Влияние температуры на удельную энергию межфазных beta/alpha границ в сплаве Ti-6Al-4V

М.А. Мурзинова1
1Институт проблем сверхпластичности металлов РАН, ул. Степана Халтурина 39, 450001 Уфа
Аннотация
Во многих титановых сплавах при температурах обработки и эксплуатации присутствуют две фазы: -фаза с ГПУ решеткой и -фаза с ОЦК решеткой. Стабильность двухфазной структуры и термодинамика фазового / превращения, которое протекает в широком интервале температур, во многом зависят от удельной энергии межфазных границ, и, следовательно, их строения. На основе обобщения литературных данных об атомном и дислокационном строении границ между фазами с ОЦК и ГПУ решетками предложены четыре схемы строения «плоских» полукогерентных межфазных границ, на которых несоответствия межатомных расстояний компенсируются двумя или тремя рядами краевых дислокаций несоответствия. Границы сопряжения такого типа наблюдаются на боковых и торцевых гранях пластин в титановых сплавах. По методике, разработанной ван дер Мерве и Шифлитом, выполнена оценка удельной энергии межфазных границ разного типа в сплаве Ti-6Al-4V. Расчеты проводились с учетом литературных данных о влиянии содержания легирующих элементов и температуры на параметры решеток и упругие свойства фаз сплава Ti-6Al-4V. Это позволило оценить изменение энергии межфазных границ в сплаве Ti-6Al-4V в интервале температур 600–975С, при которых наблюдается развитие диффузионного / превращения и интенсивное обогащение -фазы ванадием. Показано, что при всех вариантах сопряжения энергия межфазных границ в сплаве Ti-6Al-4V монотонно уменьшается в 1,3–1,5 раза с повышением температуры от 600 до 975С. При постоянной температуре энергия межфазных границ может изменяться от 0,201 до 0,337 Дж/м2 при 975С и от 0,298 до 0,429 Дж/м2 при 600С в зависимости от строения фасеток.
Получена: 01 декабря 2016   Исправлена: 01 марта 2017   Принята: 01 марта 2017
Просмотры: 45   Загрузки: 19
Ссылки
1.
A. Kelly, G. W. Groves. Crystallography and crystal defects. Longman, London, (1970).
2.
D. E. Laughlin, K. Hono eds. Physical Metallurgy: 3‑Volume Set, 5th edition, Newnes, (2014), p. 2960.
3.
G. J. Shiflet, Mater. Sci. Eng. 81, 61 (1986).
4.
J. P. Hirth, G. Spannos, M. G. Hall, H. I. Aaronson. Mechanisms for the development of tent-shaped and invariant-plane-strain-type surface reliefs for plates formed during diffusional phase transformations.. Acta Materialia 46 No.3, (1998) 857 – 868.
5.
S. Z. Bokshtein (Ed.) Diffusion Processes, Structure, and Properties of Metals. Springer; Softcover reprint of the original 1st ed. 1965 edition (December 16, 2013), p.135.
6.
S. L. Semiatin, D. U. Furrer, in ASM Handbook, Fundamentals of Modeling for Metals Processing, ed. by S. L. Semiatin, D. U. Furrer, Materials Park, OH: ASM International, (2009), Vol. 22, p. 536.
7.
W. Sha, S. Malinov. Titanium alloys: modelling of microstructure, properties and applications. First published 2009, Woodhead Publishing Limited and CRC Press LLC, (2009), p. 598.
8.
J. Da Costa Teixeira, B. Appolaire, E. Aeby-Gautier, S. Denis, L. He ´richer, Computational Materials Science 42, 266 (2008).
9.
R. Shi, N. Ma, Y. Wang, Acta Materialia 60, 4172 (2012).
10.
T. Furuhara, H. J. Lee, E. S. K. Menon, H. I. Aaronson, Metall. Trans. A 21, 1627 (1990).
11.
T. Furuhara, H. I. Aaronson, Acta Metall. Mater. 39, 2857 (1991).
12.
T. Furuhara, J. M. Howe, H. I. Aaronson, Acta Metall. Mater. 39, 2873 (1991).
13.
T. Furuhara, T. Ogawa, T. Maki, Phil. Mag. Lett. 72, 175 (1995)
14.
E. S. K. Menon, H. I. Aaronson, Acta Metall. Mater. 39, 1975 (1986).
15.
N. Miyano, A. Takahashi, J. Miyazaki, K. Ameyama, Mater. Trans. 49, 471 (2008).
16.
N. Miyano, K. Ameyama, G. C. Weatherly, Mater. Trans. 43, 1547 (2002).
17.
S. Suri, G. B. Viswanathan, T. Neeraj, D.‑H. Houi, M. J. Mills, Acta mater. 47, 1019 (1999).
18.
F. Ye, W.‑Z. Zhang,, D. Qiu, Acta Materialia 52, 2449 (2004).
19.
F. Ye, W.‑Z. Zhang, Acta Materialia 54, 871 (2006).
20.
R. C. Pond, S. Celotto, J. P. Hirth, Acta Mater. 51, 5385 (2003).
21.
S. Nag, R. Banerjee, R. Srinivasan, J. Y. Hwang, M. Harper, H. L. Fraser, Acta Mater. 57, 2136 (2009).
22.
J. H. van der Merwe, G. J. Shiflet, P. M. Stoop, Metallurgical Transactions A 22, 1165 (1991).
23.
J. H. van der Merwe, G. J. Shiflet, Acta Metal. Mater. 42, 1173 (1994).
24.
M. A. Murzinova, S. V. Zherebtsov, G. A. Salishchev, Journal of Experimental and Theoretical Physics 122, 705 (2016).
25.
J. W. Elmer, T. A. Palmer, S. S. Babub, E. D. Specht, Mater. Sci. Eng. A 391, 104 (2005).
26.
J. H. van der Merwe, Proc. Phys. Soc. A 63, 616 (1950).