книги / Физическое металловедение титана

костью чертежа. След пересечения второго кругового се­ чения К.2 плоскостью сдвига 5 называют осью основной зоны и обозначают rj2За меру сдвига принимают отре­ зок s, равный смещению точки F в положение Fr (см.

Рис. 37. Схема деформации шарового объема кристалла при двоиниковаиии [69J

рис. 37). Из простых геометрических соотношений (s : : I= А А ': ОВ) следует, что

2

S“ tg?(p’

где ср — угол наклона наибольшей оси эллипсоида к пло­ скости скольжения К\.

Если центр шара совместить с границей двойника, то при двойниковании верхняя половина шара превращает­ ся в эллипсоид, а нижняя остается без изменений.

Таким образом, элементами двойникования являются: Ki — плоскость двойникования;

Кг — второе круговое сечение;

rii — направление двойникования; Яг —ось основной зоны;

s —'кристаллографический сдвиг.

Элементы двойникования в а-титане приведены в табл. 5.

Следует отметить, что единства в идентификации па­

раметров /С2 и т|2 для двойников типа {1122} нет. Так, в частности, Актар [67] второму круговому сечению при­

83

индексы {1122} и <1123> .

При криогенных температурах наиболее часто встре­ чаются двойники {1124}, реже двойники {1122} и {1121}

и наиболее редко {1012} ,и {1123}. С повышением тем­ пературы деформации -не только уменьшается число •систем двойникования, но и изменяется частота образо­ вания двойников .различного типа. При комнатной тем­

пературе встречаются двойники {1121}, {1012}; {1122},

а при температурах порядка 400—500°С {1012} и {1011}. Частота появления двойников разного типа зависит также от схемы нагружения; в частности, при растяже- -нии и сжатии доминируют двойники разных типов.

Двойники {1011} имеют очень небольшую толщину и группируются -в полосы, состоящие из параллельных тон­ ких пластин (рис. 38,а). В полосах примерно половина объема занята двойниками и половина матрицей. Двой­

ники {1122}, напротив, широкие и линзообразные по фор­ ме (рис. 38,6). В двойниках {1122} сильно развито вто­ ричное д'воЙ1Нико(вание, вто1В1ремя как ъ двойниках {1011}

ег-о нет. При двойниковании по системе {1011} наблюда-

— —>■

ется большая плотность с-fa дислокаций как внутри двойников, так и в матрице [55].

Направление сдвига T|I, определенное методом интер­ ференции, для двойника {1011} имеет индексы < Ю 1 2 > ,

84

Остальные способы двойиикования включают более сложные смещения атомов. При двойниковании по систе­ ме {1012} < 7 0 1 1 > только одна пара точек гексагональ­ ной решетки Бравэ точно смещается в их двойниковое положение (см. рис. 39,6). Эта пара атомов смещается перпендикулярно плоскости двойиикования на расстоя­ ние ± 0,20а, точно таким же образом, как и при двойни-

ковании по системе {1 1 2 1 } < 1 1 2 6 > (рис. 39,а). Вторая пара атомов смещается параллельно плоскости двойни-

мов, которые располагаются в неправильных положени­ ях в структуре, полученной -сдвигом, сначала разрывают­ ся, а затем образуются новые пары точно в двойниковых положениях. При подобном процессе снова нет общего переноса_массьь Заметим, что при двойниковании по сис­

теме {1012} < 1 0 1 1 > требуются наименьшие смещения атомов по сравнению с другими теоретически ожидае­ мыми способами двоиникования, приведенными в рабо­ те Крокера и Бевиса [28, с. 453].

При двойниковании по плоскостям {1122} и {1124} только одна треть узлов решетки смещается точно в двойниковые 'положения (см. рис. 39,в, г). Плоскости

двоиникования {1122} и {1124} содержат атомы двух взаимно проникающих решеток, из которых «построена» г. п. у. структура. Пары атомов, связанные с узлами гек­ сагональной решетки Бравэ, параллельны плоскости двойиикования. Поэтому из приведенной схемы смеще­ ния атомов следует, что при этих способах двойникования смещения атомов -перпендикулярно плоскости двойникования равны -нулю. Таким образом, механизм двой-

никования по системам {1122} и {1124} требует простых смещений, поэтому эти способы двойиикования встреча­ ются довольно часто. Двойни-кование по плоскостям

{1123} до сих пор не получило объяснения.

Атомные смещения, связанные с двойниковым сдви­ гом, .происходят на двойниковой поверхности при росте двойника. Рост двойника ов свою очередь связан с дви­ жением двойникующих дислокаций, которые -представ­ ляют собою ступеньки в двойниковых границах; высота этих ступенек определяется механизмом сдвига.

На рис. 40,а показаны двойникующие дислокации

87

ние двойника определяется движением группы из трех последовательно расположенных дислокаций.

Рост двойников {1*121} легко происходит в результа­ те движения одной двойникующей дислокации, так как в этом случае структура двойниковой границы идентич­ на по ту и другую^сторону от дислокации. Рост двойни­

ков {1122} и {Г124}, когда требуется смещение только части атомов, связан с движением тройной дислокации или группы из трех дислокаций. Поэтому двойникую-

щие дислокации {1122} и {1124} соответствуют схеме, приведенной на рис. 40,6, с условием замены каждого атома в простой решетке на пару атомов.

Туккером [28, с. 433] была оценена энергия Е двойникующих дислокаций, исходя из анализа относитель­ ной дезориентации матрицы и двойника. Эта энергия равна

В интервале температур 4—1023 К значения А изменя­ ются линейно. Полученные величины энергии согласу­ ются с частотой образования двойников разного типа лри низких температурах. Действительно, в титане при криогенных температурах наиболее часто встречаются

двойники {1124} с наименьшей энергией, менее часто

образуются двойники {1122} и {1121} с промежуточной энергией и наиболее редко наблюдаются двойники

{1012} с наибольшей энергией.

В р-титановых сплавах Ti-j-3%AI-f-13%V-f-l 1 %Ог и Ti-f3%Al+7%Mo-f 11 %-Сг в приграничных объемах ме­ тодом дифракционной электронной микроскопии были обнаружены двойники с плоскостями габитуса {310}

89

[53]. Двойникование этого типа может быть вызвано

частичными дислокациями с вектором Бюргерса ~

< 5 1 3 > . Частичные дислокации с таким вектором Бюр­ герса могут возникнуть в результате слияния двух сколь­

Таким образом, в о. ц. к. металлах, кроме двойников {112}, могут возникать двойники {310}. Образование таких двойников в р-титановых сплавах согласуется с обнаруженными в нихдефектами упаковки {310}.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ДИСЛОКАЦИИ С ТОЧЕЧНЫМИ ДЕФЕКТАМИ

Дислокации в титане, как и в других металлах, вза­ имодействуют с растворенными атомами, поскольку и чужеродные атомы, и дислокации окружены полями напряжений. Энергию взаимодействия можно оценить •по уравнению [28, с. 479]:

Рассмотрим вначале взаимодействие атомов внедре­ ния с дислокациями в а-титане. Общепринято, что ато­ мы внедрения в а-титане располагаются в октаэдричес­ ких порах. При малой концентрации растворенных ато­ мов элементарный объем V равен примерно (с/2) а2, где с и а параметры решетки. Винтовые дислокации не вза­ имодействуют с примесями внедрения в октаэдрических порах. Это связайо с тем, что смещения атомов основ­ ного металла относительно атома внедрения в октаэд­ рической поре параллельны и перпендикулярны дисло­ кационной линии, а при таком смещении работа в поле напряжений дислокации не совершается.

90