Low Temperature Physics: 28, 864 (2002); https://doi.org/10.1063/1.1528580 (11 pages)
Физика Низких Температур: Том 28, Выпуск 11 (Ноябрь 2002), c. 1211-1226    ( к оглавлению , назад )

Низкотемпературная деформация и разрушение объемного наноструктурного титана, полученного интенсивной пластической деформацией с помощью равноканального углового прессования

В. З. Бенгус, Е. Д. Табачникова, В. Д. Нацик

Физико-технический институт низких температур им. Б. И. Веркина НАН Украины пр. Ленина, 47, г. Харьков, 61103, Украина
E-mail: bengus@ilt.kharkov.ua

Й. Мишкуф, К. Чах

Институт экспериментальной физики АН Словакии ул. Ватсонова, 47, г. Кошице, 04353, Словакия

В. В. Столяров, Р. З. Валиев

Институт физики новых материалов, Уфимский государственный авиационный технический университет, ул. К. Маркса, 12, г. Уфа, 450000, Россия

Статья поступила в редакцию 21 июня 2002 г.

Аннотация

Изучены низкотемпературная пластичность и разрушение поликристаллов крупнозернистого (КЗ) и наноструктурного (НС) титана технической чистоты двух структурных модификаций с размером зерна 0,3 и 0,1 мкм, приготовленных методом равноканального углового прессования (РКУП) с дополнительной термомеханической обработкой. Измерения проводили при температурах 300, 77 и 4,2 К в режиме одноосного сжатия со скоростью деформации 4×10-4 c-1. Получены кривые упрочнения "напряжение-пластическая деформация", измерены макроскопический предел текучести и ресурс пластичности для образцов с ориентациями оси сжатия вдоль и поперек оси РКУП. Обнаружено возрастание предела текучести в 1,5-2 раза при переходе от КЗ к НС титану и при охлаждении от 300 до 4,2 К. Наблюдается также анизотропия пластичности НС титана - возрастание предела текучести в 1,2-1,5 раза при переходе от ориентации оси сжатия вдоль к ориентации поперек оси РКУП. Ресурс пластичности при таких изменениях структуры образцов и условий эксперимента систематически понижается, однако деформация до разрушения остается выше 4%. Нанoструктурный титан не обнаруживал хладноломкости вплоть до температуры жидкого гелия, но при 4,2 К пластическое течение приобретало скачкообразный характер, как и в КЗ титане. Установлено, что при низкотемпературном одноосном сжатии происходит разрушение НС титана в результате неустойчивого пластического сдвига, сопровождающегося локальным адиабатическим разогревом материала. Такое явление не свойственно КЗ титану. Изучение морфологии поверхностей сдвигового разрушения с помощью сканирующего электронного микроскопа выявило характерный "венный" узор, свидетельствующий о локальном разогреве при температуре ³ 800 °С. Установлен термически активированный характер пластической деформации НС титана при низких температурах. Показано влияние на величину предела текучести микроструктурных внутренних напряжений термической анизотропии и возможного микродвойникования.

PACS:
62.20.Fe - Deformation and plasticity (including yield, ductility, and superplasticity) (see also 83.50.-v Deformation and flow in rheology)
62.20.Mk - Fatigue, brittleness, fracture, and cracks
81.05.Ys -