книги / Физическое металловедение титана

растворов, заменяется дальним порядком. К такому Же эффекту приводит легирование титана алюминием [30, с. 1049].

.‘Переход от плоского скольжения к волнистому с по­ вышением температуры обусловлен развитием попереч­ ного скольжения вследствие выравнивания критических напряжений сдвига в разных системах скольжения. Об­ разование дальнего порядка в сплавах систем Ti—О и Ti—А1 затрудняет поперечное скольжение и смещает указанный переход к более высоким температурам.

Для кривых растяжения поликристаллического а-ти- тана в координатах истинное напряжение— истинное удлинение характерны следующие закономерности [78]:

а) напряжение течения для дайной деформации воз­ растает с уменьшением величины зерна, понижением температуры и увеличением содержания примесей внед­ рения;

б) при определенных температурах и величинах зер­ на наблюдается пик текучести, степень его остроты воз-, растает с уменьшением величины зерна и увеличением содержания примесей в .растворе;

в) деформационное упрочнение усиливается с пони­ жением температуры и увеличением содержания приме­ сей внедрения;

г) при температуре 4,2 К происходит скачкообразная деформация, обусловленная механическим двойникованием;

д) форма кривых напряжение — деформация за пре­ делом текучести почти линейная в температурной обла­ сти между 4,2 и 200, К и параболическая при температу­ рах 300 К и выше. ^

На рис. 42 иллюстрируется влияние температуры испытаний на напряжение течения титана при трех уров­ нях содержания примесей в функции от степени деформа­ ции и величины зерна. Содержание примесей дано в эк­ виваленте кислорода Са, который подсчитывают по со­ отношению

= С0 + 2 CN + % Сс>

где Со, CN и Сс— соответственно содержание кислорода, азота и углерода, % (ат.). Коэффициенты , эквивалент­ ности в этом соотношении оценены по относительному влиянию элементов внедрения на напряжения течения а-титана.

102

Напряжения течения титана при повышении температуры ис­ пытаний сначала уменьшаются очень сильно, а затем менее рез­ ко. При высоких температурах (Г>600 К) напряжение течения

скалывающих напряжений в слу­ чае монокристаллов титана. На рис. 43 приведены эксперимен­ тальные данные, полученные

В.А. Москаленко и Пупцовой

В.Н. [79]. При температурах вы-

ше 530°С критические напряжения при призматическом сдвиге подчиняются соотношению

\- Т530 щ ,, 1

где Т58о и т ц— критические скалывающие напряжения

соответственно, при 530 К и какой-то заданной Г, а рззо и рт— значения модуля сдвига в плотноупакованном нап­ равлении (Сбб) при тех же температурах. При более низ­ ких температурах напряжения течения а-титана возрас­ тают более интенсивно, чем модуль сдвига. Ниже 200 К

С увеличением скорости деформации е константа р уменьшается и, следовательно, напряжение о? возрастает.

Величина зерна влияет только на атермическую со­ ставляющую напряжений од . Это влияние можно вы­

разить'уравнением Холла — Петча

где <Tj — напряжение течения при d~]^2<—0;

К — константа, зависящая от деформационного уп­ рочнения.

Следует отметить, что уравнение Холла — Петча в последнее время было подвергнуто критике в связи с иеоднозяачиюстыо параметров К и особенно cl. Как спра­ ведливо отмечают М. Л. Бернштейн и В. А. Займовский [7], под d следует понимать длину плоскости скольже­ ния, на которой происходит беспрепятственное перемеще­ ние дислокаций. Поэтому при сильно фрагментирован­ ной структуре, создающей эффективные препятствия скольжению дислокаций, под d нужно понимать средний линейный размер субзерен. Ка^ отмечалось (см. с. 101), субграницы в титане не блокируют скольжение дислока­ ций, в связи с чем уравнение Холла — Петча для а-ти- тана выполняется достаточно строго [4; 30, с. 1033]. Для

внедрения1. Параметр К/p, если и уменьшается с повы­ шением температуры, то незначительно.

Напряжение сггизменяется примерно пропорциональ­ но квадратному корню из истинного удлинения

105

раметр hi!\i праттически не зависит ют температуры и содержания ‘элементов внедрения. Поэтому объединение соотношений (24) и (25) приводит к следующему обоб­ щенному уравнению:

Примеси внедрения сильно влияют как на термиче­ скую, так и на атермическую составляющую напряжений. На рис. 44 приведены значения т* при температурах 4,2 и 300 К в зависимости от квадратного корня из содер­

Ограниченное количество данных не позволяет сде­ латьчеткое заключение о характере зависимости т^ от

концентрации примесей. Экспериментальные данные в одинаковой степени хорошо описываются параболиче­ ской, линейной зависимостью, а также линейной зависи­ мостью тц от кубического корня из Сэ.

•При допущении параболической зависимости между атермической составляющей напряжений и концентра­ цией примесей внедрения экспериментальные данные можно описать уравнением

Таким образом, примеси внедрения при низких тем­ пературах сильнее влияют на термическую составляю­ щую напряжений, чем на атермическую.

Предел текучести иодидного титана а возрастает с увеличением плотности дислокаций р пропорционально

Р1/2№

где сто — сопротивление деформации, обусловленное тре­ нием решетки;

а — константа, отражающая деформационное упроч­ нение;

Е — модуль Юнга;

b — вектор Бюргерса.

Напряжение ог0 возрастает с увеличением содержания

106

висит от чистоты титана и равен 0,61; 0,66 и 0,77 при тех же содержаниях примесей.

Параметр сто в уравнении (28) представляет терми­ ческую составляющую напряжений течения, а второй

Рис. 44. Влияние содержания примесей (Внедрения на термически активируемую со­ ставляющую х * (напряжений течения а-тита- на при 4,2 и 300 К [78]

член этого уравнения—атермическую. Плотность дисло­ каций в металле существенно зависит от степени дефор­ мации е (см. рис. 32). Таким образом," плотность дисло­ каций входит в уравнение (26) через степень деформа­ ции.

ТЕРМИЧЕСКИ АКТИВИРУЕМЫЕ МЕХАНИЗМЫ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ ТИТАНА

В последние годы был опубликован ряд работ, осве­ щающих механизм пластической деформации титана. Обзор этих работ дан в монографии [4]. Было показано, что пластическую деформацию титана можно описать как термически активируемый процесс.

Преодоление дислокацией барьеров путем термичес­ кой активации можно представить следующим образом [82]. Допустим, на дислокацию длиной / действует нап­ ряжение т*, так что приложенная к дислокации сила F равна х*Ы. Эта сила меньше максимальной силы FQ, не­

107