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 показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 25 июня 2018; Исправлена: 30 июля 2018; Принята: 06 августа 2018
Цитирование: О.Б. Наймарк, Ю.П. Шаркеев, А.М. Майрамбекова, М.В. Банников, А.Ю. Ерошенко, А.И. Ведерникова. Закономерности разрушения титана ВТ1-0 и сплава циркония Э110 в ультрамелкозернистом, мелкозернистом и крупнокристаллическом состояниях при циклическом нагружении в гигацикловом режиме. Письма о материалах. 2018. Т.8. №3. С.317-322
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2018-3-317-322

Аннотация

В процессе циклического деформирования зона диссипации энергии охватывает значительный объем образца титана и циркония в ультрамелкозернистом состоянии, а для  крупнокристаллического и мелкозернистого состояния рост тепловой энергии имеет локализованный характер в рабочей зоне образца. Циклическое нагружение образцов титана и сплава циркония в ультрамелкозернистом состоянии, сопровождается качественным изменением процесса диссипации поглощения энергии.Проведены усталостные испытания для образцов титана ВТ1-0 и сплава циркония Zr-1 мас. % Nb в ультрамелкозернистом, мелкозернистом и крупнокристаллическом состояниях в режиме гигацикловой усталости. Установлено, что формирование ультрамелкозернистой структуры в титане и сплаве циркония приводит к увеличению предела усталости титана в 1,3 раза, а сплава циркония в 1,7 раза в гигацикловой области (10*9 циклов ) по сравнению с мелкозернистым и крупнозернистым состоянием. Методом инфракрасной термографии проведено исследование эволюции температурного поля для образцов титана и сплава циркония в различных структурных состояниях в процессе циклического нагружения. Показано, что процесс циклического деформирования для всех типов структурных состояний сопровождается зарождением и распространением очага тепловыделения в локальном объеме образцов и оказывает существенное влияние на величину усталостной прочности. Приращение максимальной температуры на поверхности ультрамелкозернистых образцов титана ВТ1-0 и сплава циркония Zr-1 мас. % Nb существенно ниже, чем для мелкозернистого и крупнокристаллического состояний, что свидетельствует о качественном изменении процесса диссипации поглощения энергии, связанного с особенностями ультрамелкозернистого состояния. При сопоставлении динамики изменения тепловых полей для образцов титана и сплава циркония в крупнокристаллическом, мелкозернистом и ультрамелкозернистом состояниях, установлено, что зона диссипации энергии охватывает значительный объем образца в процессе усталостных испытаний для случая ультрамелкозернистого состояния, тогда как в случае крупнокристаллического и мелкозернистого состояния рост тепловой энергии имеет локализованный характер в рабочей зоне образца.

Ссылки (15)

1. L. D. Zardiackas, M. J. Kraay, H. L. Freese. Titanium, niobium, zirconium and tantalum for medical and surgical applications. ASTM International (2006) 265 p.
2. D. L. Douglass. The metallurgy of Zirconium. International Atomic Energy Agency, Vienna (1971) 160 p.
3. R. Z. Valiev, A. P. Zhilyaev, T. G. Langdon. Bulk nanostructured materials: fundamentals and applications. New Jersey, John Wiley & Sons (2014) 456 p.
4. A. A. Shanyavsky. Phys.mesomech. 17(6), 87 (2014). Crossref
5. I. P. Semenova, R. Z. Valiev, E. B. Yakushina, G. H. Salimgareeva, T. C. Lowe. J. Mater. Sci. 43, 7354 (2008).
6. C. Bathias, P. C. Paris. Gigacycle Fatigue in Mechanical Practice. Dekker Publisher Co, Marcel (2005) 328 p.
7. V. A. Oborin, M. V. Bannikov, O. B. Naimark, T. Palin-Luc. Tech. Phys. Lett. 36(11), 1061 (2010).
8. E. A. Moyseychik, V. P. Vavilov, M. V. Kuimova. J. Nondestr. Eval. 37(2), 28 (2018). Crossref
9. O. Plekhov, O. Naimark, R. Valiev, I. Semenova, N. Saintier, T. Palin-Luc. Tech. Phys. Lett. 34(7), 557 (2008). Crossref
10. O. B. Naimark. The Phisics of Metals and Metallography. 84, 327 (1997).
11. Yu. P. Sharkeev, A. Yu. Eroshenko, V. I. Danilov, A. I. Tolmachev, P. V. Uvarkin, Yu. A. Abzaev. Russ. Phys. J. 56, 1156 (2014). Crossref
12. 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
13. ASTM E1382-97 (2010) Standard Test Methods for Determining Average Grain Size Using Semiautomatic and Automatic Image Analysis.
14. O. B. Naimark, Yu. V. Bayandin, V. A. Leontiev. Phys. Mesomech. 12(5 - 6), 239 (2009). Crossref
15. V. I. Betekhtin, A. G. Kadomtsev, M. A. Narykova, M. V. Bannikov, S. G. Abaimov, I. S. Akhatov, T. Palin-Luc, O. B. Naimark. Phys. Mesomech. 20, 78 (2017). Crossref

Другие статьи на эту тему