Содержание к диссертации
Введение
I. Литературный обзор 11
1.1. Влияние механической обработки на магнитные свойства диа- и парамагнитных материалов
1.2. Анизотропия физических свойств и кристаллографическая, текстура поликристаллических материалов с ГПУ-структурой
1.2.1 .Кристаллографическая текстура в поликристаллах и способы ее описания
1.2.2. Механизмы формирования текстуры 19
1.2.3. Влияние текстуры на анизотропию физических свойств поликристаллических материалов
1.3. Связь анизотропии физических свойств поликристаллических материалов с характером анизотропии этих свойств в соответствующих монокристаллах
1.4. Расчет анизотропии физических свойств поликристаллических материалов по данным текстурных измерений
II. Методика эксперимента 35
2.1. Исследуемые материалы и методика приготовления образцов 35
2.2. Экспериментальные методы исследования 36
2.2.1. Методика текстурных измерений 37
2.2.2. Методика измерения магнитной восприимчивости 38
2.2.3. Методика измерения анизотропии магнитной восприимчивости
2.2.4. Методика измерения анизотропии удельного электрического сопротивления
2.2.5. Методика расчета анизотропии магнитной восприимчивости в объеме образца по результатам измерения угловых зависимостей магнитной восприимчивости в отдельных плоскостях
III. Экспериментальные результаты и их обсуждение 59
3.1. Текстура и магнитные свойства титановых сплавов, подвергнутых термомеханической обработке прессованием
3.2. Текстура и магнитные свойства титановых сплавов, подвергнутых пластической деформации прокаткой
3.2.1. Кристаллографическая текстура титановых сплавов подвергнутых, пластической деформации прокаткой
3.2.2. Магнитные и электрические свойства титановых сплавов, подвергнутых пластической деформации прокаткой
3. 3. Текстура и магнитные свойства промышленных сплавов на основе титана
3.3. 1. Текстура и магнитные свойства сплава ВТ6С 84
3. 3. 2. Текстура и магнитные свойства сплава ПТ-ЗВ 91
3.3.3. Текстура и магнитные свойства сплава ПТ-ЗВкт 96
3.3.4. Текстура и магнитные свойства сплава ВТ20 101
3.4. Текстура и магнитные свойства циркония и сплава 2,5%Nb-Zr 104
3.5. Влияние всестороннего сжатия на текстуру и анизотропию магнитных свойств титановых сплавов
IV. Расчет упругих характеристик гпу-сплавов по результатам магнитных измерений
Основные результаты исследования 125
Литература 127
- Анизотропия физических свойств и кристаллографическая, текстура поликристаллических материалов с ГПУ-структурой
- Экспериментальные методы исследования
- Текстура и магнитные свойства титановых сплавов, подвергнутых пластической деформации прокаткой
- Влияние всестороннего сжатия на текстуру и анизотропию магнитных свойств титановых сплавов
Введение к работе
Получение металлов и сплавов с заданными свойствами является актуальной и практически, значимой задачей физического материаловедения. Ключевой стадией процесса получения металлических полуфабрикатов в виде прутков и листовых заготовок, используемых для производства изделий, является механическая обработка материала, при которой происходит его пластическая деформация. Многочисленными исследованиями установлено, что механическая обработка может приводить к значительным изменениям физико-механических свойств обрабатываемого материала, причем характер этих изменений существенно зависит от вида и условий механической обработки. Наиболее подробно изучено влияние пластической деформации металлов и сплавов на их-механические свойства. Достаточно подробно исследовалось влияние пластической деформации на магнитные свойства сильномагнитных материалов. Вместе с тем практически неизученным остается отмеченный многими авторами [1, 2] эффект изменения магнитных свойств слабомагнитных (диа- и парамагнитных) материалов в результате их механической обработки.
Магнитные свойства диа- и парамагнитных металлов и сплавов не являются их эксплуатационными свойствами. Однако, их исследование представляет значительный интерес, поскольку они определяются свойствами электронной подсистемы материала, его дефектной структурой и составом. В частности, исследование изменений магнитных свойств при пластической деформации слабомагнитных материалов позволяет получать ценную информацию о механизмах пластической деформации слабомагнитных металлов и сплавов.
С этой точки зрения значительный научный и практический интерес представляют исследования магнитных свойств слабомагнитных поликристаллических металлов и сплавов с ГПУ-структурой, подвергнутых пластической деформации, в процессе которой в них формируется ярко выраженная кристаллографическая текстура. К числу таких материалов относятся сплавы на основе титана и циркония. Поскольку характер текстуры, наведенной механической обработкой, в конечном счете, определяет физико-механические свойства данных материалов, весьма важными являются исследования, устанавливающие связь между текстурой и вызванной ею анизотропией физических свойств материалов. Несмотря на значительную научную и практическую ценность данных исследований, в настоящее время анизотропия магнитных свойств в пластически деформированных слабомагнитных металлах и сплавах с ГПУ-структурой остается малоизученной. Ранее в работах Р.А Адамеску, Е.А Митюшова, Н.Д. Реймер [3-5] исследовалась анизотропия магнитной восприимчивости и электрического сопротивления пластически деформированных титановых сплавов и циркония. На основании этих исследований авторами был сделан вывод о том, что определяющим фактором в формировании анизотропии магнитных и электрических свойств данных поликристаллических материалов является текстура. Однако в этих работах магнитная восприимчивость и электрическое сопротивление измерялись лишь для трех главных направлений в образце, определяемых конкретным видом пластической деформации (в данном случае прокаткой). Этих измерений недостаточно для однозначного вывода о наличии корреляции между текстурой и анизотропией магнитных и электрических свойств сплавов. Для того чтобы сделать такой вывод, необходимо исследовать полные угловые зависимости магнитной восприимчивости и электросопротивления в любой заданной плоскости образца.
В связи с этим целью работы являлось исследование влияния текстуры на анизотропию магнитной восприимчивости пластически деформированных титановых и циркониевых сплавов, определяемую из угловых зависимостей магнитной восприимчивости исследуемых образцов в заданных плоскостях.
Для достижения этой цели диссертантом решались следующие задачи:
Создание прецизионной установки для исследования анизотропии магнитной восприимчивости парамагнитных сплавов с возможностью получения полной угловой зависимости магнитной восприимчивости в любой заданной плоскости образца.
Комплексное исследование кристаллографической текстуры и анизотропии магнитной восприимчивости сплавов на основе и Zr различного состава, подвергнутых пластической деформации прессованием и прокаткой.
Изучение влияния всестороннего сжатия на кристаллографическую текстуру титановых сплавов и анизотропию магнитной восприимчивости.
Разработка методики расчета угловой зависимости магнитной восприимчивости в трехмерном пространстве по результатам неполных плоскостных измерений магнитной восприимчивости.
Разработка методики расчета анизотропии механических свойств сплавов с ГПУ-структурой по данным измерения анизотропии их магнитной восприимчивости.
Научная новизна. В настоящем диссертационном исследовании получены следующие новые результаты:
Созданы новые установки для измерения магнитной восприимчивости парамагнитных сплавов и анизотропии магнитной восприимчивости с чувстви-
тельностью 2'10"см/г и 1'10~см/г соответственно. Преимуществом установки для измерения анизотропии магнитной восприимчивости является возможность получения полной угловой зависимости магнитной восприимчивости в любой заданной плоскости образца.
Проведены детальные сравнительные исследования анизотропии магнитной восприимчивости и текстуры титанового сплава ВТ6С, подвергнутого аксиально-симметричному прессованию. Установлена однозначная корреляция между анизотропией магнитной восприимчивости и текстурой данного сплава при температуре прессования, соответствующей области существования р- фазы (1030С) и при степенях деформации, превышающих 50%.
Проведены детальные сравнительные исследования анизотропии магнитной восприимчивости и текстуры сплавов на основе титана и циркония, подвергнутых пластической деформации прокаткой. Установлено, что при холодной прокатке характер анизотропии магнитной восприимчивости сплавов однозначно определяется типом формирующейся кристаллографической текстуры.
Проведены исследования анизотропии магнитной восприимчивости и текстуры сплавов систем Т1-А1-У и Т1-А1-У-Мо, подвергнутых пластической деформации путем всестороннего сжатия. Установлено, что при всестороннем сжатии характер анизотропии магнитной восприимчивости и тип текстуры определяются составом-сплава.
Разработана и апробирована новая методика расчета анизотропии модуля Юнга титановых сплавов по данным измерения анизотропии их магнитной восприимчивости.
Практическая ценность.
.Созданные в процессе диссертационного исследования новые прецизионные установки для исследования магнитных свойств парамагнитных сплавов позволяют расширить круг исследуемых металлов и сплавов, более подробно исследовать влияние легирующих добавок, пластической деформации на магнитные свойства сплава.
Данные об однозначной связи анизотропии магнитной восприимчивости парамагнитных сплавов с их текстурой позволяют прогнозировать возникающую в обрабатываемом материале текстуру, учитывать ее при разработке новых технологий обработки сплавов.
Разработанная методика расчета анизотропии упругих свойств по данным магнитных измерений может быть использована для прогнозирования механических характеристик материалов и сплавов с ГПУ-структурой в условиях промышленного производства.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на следующих научных конференциях:
1. III Всероссийская научно-техническая конференция " Методы и средства измерений физических величин" ( Нижний Новгород, 1998г).
2.1 Всероссийская научно-практическая конференция "Прикладные вопросы современной физики" ( Саранск, 1999г).
XXX Огаревские чтения ( Саранск, 2001 г).
Межрегиональная научная школа для студентов и аспирантов "Материалы нано-, микро- и оптоэлектроники: физические свойства и применение" ( Саранск, 2005г).
III Всероссийская научно-практическая конференция "Физические свойства металлов и сплавов" ( Екатеринбург, 2005г).
XXIV Научные чтения имени академика Н.В.Белова ( Нижний Новгород, 2005 г).
Публикации. По теме диссертационного исследования имеется 11 публикаций:
Саврасов, К.В. Автоматизированная установка для измерения магнитной восприимчивости диа- и парамагнетиков./ К.Н. Нищев, К.В. Саврасов// Приборы и техника эксперимента».- Москва - 1995.- №5.- С. 161166.
Саврасов, К.В. Магнитометрический метод контроля анизотропии механических свойств./ Е.А. Митюшев, C.B. Гребенкин, К.В. Саврасов // Заводская лаборатория.- Москва.- 2002.- N9.- С.45-47.
Саврасов, К.В. Текстура и магнитные свойства титановых сплавов, подвергнутых пластической деформации./ К.Н. Нищев, С.В Гребенкин, К.В. Саврасов // Вестник Нижегородского университета. — Н. Новгород.- 2006.-вып.1(19). -С.218-223.
Саврасов, К.В. Автоматизированная установка для измерения магнитной восприимчивости диа- и парамагнетиков./ К.Н. Нищев, К.В. Саврасов, Д.В. Киреев// Всероссийская конференция «Структура и свойства твердых тел» сб. научн. тр.- Н. Новгород.- 1999.- С. 162-163.
Саврасов, К.В. Установка для измерения анизотропии магнитной восприимчивости диа- и парамагнетиков./ К.Н. Нищев, К.В. Саврасов// III всероссийская научно-техническая конференция «Методы и средства измерений физических величин», сб. научн. тр.- Н. Новгород.- 1998.- С.43.
Саврасов, К.В. Автоматизация измерений магнитной восприимчивости диа- и парамагнетиков./ К.Н. Нищев, К.В. Саврасов, Д.В. Киреев//1 научно-практическая конференция «Прикладные вопросы современной физики», сб. научн. тр .- Саранск.- 1999.- С. 125-126.
Саврасов, К.В. Влияние кристаллографической текстуры на анизотропию магнитных свойств прутков титановых сплавов./ К.Н. Нищев, C.B. Гребенкин, К.В. Саврасов // Вестник Мордовского университета.- Саранск.- 2002.- N1-2.- С.112-116.
Саврасов, К.В. Влияние пластической деформации на магнитные свойства парамагнитных сплавов./ К.Н. Нищев, К.В. Саврасов // IV межрегиональная молодежная научная школа «Материалы нано-, микро- и оптоэлектроники: физические свойства и применение» сб. научн. тр.- Саранск.- 2005.- С.99.
Саврасов, К.В. Магнитные свойства титановых сплавов, подвергнутых пластической деформации./ К.Н. Нищев, C.B. Гребенкин, К.В. Саврасов // III всероссийская научно-практическая конференция «Физические свойства металлов и сплавов», сб. научн. тр.- Екатеринбург.- 2005.-С. 117-120.'
Саврасов, К.В. Текстура и магнитные свойства титановых сплавов, подвергнутых пластической деформации./ К.Н. Нищев, К.В. Саврасов // XXIV Научные чтения имени академика Н.В.Белова, сб. научн. тр.- Нижний Новгород.- 2005.- С.119-121.
11. Способ определения магнитной восприимчивости диа- и парамагнетиков: авторское свидетельство Рос. Федерации / Саврасов, К.В. Нищев К.Н., Смоланов Н.А., Кудрявцев С.В// №1739271; зарегистрировано в государственном реестре 8.12.92.
Анизотропия физических свойств и кристаллографическая, текстура поликристаллических материалов с ГПУ-структурой
Наиболее часто конструкционные металлические материалы находятся в поликристаллическом состоянии, представляющем собой совокупность одинаковых по составу зерен (кристаллитов). По различным причинам в поликристалле могут возникать преимущественные ориентации зерен. Данное явление в материаловедении называется кристаллографической текстурой [16].
Очевидно, что если поликристалл состоит из изотропных (по отношению к данному физическому свойству) монокристаллов, то изменение ориен- таций таких кристаллитов в поликристалле, вследствие того или иного воздействия, не приведет к появлению анизотропии данного свойства. Если же у монокристалла данного материала наблюдается анизотропия свойств, то физические величины, характеризующие свойства такого поликристалла, имеют значения промежуточные между минимальными и максимальными значениями для соответствующего монокристалла.
Поэтому исследование и описание возникающей в процессе деформации текстуры представляет актуальную научно-практическую задачу. В настоящее время существует несколько подходов к описанию кристаллографической текстуры. Прежде всего, это качественное описание текстуры по видам ее симметрии и типам механической обработки материала. Если обозначить через О Для количественного описания кристаллографической текстуры используются специальные текстурные параметры [4, 17].
Для гексагональных металлов в качестве текстурных параметров, описывающих соответствующую кристаллографическую текстуру, принято выбирать следующие значения направляющих косинусов: = а2хъ , Аг2 = а\ъ , Аз = а\ъ , Аг4 = а\ъ ,Аг5 = а\ъ = аз где - средние значения направляющих косинусов по всем возможным ориентациям кристаллитов в поликристаллическом образце. В случае гексагональных материалов выполняется условие: Д + Д 2 + Д з = 1, В этом случае число независимых параметров текстуры равно пяти. Другим способом описание текстуры является ее представление в виде некоторого набора "идеальных" ориентаций кристаллитов [18]. В этом случае текстурные параметры определяются с учетом объемной доли идеальных ориентировок: где у / - объемная доля ориентировки иу\у -направления в образце, Д - текстурный параметр ей соответствующий.
В работе [19] для случая гексагональных кристаллов предложено выражать текстурные параметры для каждой идеальной ориентировки через периоды решетки монокристалла (а и с, соответственно) и индексы Миллера (Ьк1) плоскости, перпендикулярной описываемому направлению.
В случае отсутствия текстуры в таких материалах Данный подход особенно удобен для описания идеальных текстур при прогнозировании и моделировании процессов текстурообразования. Для реальных текстур объемные доли заданной ориентировки могут быть найдены из анализа плотности соответствующей компоненты на обратной полюсной фигуре, полученной рентгеновскими методами.
В случае поликристаллов с тригональной, тетрагональной и гексагональной симметрией кристаллитов можно для описания кристаллографической текстуры и расчетах физико-механических свойств использовать двумерную ФРО - F((p,y), где углы ф и у задают положение оси кристаллита по отношению к лабораторным осям.
В работе [19] показывается, что текстуры различных типов возможно представить одинаковыми текстурными параметрами, что упрощает анализ самих текстур, их сравнение и исследование влияния на текстуру различных внешних воздействий. В месте с тем, не смотря на очевидную важность, работы по выбору оптимального способа аналитического представления текстуры не завершены [ 20-22 ]. Особенно это касается текстуры с острыми максимумами, не совпадающими с главными направлениями в образце. Это указывает на необходимость расширения исследований формирующейся при пластической деформации текстуры, ее перестройки в ходе изменения примесного состава, вида и степени деформации материала.
Одним из основных физических процессов, вызывающих формирование кристаллографической текстуры в поликристаллических образцах, является пластическая деформация. Образование текстуры при пластической деформации является, в общем случае, следствием поворота кристаллографических плоскостей в процессах скольжения и двойникования. Основные механизмы и закономерности текстурообразования поликристаллических материалов достаточно подробно описаны в работах [23 -26 ]. При этом необходимо отметить, что характер перераспределения текстурных максимумов в процессе деформации образца различен для разных материалов. Так для титана увеличение степени деформации приводит уменьшению рассеяния текстуры и угла наклона текстурного максимума относительно направления нормали к плоскости листа. Механизм перестройки текстуры здесь связан со скольжением по системам {юТо} 1120 , {10н} 1120 и (0001) 1120 и двойникованием по плоскостям {1012}, {1122} и {1121}. При легировании титана могут подавляться одни и усиливаться другие механизмы деформации. Например, в плоскости НП-ПН, для промышленного сплава ВТ5-1 [27], про катка с увеличением степени деформации приводит к текстуре так как в этом случае легирование титана оловом и алюминием ( 5%А1, 2.65%8п для сплава ВТ5-1 ) приводит к подавлению двойникования и усилению базисного скольжения.
Другим важным фактором, влияющим на кристаллографическую текстуру, является термическое воздействие на материал, приводящее к усилению или к ослаблению исходной текстуры, либо к возникновению новой текстуры. Так в работах [28, 29] отмечается влияние отжига на анизотропию модуля упругости ( Е ) и кристаллографическую текстуру йодидного циркония. Как следует из данных, приведенных в работе, с увеличением температуры отжига усиливается острота текстуры и увеличивается модуль Юнга для всех направлений в листе из-за уменьшения угла наклона базисных плоскостей к плоскости прокатки. В работах [30, 31, 32 ] отмечается, что отжиг деформированных образцов нелегированного титана приводит к уменьшению рассеяния и увеличению интенсивности исходной текстуры. Такой же эффект наблюдался, по данным работы [33], во многих материалах и сплавах с различным типом решетки. При этом, как отмечается, влияние времени отжига на текстуру имеет немонотонный характер. Увеличение времени отжига, начиная с некоторого значения, заметно не сказывается на изменении кристаллографической текстуры.
В работах [25, 34, 35] описывается влияние процесса рекристаллизации на кристаллографическую текстуру. Отмечается, что рекристаллизационный отжиг при температурах на 50С ниже температуры начала рекристаллизации сплава приводит к некоторому увеличению интенсивности текстуры и снижению рассеяния без смещения положения максимумов полюсной плотности на полюсной фигуре.
Экспериментальные методы исследования
Изучение кристаллографической текстуры материалов проводилось методом анализа прямых (ППФ) и обратных (ОПФ) полюсных фигур. Построение ППФ проводилось по результатам дифрактометрических съемок "на отражение" по методу Шульца [ 82, 83 ], который позволяет получать центральную часть полюсной фигуры, ограниченную углами 60-70. В большинстве случаев этого оказывается достаточно для анализа компонентного состава текстуры. Съемка текстурограмм для построения ППФ производилась на рентгеновском дифрактометре ДРОН-0,5 с помощью гониометрической приставки ГП-2 в отфильтрованном Си-К« излучении с использованием сцинтилляционного счетчика и дифференциальной дискриминации. В данной работе была использована конструкция держателя образца для приставки ГП-2 впервые предложенная в [84], которая не требует юстировки при каждой установке образца.
Построение ОПФ осуществлялось по методу Морриса [85], который при исследовании гексагональной а-фазы титановых сплавов является одним из наиболее точным. При этом интегральная интенсивность регистри ровалась автоматически по числу импульсов, набранных в процессе сканирования линии с постоянной скоростью во всем угловом интервале дифракционного максимума, за вычетом числа импульсов, набранных за то же время при сканировании фона. Съемка ОПФ также производилась в отфильтрованном Си-К« излучении.
Измерение магнитной восприимчивости исследуемых образцов осуществлялось модернизированным методом Торпа-Сенфтла [ 86 ] с использованием маятниковых весов. Сущность базового метода Торпа-Сенфтла заключается в следующем [ 87, 88 ].
С целью расширения возможностей метода Торпа-Сенфтла нами был предложен его модифицированный вариант, позволяющий исследовать магнитные свойства слабомагнитных образцов, восприимчивость, которых зависит от напряженности магнитного поля. Методика измерений заключается в следующем. На жестком основании в пространстве между полюсными наконечниками магнита помещается датчик напряженности магнитного поля Д (рис.7) ( датчик Холла с размерами 0.5x0,5x0,1 мм ). Как и в методе Торпа- Сенфтла электромагнит дискретно перемещается вдоль оси X с некоторым постоянным шагом (в нашем случае Дх=1мм). При этом в каждой точке X; измеряется значение отклонения маятника с образцом ЛЦх;) и значение напряженности магнитного поля в месте расположения датчика Холла Н(хГ).При дискретном перемещении магнита датчик Д и исследуемый образец О, удаленные друг от друга на расстояние Ь0, последовательно оказываются в одних и тех же точках неоднородного магнитного поля (рис.8).Если расстояние Ь0 известно, то можно легко установить соответствие между Л! ) и Н(хО. Однако при смене образца из-за неточности в положении подвеса образца, расстояние Ь0 изменяется, что делает такое прямое сопоставление невозможным.
Температура образца контролируется термопарой 3. Чтобы в процессе измерения не происходило намерзание паров воды на образце или окисление поверхности образца, измерения проводятся в атмосфере инертного газа либо вакуума. 2.2.3. Методика измерения анизотропии магнитной восприимчивости
Измерение анизотропии магнитной восприимчивости слабомагнитных веществ (диа- и парамагнетиков) представляет достаточно сложную экспериментальную задачу. Кроме необходимости измерять малую силу, действующую на образец со стороны магнитного поля, она усложняется необходимостью менять направление прилагаемого магнитного поля относительно исследуемого образца. Описанные в литературе установки [см. например 9193 ] отличает сложность в конструкции, необходимость перевешивания образца в ходе эксперимента. В отличии от них, разработанная нами установка [94], отличается простотой конструкции, малым временем проведения измерения, возможностью легко менять направление прилагаемого к образцу магнитного поля.
Текстура и магнитные свойства титановых сплавов, подвергнутых пластической деформации прокаткой
Большая часть металлических материалов, используемых в практике, изготавливается в виде листов, полученных прокаткой (катанных листовых заготовок). По сравнению со случаем осевого прессования прутковых заготовок деформация листов прокаткой формирует более сложные текстуры, характер которых зависит как от степени деформации поликристаллического материала, так и от содержания в нем легирующих добавок. В связи с этим важной задачей, имеющей практическое значение, является исследование кристаллографической текстуры и магнитных свойств деформированных прокаткой поликристаллических материалов с различным содержанием легирующих компонентов.
Для исследования влияния типа легирующих добавок и их содержания на характер формирующейся текстуры в пластически деформированных образцах нами были выбраны следующие материалы: технический титан, сплавы титана с алюминием и оловом (0,36%А1-Т1, 0,53%А1-Т1, 1,04%А1-Т1, 3,53%А1-Т1, 2,0%8п-Т1). Основанием для выбора этих материалов послужили данные работ [43-45], которые указывают на то, что добавление в титан алюминия и олова, приводит к преобладанию в пластически деформированном материале базисного скольжения при практическом отсутствии двойникования.
Нами исследовались образцы технического титана, пластически деформированного прокаткой со степенями деформации 20%, 40% и 60%. Как показывает анализ текстурных данных на 1111Ф, текстура технического титана при деформации 20% описывается рассеянной вдоль направления НН-ПН компонентой (0001) ±30о-40НН-Пн[юТ0]. Увеличение деформации до 40% приводит к некоторому уменьшению угла наклона текстурного максимума относительно НН, примерно до 20, причем рассеяние текстуры сохраняется. При увеличении степени деформации до 60% угол наклона текстурного максимума относительно НН становится равным 30, возрастает его интенсивность и рассеяние вдоль оси НН-ПН. На рис 25 представлены обратные полюсные фигуры, снятые в направлении нормали к плоскости листа. После деформации 20% текстура листа многокомпонентна: наиболее интенсивный максимум расположен в направлении 0001 , наблюдаются также менее интенсивные максимумы в направлениях 1014), 2021) и 1122). Увеличение степени деформации до 40% приводит к некоторому размытию центрального максимума - интенсивность его уменьшается, а интенсивность области размытия растет. Текстурные максимумы в направлениях 2021) и 1122) пропадают. При деформациях —60%, происходит дальнейшее понижение интенсивности максимума (0001), размытие его увеличивается - появляется "хвост" полюсной плотности в направлении 1120).
Известно, что определяющую роль в формировании такой текстуры играют процессы скольжения и двойникования. Скольжение преимущественно происходит по системам юш} 1120 , {10и} 1120 и (0001) 1120 , так как критическое скалывающее напряжение в титане минимально для плоскости {1010} и максимально для базисной плоскости.
Двойникование происходит по плоскостям (1012),(1122) и (1121). Учитывая сказанное, можно связать образование рассеянной текстуры для деформации 20% со скольжением по плоскостям {юю} П20 , {юп} 1120 и двой- никованием. Уменьшение угла наклона текстурного максимума и увеличение интенсивности текстуры при увеличении степени деформации может быть связано с усилением скольжения по пирамидальной плоскости и двойникования по плоскости {1 122}. (0001) (1010)
Текстурные измерения, выполненные на образцах сплава 0.36%А1-Т1 и образцах сплава 3.53%А1-Т1, вырезанных из листов, полученных при деформациях 20%, 40% и 60%, показали, что текстура, формирующаяся в сплаве 0.36%А1-Т1 практически аналогична текстуре технического титана. Увеличение процентного содержания алюминия в сплаве приводит к уменьшению размытости формирующейся текстуры.
Анализ обратной полюсной фигуры для модельного сплава 2%8п-Т1 представленной на рис.26, показывает, что перестройка текстуры в нем происходит иначе, чем в рассмотренных выше сплавах. Для деформации 20% текстура представлена тремя компонентами: интенсивным, размытым относительно направления 0001 , максимумом и двумя более слабыми максимумами примерно равной интенсивности: в направлении (1013), в области размытия центрального максимума, и в направлении (1120). Деформация со степенью 40% приводит к усилению интенсивности максимума (0001), размытие его сохраняется. Интенсивность текстурного максимума для направ- ления (1013) также возрастает, исчезает текстурный максимум (1120) . Обжатия в 60% еще больше усиливает интенсивность полюсной плотности в направлениях 0001 . Дополнительный максимум в области размытия смещается от направления 1013) к направлению (1014).
Влияние всестороннего сжатия на текстуру и анизотропию магнитных свойств титановых сплавов
Несмотря на то, что всестороннее сжатие подразумевает равнозначность приложенного усилия по любым направлениям и, следовательно, отсутствие каких либо преимущественных направлений внешнего воздействия, такая деформация, как следует из наших исследований, может приводить к существенной перестройке кристаллографической текстуры и возникновению анизотропии физических и механических свойств. Анализ данного явления важен как с точки зрения изучения воздействия указанного типа на металлические сплавы, так и с точки зрения более полного понимания механизма деформации поли кристаллических материалов. С целью изучения взаимосвязи текстуры и магнитных свойств поликристаллических материалов с ГПУ-структурой, подвергнутых всестороннему сжатию, нами исследовались образцы промышленных сплавов титана: ПТ-ЗВкт, Вт 14, ВТ20, деформированных всесторонним сжатием с давлением Р=9 кбар. На рис.48 представлены обратные полюсные фигуры снятые на образцах указанных сплавов в исходном состоянии ( а ) и после их всестороннего сжатия ( б ). Из данного рисунка следует, что всестороннее сжатие Рис. 48. Обратные полюсные фигуры для направления нормали к плоскости листа титановых сплавов подвергнутых всестороннему сжатию: а- исходное состояние, б- после обработки всесторонним сжатием Р=9кбар. 1 - сплав ПТ-ЗВкт, 2 - сплав ВТ20, 3 - сплав ВТ14. сплавов в одинаковых условиях формируется различные по характеру текстуры. Так для сплава ПТ-ЗВкт в исходном состоянии наблюдается текстурный максимум в направлении 0001 . Максимумы остальных направлений сравнительно малы. Для образца, подвергнутого всестороннему сжатию, происходит уменьшение более чем в два раза интенсивности максимума (0001) и существенное возрастание интенсивности направления (1010).
В случае сплава ВТ20 изменение текстуры происходит более сложным образом. Исходная текстура представлена тремя максимумами полюсной плотности: в области направлений (1120), (1122) и поясом (юТ4)-(1124). Всестороннее сжатие приводит к уменьшению полюсной плотности в направлениях 1120) ,(1122), и ее увеличению в направлении (1014). Сплав ВТ14 в исходном состоянии имеет сильный максимум в направлении (1120), а также небольшое повышение полюсной плотности в направлениях (1014)- (1124). После всестороннего сжатия образца сплава ВТ14 вид обратной полюсной фигуры меняется коренным образом. Максимум в направлении (1120) исчезает, полюсная плотность в поясе (1014)-(1124) повышается, возникает слабый максимум в направлении 0001 . Данные изменения в результате всестороннего сжатия могут быть обусловлены различиями в примесном составе сплавов и различной исходной текстурой образцов. На рисунках 49-51 представлены результаты измерения анизотропии магнитной восприимчивости указанных сплавов. Как видно, всестороннее сжатие при Р=9 Кбар приводит к различным изменениям магнитных свойств исследуемых сплавов. Измерения анизотропии магнитной восприимчивости сплавов проводились как в исходном, так и деформированном состоянии. При этом сохранялась относительная ориентация образцов. На рисунке 49, 50 представлены данные магнитных измерений для сплава ПТЗВкт и сплава ВТ20. Видно, что всесторонняя сжатие образца сплава ПТЗ-Вкт приводит к уменьшению анизотропии магнитной восприимчивости: значения разности Хнн - Хнп и Хнн - Хпн уменьшается примерно в 2 раза. Деформация всесторонним сжатием образцов сплава ВТ20 не приводила к существенным изменениям магнитной восприимчивости (рис.50). Этому соответствует малая перестройка текстуры данного сплава, наведенная всесторонним сжатием. Наибольшие изменения магнитной восприимчивости в результате всестороннего сжатия были отмечены для сплава ВТ14 (рис.51). Для исходного состояния нами наблюдалось отсутствие зависимости магнитной восприимчивости от направления в пределах погрешности измерений как для плоскости НН-НП, так и для плоскости НН-ПН. \ Всесторонняя сжатие, как видно из рисунка, приводит к возникновению анизотропии магнитной восприимчивости, характер которой совпадает для плоскостей НН-НП и НН-ПН. Отсутствие эффекта увеличения магнит ной восприимчивости в направлении НН по сравнению с %нП в исходных образцах можно объяснить отсутствием кристаллитов, базисные плоскости которых ориентированны в плоскости листа. Максимум в направлении (1120), как было показано ранее на примере прутков, практически не влияет на магнитную восприимчивость в наблюдаемом направлении. Всестороннее сжатие приводит к увеличению полюсной плотности в направлениях близких к 0001 , что приводит к возникновению анизотропии магнитной восприимчивости с максимумом в направлении НН.
