Микроструктура ультрамелкозернистого сплава Ti-40 мас.% Nb после отжигов

А.Ю. Ерошенко, Ю.П. Шаркеев, М.А. Химич ORCID logo , И.А. Глухов, П.В. Уваркин, А.И. Толмачев, А.М. Майрамбекова показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 12 июля 2019; Исправлена: 07 октября 2019; Принята: 23 октября 2019
Цитирование: А.Ю. Ерошенко, Ю.П. Шаркеев, М.А. Химич, И.А. Глухов, П.В. Уваркин, А.И. Толмачев, А.М. Майрамбекова. Микроструктура ультрамелкозернистого сплава Ti-40 мас.% Nb после отжигов. Письма о материалах. 2020. Т.10. №1. С.54-59
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2020-1-54-59

Аннотация

Сплав Ti-40 мас. % Nb в УМЗ состоянии (средний размер структурных элементов 0,28 мкм) имеет многофазную структуру, представленную β-субзернами, дисперсно-упрочненными наночастицами наноразмерной ω-фазы, и α-субзернами. Температурный интервал 773-973 К отжигов характеризуется трансформацией структуры сплава из ультрамелкозернистого состояния в мелкозернистое, превращением по схеме α→β, активным ростом размера зерна дисперсно-упрочненной β-фазы и существенным падением микротвердостиПредставлены результаты исследования эволюции микроструктуры и фазового состава сплава Ti-40 мас.% Nb в ультрамелкозернистом состоянии при отжигах в диапазоне температур 673 –1073 К. Ультрамелкозернистое состояние в сплаве Ti-40 мас.% Nb сформировано комбинированным методом интенсивной пластической деформации (ИПД), который сочетал в себе трехцикловую аbс-ковку при последовательном понижении температуры в интервале 773 – 673 К, многоходовую прокатку в ручьевых валках при комнатной температуре и последующий дорекристаллизационный отжиг при 573 К. После ИПД сплав Ti-40 мас.% Nb имеет микроструктуру, представленную субзернами β-фазы, в объеме которых локализованы эллипсоидные частицы ω-фазы, и также субзернами α-фазы. Средний размер структурных элементов (зерна, субзерна и фрагменты) составил 0.28 мкм. После отжигов в интервале 673 – 873 К микроструктура сплава состоит из дисперсно-упрочненных ω-фазой β-субзерен и α-субзерен, как для исходного УМЗ состояния. При этом имеет место перераспределение объемной доли α-фазы. В интервале 773 – 973 К наблюдается трансформация ультрамелкозернистой (β + α + ω)-структуры в мелкозернистую структуру, состоящую из β- и ω-фаз с фазовым превращением по схеме α → β. При температурах выше 973 К происходит активная рекристаллизация, сопровождающаяся быстрым ростом размера зерна дисперсноупрочненной β-фазы, переходом сплава в крупнокристаллическое состояние и значительным падением уровня микротвердости. Изменение концентрации ниобия в интервале 40 и 45 мас.% для титан-ниобиевого сплава в ультрамелкозернистом состоянии не оказывает существенного влияния на структурно-фазовые превращения при отжигах.

Ссылки (18)

1. M. Niinomi, Y. Liu, M. Nakai, H. Liu, H. Li. Regenerative Biomaterials. 3 (3), 173 (2016). Crossref
2. Q. Chen, G. A. Thouas. Materials Science and Engineering: R: Reports. 87, 1 (2015). Crossref
3. X. Liu, S. Chen, J. K. H. Tsoi, J. Pekka. Matinlinna Regenerative Biomaterials. 4 (5), 315 (2017). Crossref
4. H. M. Ozaki. Mater. Transac. Tomomichi. 45 (8), 2776 (2004). Crossref
5. A. Helth, S. Pilz, T. Kirsten, L. Giebeler, J. Freudenberger, M. Calin, J. Eckert, A. Gebert. J. Mech. Behavi. Biomed. Mater. 65, 137 (2017). Crossref
6. A. Reck, S. Pilz, U. Thormann, V. Alt, A. Gebert, M. Calin, C. Hei, M. Zimmermann. MATEC Web of Conferences. 165, 06001 (2018). Crossref
7. A. Panigrahi, B. Sulkowski, T. Waitz. J. Mechan. Behav. Biomed. Mater. 62, 93 (2016). Crossref
8. R. Z. Valiev, A. P. Zhilyaev, T. G. Langdon. Bulk Nanostructured Materials: Fundamentals and Applications. John Wiley & Sons, New Jersey (2014) 456 p. Crossref
9. V. Brailovski, S. D. Prokoshkin, K. Inaekyan, S. Dubinsky, Y. Zhukova, V. Sheremetyev, A. Konopatsky. Mater. Sci. Found. 81 - 82, 342 (2015). Crossref
10. Yu. P. Sharkeev, A. Yu. Eroshenko, I. A. Glukhov, Q. Zhu, A. I. Tolmachev. AIP Conf. Proc. 1683, 567 (2014). Crossref
11. A. Yu. Eroshenko, A. M. Mairambekova, Yu. P. Sharkeev, Zh. G. Kovalevskaya, M. A. Khimich, P. V. Uvarkin. Letters on materials. 7 (4), 469 (2017). Crossref
12. K. Ozaltin, W. Chrominski, M. Kulczyk, A. Panigrahi, J. Horky, M. Zehetbauer, M. Lewandowska. J. Mater. Sci. 49, 6930 (2014). Crossref
13. M. Bönisch, A. Panigrahi, M. Calin, T. Waitz, M. Zehetbauer, W. Skrotzki, J. Eckert. J. Alloys and Compounds. 697, 300 (2017). Crossref
14. A. Yu. Eroshenko, Yu. P. Sharkeev, I. A. Glukhov, P. V. Uvarkin, A. M. Mairambekova, A. I. Tolmachev. Russian Physics Journal. 61 (10), 1899 (2019). Crossref
15. M. Ladd, R. Palmer. In: Structure Determination by X-ray Crystallography. Analysis by X-rays and Neutrons. Springer, New York (2013) 784 pp. Crossref
16. ASTM E1382-97 (2010). Standard Test Methods for Determining Average Grain Size Using Semiautomatic and Automatic Image Analysis.
17. E. V. Kozlov, A. M. Gleser, N. A. Koneva, N. A. Popova, I. A. Kurzina. Osnovy plasticheskoy deformatsii nanostrukturnykh materialov. Moscow, PHYSMATHLIT (2016) 304 p. (in Russian) [Э. В. Козлов, А. М. Глезер, Н. А. Конева, Н. А. Попова, И. А. Курзина. Основы пластической деформации наноструктурных материалов. Москва, ФИЗМАТЛИТ (2016) 304 с.].
18. E. W. Colings. Physical Metallurgy of Titanium Alloys. Metals Park, OH: American Society for Metals. Physical Description (1984) 261 p.

Другие статьи на эту тему

Закономерности разрушения титана ВТ1-0 и сплава циркония Э110 в ультрамелкозернистом, мелкозернистом и крупнокристаллическом состояниях при циклическом нагружении в гигацикловом режиме
О.Б. Наймарк, Ю.П. Шаркеев, А.М. Майрамбекова, М.В. Банников, А.Ю. Ерошенко, А.И. Ведерникова

Финансирование

1. Программа фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2017-2020 годы - III.23.2