Вплив структурного стану на механічні властивості та акустичну емісію високочистого титану за різних видів деформації
Анотація
Представлені результати дослідження механічних властивостей високочистого титану з розмірами зерен від десятків нанометрів до кількох мікрометрів за одноосного розтягнення, одноосного стискання і мікроіндентування. Різні структурні стани в високочистому титані були сформовані шляхом інтенсивної пластичної деформації за схемою «осаджування-видавлювання-волочіння» в поєднанні з відпалами при температурах 250-550ºС і квазігідроекструзією при кімнатній температурі та температурі рідкого азоту. Визначено значення меж плинності і величини мікротвердості для зразків високочистого титану з різним розміром зерна. Показано, що поєднання інтенсивної пластичної деформації та кріогенної квазігідроекструзії дозволило створити високочистий нанокристалічний титан з високими механічними властивостями. Дані експериментів проаналізовані щодо виконання співвідношення Хола-Петча та розбіжностей величин меж плинності при стисканні та розтягненні (S-D ефект). Показано задовільне виконання співвідношення Хола-Петча для високочистого титану в усій області досліджених значень розміру зерна і встановлено помітне розходження у величинах меж плинності на стиснення і розтягнення. Визначено значення коефіцієнтів в рівнянні Хола-Петча для деформації розтягненням, стисненням і для мікроіндентування. Ці коефіцієнти помітно нижче відповідних значень для технічних сортів титану, тобто в високочистому титані границі зерен є слабшими бар'єрами для рухомих дислокацій, ніж в технічному титані, у якого границі збагачені домішками. З’ясовані особливості емісії акустичних хвиль за стискування зразків, що мають різний структурний стан. Зроблено висновок, що деформація титану в усіх досліджених структурних станах відбувається шляхом дислокаційного ковзання.
Завантаження
Посилання
H.J. Rack and Qazi, Mater. Sci. Eng. C. 26, 1269 (2006), https://doi.org/10.1016/j.msec.2005.08.032.
R.Z. Valiev, I.P. Semionova, V.V. Latyshev, А.V. Shcherbakov, Е.B. Yakushina, Российские нанотехнологии [Russian Nanotechnologies]. 3(9-10), 106 (2008). (in Russian).
Биосовместимость [Biocompatibility], (Ed. by V.I.Sevastianov, IC VNIIIgeosystem, Moscow, 1999), p. 368. (in Russian).
А.М.Glezer, УФН [Physics-Uspekhi (Advances in Physical Sciences)]. 182, 559 (2012). (in Russian).
R.Z. Valiev, I.А. Аleksandrov, Объемные наноструктурные материалы: получение, структура и свойства [Bulk Nanostructured Materials: Mnufacturing, Structure, and Properties], (Akademkniga, Моscow, 2007), p. 398. (in Russian).
А.А. Popov, R.Z. Valiev, I.Yu. Pyshmintsev, S.L. Demakov, А.G. Illarionov, ФММ [The Physics of Metals and Metallography]. 83, 127 (1997). (in Russian).
R.Z. Valiev, A.V. Sergueeva, and A.K. Mukherjee, Scripta Mater. 49, 669 (2003), https://doi.org/10.1016/S1359-6462(03)00395-6.
S.P.Malysheva, G.A. Salishchev, R.M. Galeyev, V.N.Danilenko, М.М. Мyshliayev, А.А.Popov, ФММ [The Physics of Metals and Metallography]. 95, 98 (2003). (in Russian).
Y. Beygelzimer, V. Varyukhin, D. Orlov, B. Efros, V. Stolyarov, and H. Salimgareyev, in: TMS Annual Meeting, Ultrafine Grained Materials II, (Washington, 2002), p. 43.
А.Yu. Yeroshenko, Yu.P. Sharkeyev, А.I. Tolmachov, G.P.Korobitsyn, V.I. Danilov, Перспективные материалы [Advanced Materials]. 7, 107 (2009). (in Russian).
I.M. Neklyudov, V.I. Sokolenko, L.A. Chirkina, G.P. Kovtun, I.F. Borisova, V.V. Kalinovskiy, D.G. Malykhin, E.N. Metolidi, V.S. Okovit, Металлофиз. и новейшие технологии [Metallofizika i Noveishie Tekhnologii]. 29, 359 (2007). (in Russian).
E.D. Tabachnikova, A.V. Podolskiy, S.N. Smirnov, M.A. Tikhonovsky, P.A. Khaimovich, N.I. Danylenko, S.A. Firstov, Вісник Харківського національного університету, Серія «Фізика» [Visnyk Kharkivs’kogo Natsional’nogo Universytetu, Seriya “Fizyka”]. 28, 63 (2018). (in Ukrainian).
M.A. Tikhonovskii, I.F. Kislyak, O.I. Volchok, T.Yu. Rudycheva, V.G.Yarovoi, A.V. Kuz’min, N.V. Kamyshanchenko, and I.S. Nikulin, ФТВД [Physics and Technology of High Pressures]. 18, 96 (2008). (in Russian).
K.V. Kutniy , O.I. Volchok, I.F. Kislyak, M.A. Tikhonovsky, and G.E. Storozhilov, Mater. Sci. Engineering Technology (Mat.-wiss.u.Werkstofftech.). 42, 114 (2011).
V.A. Moskalenko, А.R. Smirnov, and A.V. Moskalenko, ФНТ [Low Temp. Phys.]. 35, 1160 (2009), https://doi.org/10.1063/1.3266928. (in Russian)
M.A. Tikhonovsky, P.A. Khaimovich, K.V. Kutniy, I.F. Kislyak, V. S. Okovit, and T.Yu. Rudycheva, ФНТ [Low Temp. Phys.]. 39, 1261 (2013). (in Russian).
P. Lukáč, Z. Trojanová, Materials Engineering. 18, 110 (2011),
А.V. Nokhrin, V.N. Chuvil’deyev, Е.S. Smirnova et. al. Механические свойства нано- и микрокристаллических металлов. [Mechanical Properties of Nano- and Microcrystalline Metals] (NNGU, Nizhniy Novgorod, 2007), p. 46. (in Russian).
J.P. Hirth and M. Kohen, Met. Trans. 1, 3 (1970).
C.A. Pampillo, L.A. Davis, and J.C.M. Li, Scripta Met. 6, 765 (1972), https://doi.org/10.1016/0036-9748(72)90139-1.
H. Tanaka and R. Horiuchi, Scripta Met. 9, 777 (1975), https://doi.org/10.1016/0036-9748(75)90239-2.
M. Frizel and S.H. Carpenter, Metall. Trans. A, 15, 1849 (1984), https://doi.org/10.1007/BF02664898.
J.R. Kennedy, Scripta Met. 16, 525 (1982), https://doi.org/10.1016/0036-9748(82)90263-0.
P.I. Stoev, I.I. Papirov, and V.I. Moshchenok, Вопросы атомной науки и техники, Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники [Problems of Atomic Science and Technology. Section: Vacuum, Pure Materials and Superconductors]. 15(1), 15 (2006). (in Russian).
P.I. Stoev, I.I. Papirov, Вопросы атомной науки и техники, Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники [Problems of Atomic Science and Technology. Section: Vacuum, Pure Materials and Superconductors]. 16(4), 119 (2007). (in Russian).
E.Z. Kayumova, V.V. Astanin, and А.А. Girfanova, Письма о материалах [Materials Letters]. 3, 193 (2013). (in Russian).
I.F. Kislyak, K.V. Kutniy, M.A. Tikhonovsky, A.I. Pikalov, T.Yu. Rudycheva, N.F. Andrievskaya, and R.L. Vasilenko, ФТВД [Physics and Technology of High Pressures]. 23, 53 (2013). (in Russian).
P.A. Khaimovich, Low Temperature Physics. 44 (5), 349 (2018), https://doi.org/10.1063/1.5034148.
P.A. Khaimovich, Перспективные материалы [Advanced Materials]. 3, 363 (2009). (in Russian).
I.I. Papirov, P.I. Stoev, G.F.Tikhinskiy, М.I. Palatnik, М.B. Мileshkin, and Е.I. Мuzyka, ФММ [The Physics of Metals and Metallography]. 57(2), 1037 (1984). (in Russian).
E.D. Tabachnikova, V.Z. Bengus, A.V. Podolskiy, S.N. Smirnov, and R.Z.Valiev, Кристаллография [Crystallography]. 54, 1119 (2009). (in Russian).
Т.P. Cherniayeva, А.I. Stukalov, and V.М. Gritsyna, ВАНТ [Problems of Atomic Science and Technology. Section: Vacuum, Pure Materials and Superconductors]. 1, 96 (2002).
М.М. Мyshliayev, S.Yu. Мironov, Физика твердого тела [Solid State Physics]. 44(4), 711 (2002). (in Russian).
Yu.P. Sharkeev, I.А. Kurzina, I.A. Bozhko, and A.Yu. Eroshenko, in: 10-th International Conference on Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows, Oral Session: Beam and Plasma Nanoscience and Nanotechnology, (Tomsk, Russia, 2010), pp. 705-708. (in Russian).
А.А. Chabanets, in: XVII Международная научно-практическая конференция «Современные техника и технологии», Секция 6: Материаловедение [XVII International Scientific and Commercial Conference “Modern Engineering @ Technologies”. Section 6: Materials Science] (Tomsk, Russia, 2012), pp. 261-262. (in Russian).
I.А. Кurzina, I.А. Bozhko, М.P. Каlashnikov et. al., Материаловедение [Materials Science]. 5, 48 (2010). (in Russian).
V.А. Greshnikov, Yu.V. Drobot, Акустическая эмиссия. Применение для испытаний материалов и изделий [Acoustic Emission: Application for Materials and Products Testing]. (Маshinostroyeniye, Моscow, 1974), p. 368. (in Russian).
P.I. Stoev, I.I. Papirov, Металлофизика [Physics of Metals]. XIII (10), 28 (1991). (in Russian).
M.A. Meyers, A. Mishra, and D.J. Benson, Progress in Materials Science. 51, 427 (2006).
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
