6 в процессе высокотемпературной ползучести // Физическая мезомеханика. - 2005. - Т. 8. - Спец. вып. - С. 75-78.

10. Пресняков А.А. Локализация пластической деформации. М.: Машиностроение, 1983. - 56 с.

11. Nikitenkov N.N., Tyurin Yu.I., Chernov I.P., Skirnevsky A.V., Lider А.М. Radiation-enhanced Yield of Hydrogen from Palladium // Известия вузов. Физика. - 2006. - Т. 49. - № 10. - С. 262-264.

Поступила 14.03.2008 г.

УДК 621.785:669.14.08.29

НАНОСТРУКТУРИЗАЦИЯ ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДОГО СПЛАВА TiC-NiCrAl ЭЛЕКТРОННО-ПУЧКОВОЙ ОБРАБОТКОЙ

Ю.Ф. Иванов, Ю.А. Колубаева, С.В. Григорьев, В.Е. Овчаренко*, Н.Н. Коваль

Институт сильноточной электроники СО РАН, г. Томск *Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, г. Томск E-mail: yufi55@mail.ru

Проведена импульсная электронно-пучковая обработка и выполнены исследования фазового состава и дефектной субструктуры поверхности металлокерамического сплава состава TiC-NiCrAl. Выявлены закономерности и вскрыты механизмы эволюции фазового состава и дефектной субструктуры кристаллитов карбида титана и связующего материала, контролирующие эксплуатационные характеристики металлокерамики.

Ключевые слова:

Металлокерамика, твердые сплавы, электронно-пучковая обработка, фазовый состав и дефектная субструктура, механизмы упрочнения.

Введение

Улучшение служебных характеристик промышленных материалов путем изменения структурно-фазового состояния поверхностных слоев, недостижимое при традиционных способах термомеханической и химикотермической обработки, является одной из наиболее актуальных задач современного материаловедения [1-3]. Перевод в суб-микро- и нанокристаллическое состояние представляется на сегодняшний день наиболее универсальным и высокоэффективным способом качественного изменения механических и физико-химических свойств кристаллических материалов [4-6]. В настоящее время одним из перспективных методов формирования указанных структурных со-

стояний является электронно-пучковая обработка с использованием низкоэнергетических интенсивных электронных пучков субмиллисекундной длительности, позволяющая кардинальным образом модифицировать приповерхностные слои толщиной в десятки микрометров, практически не изменяя структурно-фазового состояния основного объема изделия [7-9].

В настоящей работе анализируются результаты, полученные при исследовании закономерностей эволюции фазового состава и дефектной субструктуры поверхностного слоя металлокерамического материала состава ТЮ-№СгЛ1, обработанного низкоэнергетическим интенсивных электронным пучком субмиллисекундной длительности воздействия.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.