Введение к работе
Актуальность темы. Возрастающая востребованность титана в различных отраслях промышленности и быта в широком интервале механико-температурных режимов эксплуатации требует достоверных знаний о поведении его физических, механических, химических и других свойств в реальных условиях. Созданные и нашедшие в исследовательских работах технические решения позволяют решать эти и другие вопросы с большей точностью при значительном сокращении временных и энергетических параметров. Титан и его сплавы на протяжении последних десятилетий активно исследовались с помощью оборудования, точность и надежность измерений которого совершенствовалось от поколения к поколению, и методик, широко использующих компьютерные технологии.
Несмотря на интенсивное исследование титана и его сплавов, обширный научный материал, опубликованный в монографиях и специализированных журналах, интерес к исследованию свойств, связанных с требованиями к надежности деталей из титана в процессе эксплуатации, возрастает.
Однако, многие стороны его свойств требуют уточнения, а такие проблемы, как надежность в процессе эксплуатации деталей, биосовместимость и экономичность при их изготовлении требуют новых подходов при разработке технологических процессов.
Изучение зарождения и поведения двойников в кристаллах с ГПУ-строением решетки было и остается одной из главных физических задач материаловедения, поскольку двойникование является одной из основных причин, влияющей на физико-механические свойства чистого и технически чистого титана. Нахождение механизма уменьшения активности процесса двой-никования и получения реальных способов блокировки двойниковых прослоек в объеме кристаллического строения титана относится к актуальным проблемам современного материаловедения.
Цель исследования:
Изучение закономерностей влияния температуры нагрева и закалки на развитие процесса двойникования и изменение физико-механических свойств технически чистого титана.
Задачи:
Исследование влияния прокатки и температуры отжига на структуру и физико-механические свойства технически чистого титана.
Изучение образования н развития двойникования в процессе концентрированного нагружения образцов в плоскости (0001), прошедших пластическую деформацию и последующее температурное воздействие.
Определение геометрических параметров механических двойников, образованных в титане, прошедшем отжиг и закалку от высоких температур.
Анализ влияния дефектной структуры, полученной в результате температурного воздействия, на развитие процесса двойникования в исследуемом пиане.
Научная новизна полученных результатов:
Впервые установлена возможность подавления источников двойникующих дислокаций внутренними напряжениями, образованными в результате закалки.
Впервые выявлено влияние плотности дефектов в объеме кристалла, полученных закалкой, на развитие скольжения и образование механических двойников.
Впервые экспериментально установлено неравномерное распределение напряжений в зонах аккомодации, образованных вдоль границ механического двойника, в технически чистом титане.
Впервые установлено влияние дефектной структуры, образованной закалкой, на геометрические размеры и форму двойниковой прослойки в технически чистом титане.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
Исследования зависимостей изменения механических характеристик от структурного состояния технически чистого титана, подвергнутого механико-термическому воздействию.
Влияние структурного состояния, созданного в результате механико-термического воздействия на процесс образования, динамику развития и геометрические параметры механического двойника в технически чистом титане.
Особенности распределения напряжений в зонах аккомодации, образованных вдоль границ механического двойника в титане с различным структурным состоянием.
Обоснование механизмов изменения порогового напряжения для протекания процесса скольжения и создания условий, влияющих на развитие механических двойников.
Теоретическая значимость:
Полученные экспериментальные результаты и их анализ являются базовой основой для объяснения природы процесса двойникования, протекающего в технически чистом титане в результате тепловых воздействий и механических нагрузок.
Практическая значимость:
Полученные результаты работы могут быть использованы при разработке и совершенствовании физических методов изучения двойникующих процессов в кристаллических материалах; при разработке технологии обработки материалов и особенно отличающихся повышенной чистотой.
Полученные результаты исследований дают возможность выработать предложения для установления режимов эксплуатации механизмов, изготовленных из технически чистого титана.
Степень достоверности результатов.
Достоверность экспериментальной части работы основаны на получении результатов с помощью современного оборудования с использованием
хорошо апробированных методик проведения экспериментов и анализа их результатов, а также сравнением экспериментальных результатов с имеющимися данными влияния дефектов на процесс двойникования и теоретическими обоснованиями известных на сегодняшний день материалов в научной литературе.
Личный шслпд автора.
Личный вклад автора состоит в подготовке объектов исследования, проведении экспериментов, обработке результатов исследования, участия в разработке методик проведения эксперимента и обсуждении новых идей при проведении экспериментов, в подготовке материалов для статей и докладов.
Апробация результатов работы:
Основные положения и результаты работы докладывались на следующих конференциях: Международная конференция «XIX Петербургские чтения по проблемам прочности» (г. Петербург, 2010); XVII международная конференция «Физика прочности и пластичности материалов» (г. Самара, 2009); Третья международная конференция «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов» (г. Москва, 2009); V Международной конференции с элементами научной школы для молодежи «Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений» (г. Тамбов, 2010); IV Международная школа «Физическое материаловедение» (г. Тольятти, 2009); Всероссийская школа-семинар молодых ученых и преподавателей «Функциональные и конструкционные наноматерналы» (г. Белгород, 2008); Всероссийская конференция «Современные твердофазные технологии: теория, практика и инновационный менеджмент» (г. Тамбов, 2009); Всероссийская конференция с элементами научной школы для молодежи «Проведение научных исследований в области индустрии наносистем и материалов» (г. Белгород, 2009).
Публикации.
Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 8 печатных работах, в том числе 7 в изданиях рекомендованных ВАК.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и списка использованной литературы из 123 наименований. Содержание работы изложено на 117 страницах, в 63 рисунках и 5 таблицах.
