![](/user_photo/_userpic.png)
книги / Физическое металловедение титана
..pdfпосле зарождения двойника напряжения течения умень шаются. _
Возможно, что зарождение двойников {Ь22} в тита не происходит легко, но велики напряжения старта, ко торые необходимо приложить для начала их распрост ранения; само же распространение двойников протека ет при напряжениях, значительно меньших напряжений старта. Такое допущение тоже объясняет описанные выше экспериментальные факты.
. Выше 400°G падения нагрузки не наблюдается, что свидетельствует о том, что напряжения, необходимые
для зарождения двойников ООП}, и напряжения стар та меньше напряжений их распространения. При повы шении температуры напряжения зарождения (или стар
та) двойников {1122} увеличиваются и, наконец, стано вятся больше напряжений зарождения двойников
{1011}. Тогда происходит смена одного вида двойникования на другой.
Как показали электронномикроскопические исследо вания тонких фольг [55], перед растущим двойником
{1122} в^матрице происходит скольжение в направле
нии <1123>. Это скольжение обеспечивает аккомода цию двойника с матрицей. Поэтому у поверхности двой
ников {1122} всегда наблюдается большое количество дислокаций с вектором Бюргерса 7з < 1123> . Направ
ление сдвига в двойнике {1122} и направление сколь жения в окружающей пластической зоне одно и то же
<1123>. В двойнике {1011} направление сдвига
<1012> и колинеарное скольжение в окружающей матрице требует двойного копланарного скольжения
вдоль направлений <1123> и < 1120>. Возможно, что это двойное скольжение и является фактором, обус
лавливающим малую толщину двойников {1011}.
В случае деформации двойникованием титана при низких температурах наблюдается линейный характер кривых напряжение — деформация [85, 86]. Степень деформационного упрочнения на линейном участке кри вой растяжения тем больше, чем интенсивнее двойникование. Кроме того, линейной стадии упрочнения соответ ствуют большие равномерные удлинения.
122
![](/html/65386/197/html_yKSNdDafyL.YgJE/htmlconvd-5r3ZFx122x1.jpg)
![](/html/65386/197/html_yKSNdDafyL.YgJE/htmlconvd-5r3ZFx123x1.jpg)
![](/html/65386/197/html_yKSNdDafyL.YgJE/htmlconvd-5r3ZFx124x1.jpg)
![](/html/65386/197/html_yKSNdDafyL.YgJE/htmlconvd-5r3ZFx125x1.jpg)
![](/html/65386/197/html_yKSNdDafyL.YgJE/htmlconvd-5r3ZFx126x1.jpg)
Интересно сравнить экспериментально определенное значение энергии взаимодействия, полученное из анали за механических свойств, с термодинамической оценкой, которая следует из энергии парного взаимодействия Q:
9, = N z ^ Т|_ Л1 -Ец-т! "Ь ^ AI- AIjJ* (55)
где N —число Авогадро;
z — координационное число решетки; Eij —энергия парного взаимодействия.
Экспериментально найденное значение Q составля ет 20,6 ккал/ (г-атом), что для энергии одной связи дает U =Q INz=—0,075 эВ; наблюдается отличное соответ ствие с вышеприведенным значением.
lfr, №С/ММг
40
32
24
16
8
П _ 0,f |
1,0 |
10 |
2,0 |
О 0 |
0,5 |
1.0 |
1,5 q f |
Рис. 53. Взаимосвязь коэффицента упрочнения а-титановых спла вов от параметра несоответствия модулей сдвига (е^ ) титана н
легирующего элемента и от комбинированного параметра Флейшера (т)в), (Колачев Б. А., Колачева Г. В., Лукьянова Н. В.):
/—наши данные; 2— литературные данные
К настоящему времени накоплено достаточно экспе риментальных данных, которые позволяют оценить фак торы, определяющие растворное упрочнение титановых сплавов [4; 30, с.-2151]. На рис. 53 приведены коэффи циенты упрочнения а-титана (повышение предела теку чести сплавов в расчете на один атомный процент). Эти коэффициенты были вычислены по опубликован ным в литературе результатам, а также по данным соб ственных экспериментов автора. В том случае, когда
128
имелись данные по упрочнению, полученные нескольки ми авторами, указаны наименьшее и наибольшее зна чения экспериментально найденных коэффициентов упрочнения.
Параметр размерного несоответствия (еа = |
— |
\ |
a d c I |
не определяет эффекты растворного упрочнения а-тита- новых сплавов. Действительно, такой элемент, как мо либден, имеющий близкий с титаном атомный диаметр, относится к числу наиболее сильных упрочнителей а- титана. Параметр несоответствия модулей сдвига
лучше согласуется с экспериментальными
данными (рис. 53, а), но и он не является единственным фактором, определяющим растворное упрочнение а-ти- тана. Такие элементы, как кремний и медь, имеющие почти такой же модуль сдвига, как и титан, существен но упрочняют его.
Наилучшее соответствие наблюдается между экспе риментально найденными коэффициентами упрочнения а-титановых сплавов и параметрами, предложенными Флейшером и Хиббардом [4]. По Флейшеру и Хиббар ду, растворное упрочнение сплавов в области малых концентраций растворенного элемента определяется уравнением
(56)
где С — содержание растворенного элемента в атомных долях, а г)= г)/—|3еа. Параметр if вычисляется из соот ношения
Коэффициент р определяется природой металла и типом дислокаций, взаимодействие которых с раство ренными атомами обусловливает упрочнение. Коэффи циент р находят экспериментальным путем. Если значе ние р, при котором наблюдается наилучшая корреляция между экспериментом и теорией, больше или равно 16, то за упрочнение ответственно взаимодействие с раство ренными атомами краевых дислокаций, а если меньше 16, то винтовых.
129
![](/html/65386/197/html_yKSNdDafyL.YgJE/htmlconvd-5r3ZFx129x1.jpg)
вах может рассматриваться в терминах электронных возмущений, связанных с разницей атомных потенциа лов Е\,2 растворителя и легирующего элемента. Пара метр Ё\ ,2 в свою очередь определяет электросопротивле ние сплавов. Поэтому наблюдается определенная кор реляция между растворным упрочнением и интенсив ностью концентрационной зависимости электросопро тивления dp/dC [93]. Эффект растворного упрочнения возрастает также с увеличением параметра парного ионного взаимодействия / (табл. 8).
При применении титановых сплавов в качестве кон струкционных материалов важны не только прочност ные, но и пластические свойства материала. В отноше нии влияния легирования титана на его пластичность представляют интерес данные Л. С. Мороза и С. И. Уш кова .[36, с. 109], приведенные в табл. 9.
Та б л и ц а 9
Механические свойства некоторых сплавов титана
|
Слла® |
* |
0O.2’ |
5, % |
% |
|
|
кгс/мм* |
кгс/мм3 |
|
|
Технический титан |
35,1 |
20,7 |
50,3 |
75,7 |
|
Ti+1,6% А1 |
48,0 |
32,3 |
18,9 |
34,8 |
|
Ti+5% |
Zr |
42,0 |
33,1 |
47,5 |
78,3 |
Ti+4% |
Sn |
41,3 |
33,1 |
36,6 |
66,0 |
Ti+1% |
V |
40,7 |
32,9 |
45,5 |
80,6 |
При введении в титан легирующих элементов в кон центрациях, обеспечивающих примерно одинаковый предел текучести, получают различные значения харак теристик пластичности. При одном и том же пределе текучести сплавы титана с алюминием имеют значи тельно меньшее удлинение и поперечное сужение по сравнению со сплавами, легированными цирконием, оловом и ванадием. Низкая пластичность сплавов тита на с алюминием объясняется сильной сегрегацией алю миния на границах зерен, что не характерно для спла вов титана с оловом, цирконием и ванадием. Так, в ча стности, при среднем содержании 3,42% А1 его концен трация внутри зерна составляет 3,22%, а вблизи границ 10,6% (по массе). Неоднородное распределение алюми ния по объему зерна приводит к появлению аг-фазы,
131