Введение к работе
Актуальность темы. Алюминиды титана относятся к перспективным материалам, поскольку они являются основой создания промышленных сплавов, получивших широкое использование в авиации, энергетике, современной космической технике. Дальнейшее развитие их промышленного производства требует системного подхода и предполагает фундаментальные исследования данных интер-металлидов. Ті3А1 относится к соединениям, которые имеют в виду в первую очередь при разработке научных программ, связанных с созданием новых современных материалов. Для монокристаллического ТізДІ, как было обнаружено недавно, характерен эффект термического упрочнения; изучение аномальной зависимости деформирующего напряжения связано с выявлением особенностей дислокационной структуры и механизмов дислокационных превращений.
При разработке новых сплавов как систем металлов, обнаруживающих высокие прочностные и пластические свойства, большое внимание уделяется не только исследованиям их "интерметаллической" составляющей, но и современным методам создания соединений. Новое перспективное направление получения интерметаллидов открывает использование ударно-волнового воздействия, сочетающего сверхвысокие давления и значительные температуры. Этот метод позволяет создавать неравновесные структуры, обеспечивая уникальные возможности улучшения прочностных и пластических свойств.
Синтезированные в-' настоящем исследовании ' методом сферического ударно-волнового сжатия структуры на основе Ті и А1 нуждаются в изучении. В связи с перспективностью и уникальностью данного метода синтеза интерметаллидов и необычными свойствами полученных материалов данная часть исследования также носит актуальный характер.
Цель и задачи работы. Цель настоящей работы состоит в жспериментальном исследовании аномальной температурной зависи-
мости предела текучести ау(Т) монокристаллического Ті3А1 и е объяснении на основании анализа устойчивости дислокационных конфигураций, а также в изучении гексагональной фазы Ti3Al, входящей в состав синтезированных при ударно-волновом воздействии интерметаллидов на основе Ті и А1.
В связи с этим в работе были поставлены следующие задачи:
-
Выявить особенности геометрии скольжения, свойственны!; монокристаллическому Ті3А1 в случае аномалии оу(Т).
-
Исследовать эволюцию дислокационной структуры монокристаллического ТізАІ при деформации в области температур от комнатной до температуры пика, что определяет поведение де формирующего напряжения.
-
На основе экспериментальных данных представить воз можную интерпретацию эффекта термического упрочнения монокри сталлов ТізАІ исследуемых ориентации, а также их низкотем пературной хрупкости.
-
При изучении структуры синтезированных методом ударной воздействия интерметаллидов на основе Ті и А1, установит! возможные причины их упрочнения.
Научная новизна полученных в диссертации результатої заключается в следующем:
1. Впервые на основании эксперимента получены до казательства существования положительной температурної зависимости предела текучести для монокристаллов TijAi прі деформации сжатием вдоль направлений, которые образуют с осью і углы 18-32. Анализ экспериментальных данных относительна геометрии скольжения позволил выделить область ориентациі монокристаллов Ті3Аі в пределах 32 от направления [0001], прі которых наблюдается температурная аномалия ау при скольжении п< плоскостям пирамиды 1-го и 2-го рода в направлении 2с+а.
2. Изучена эволюция дислокационной структуры монокри сталлов Ті3А1, ориентация которых способствует скольжению пі плоскостям пирамиды 1-го и 2-го рода, после деформационны: испытаний в температурном интервале, соответствующем поло жительному ходу кривой Оу(Т). Впервые для монокристаллическогс
Ті3А1 был осуществлен эксперимент по наблюдению дислокационной структуры 1л situ при нагреве в колонне электронного микроекопа. Обнаружено, что 2с+а сверхдислокации винтовой ориентации, наблюдаемые впервые, и сверхдислокации с вектором Бюргерса того же типа краевой ориентации, являются заблокированными от комнатной температуры до 650 С, и вместе с тем, процессы их разблокировки протекают по-разному.
3. Экспериментально в монокристаллах ТізАІ одновременно
наблюдались хрупкие и испускающие дислокации трещины. Оп
ределён тип дислокаций, за счёт которых происходит реаксация на
пряжений в вершине трещины при образовании пластической зоны : а
и 2с+а ( смешанной ориентации ) сверхдислокации соответственно в
плоскостях призмы и пирамиды I -го рода
4. Получена метастабильная неравновесная фаза Ті3А1 при
синтезе методом ударно-волнового воздействия интерметаллидов
состава Ті-25 ат.% А1 и Ті -50 ат.% А1. На основании изучения
микроструктуры предложено объяснение причин необычно ВЫСОКО-
микротвёрдости синтезированных интерметаллидов.
Научная и практическая ценность работы
Полученные в исследовании результаты позволяют представить возможное объяснение температурной аномалии предела текучести монокристаллического Ті3А1 и. вносят определённый вклад в решение проблемы низкотемпературной хрупкости этого интерметаллида. Изучение неравновесной фазы ТізАІ, синтезированной при импульсном воздействии, предпринятое впервые, представляет несомненный научный интерес.
Решение исследовательских задач, поставленных в работе, даёт возможность сформулировать основные направления дальнейших исследований интерметаллида TijAl и может" лежать в основе разработки новых программ создания перспективных сплавов, в состав которых входят алюминиды титана. Рассмотренные в работе вопросы относительно особенностей деформационного поведения и микроструктуры Ті3А1 могут быть учтены при разработке способов упрочнения промышленных сплавов на основе о>-фазы.
На защиту выносятся
1. Определение действующих систем скольжения в процессе
пластической деформации монокристаллов Ті3А1.
2. Результаты исследования эволюции дислокационной
структуры монокристаллического TijAI при температурах аномаль
ного хода предела текучести.
-
Обнаружение одновременного существования хрупких и испускающих дислокации трещин в монокристаллах Ti3AI.
-
Результаты анализа микроструктуры и свойств TijAI, синтезированного методом ударно-волнового сжатия.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на Всесоюзном семинаре " Структура и свойства алюминидов титана" ( Москва, 1991 г. ), VI Семинаре " Структура дислокаций и механические свойства металлов и сплавов " ( Екатеринбург, 1993 г.), Международной конференции " IV Забабахинские научные чтения " ( Снежинск Челябинской обл., 1995 ).
Стр\ктура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Работа изложена на 164 страницах, содержит 47 рисунков, 10 таблиц и библиографию из 101 наименования.
