Содержание к диссертации
Введение 4
Глава I Механизм пластической деформации ГПУ-металлов.Обзор.
Дислокации в ГПУ-решетке 7
Механизм деформации скольжением 10
Двоиникование в гексагональных плотноупакованных металлах 15
Механизм деформации титана и оС- сплавов на его основе 21
Связь анизотропии механических характеристик поликристаллического титана и его 6 - сплавов с кристаллографическим механизмом пластической деформации . .. 37
Глава II Материалы и экспериментальные методики
Материалы 45
Исследование механизма деформации монокристаллов 46
Исследование механизма деформации поликристаллических текстурированных титановых сплавов 59
Выводы .667
Глава III Механизм деформации монокристаллов 9Г- М- >ъ
Испытания 1фИсталлов сжатием параллельно оси [0001] V.. . 68
Механизм деформации монокристаллов Л1-$п, »испытанных сжатием параллельно оси [1100] или [1120^ 93
Растяжение монокристаллов <775п вдоль осиГ0001].. .104
Растяжение монокристаллов вдоль осей,близких к призматическим .....III
Механизм деформации монокристаллов,испытанных сжатием вдоль пирамидальных направлении. 116
Вторичное двоиникование 129
Определение величины двойникового сдвига 136 *
Выводы 144
Глава 1У Механизм деформации поликристаллических сплавов
и К .
Растяжение образцов, вырезанных из листов сплавов
с базисной текстурой 146
Сравнительное исследование механизма деформации 2 и
8 мм листов сплава ВТ5-1кт после циклических испытаний . 155
Механизм деформации шарбаллона из сплава ВТ5-1кт при
20 К . .. 162
Выводы 164
Глава У Обсуждение результатов
5.1 Влияние ориентации и знака нагружения на механизм деформации сплава 5/Г- М- З/г^ 166
5»2 Критические приведенные напряжения сдвига в монокри -
сталлах сплава ^77- 2+4 вес.% Л - 2,5 вео,%$м Г71
5.3 Оценка предела текучести моншфисталлов различных ори-
ентаций при осевом сжатии и растяжении 191
5#4 Сравнение механизма деформации монокристаллов и по - ликристаллических сплавов 200
Прикладное значение исследования механизмов деформации титановых сплавов. Прогнозирование прочности шаровых б алло-'
нов в условиях двухосного растяжения. 207
Выводы 216
Литература 219
Приложение I Атлас эпиграмм монокристаллов ^ - М - $п 230 Приложение 2 Акт о внедрении результатов работы 239
Введение к работе
Актуальность .Титан и титановые сплавы широко применяются в качестве конструкционных материалов в различных областях промышленности. И спользование титановых сплавов в авиационной и космической технике ввделило такое их свойство,как высокая удельная прочность. Од ним из важных резервов повышения удельной прочности титановых сплавов с преимущественной об-фазой является использование природной анизотропии механический свойств гексагональных металлов за счет создания определенной текстуры изделий. Для рационального использования ресурса прочности титановых сплавов необходимы сведения о величине и характере этой анизотропии, а также о механизмах деформации таких материалов*
Анизотропия механических свойств титана и его сплаэов существенно зависит от температуры» Для обеспечения надежной эксплуатации текстурованных сплавов необходима предварительная оценка работоспособности изделий из анизотропного материала при конкретной температуре и заданных условиях . нагружения. В частности, использование титановых сплавов в криогенной технике вызвало необходимость расчетной оценки прочности материала в конструкциях при низких температурах, В настоящее время разрабатываются различные методы такой оценки, однако их применение к титановым сплавам особенно в области низких температур, затруднено недостатком сведений о величине и характере анизотропии механических свойств промышленных титановых сплавов, используемых в криогенном машиностроении.Поэтому исследование анизотропии механических свойств Л-сплавов титана при криогенных температурах является актуальной проблемой.
Цель работы.Целью настоящей работы явилось прогнозирование работоспособности текстурированных об-сплавов титана в различных напряженных состояниях при криогенных температурах.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить к
следующие конретные задачи:
Изучить анизотропию предела текучести в монокристаллах при сжатии и растяжении в широком интервале температур 4,2 - 293 К.
Определить кристаллографию скольжения и двойникования в кристаллах, .различных ориентаций.
Впервые с применением метода обратных полюсных фигур ис-" следованы механизмы скольжения и двойникования промышленных сплавов ВТ5-1 и в области 1фиогенных температур и установлена связь между текстурой, механизмом деформации и механическими свойствами,
Показано, что сопротивление разрушению сплава ВТ5-1кт при циклическом нагружении при нормальной и криогенное температурах определяется текстурой и механизмом деформации на стадии микротекучести.
З;5 Изучить механизмы деформации текстурованных об-сплавов ВТ5-1 и 3Ж" 2У в различных технологических состояниях
и установить взаимосвязь между текстурой и механическими свойствами при низких температурах,
^Выполнить расчеты по определению величин приведенных напряжений сдвига ^ и локальных факторов Шмида для различных систем скольженийя и двойникования, необходимых для оценки прочностных характеристик текстурованного сплава в диапазоне 4,2 -293 К по результатам исследования монокристаллов*
5.Из учить текстуры полуфабрикатов и изделий из сплава ВТ 5-1 С использованием данных о текстуре, сведений о механизмах деформации и анизотропии свойств монокристаллов для этих изделий выполнить расчетно-експериментальную оценку прочности сплава в конструкциях, предназначенных для эксплуатации в области криогенных температур;
Научная новизна Впервые исследован механизм деформации моновристаллов тройного титанового сплава.При этом в диапазоне температур от комнатной до 4,2 К изучена анизотропия предела текучести в зависимости от ориентации и знака нагружения.
2: Определена температурная зависимость приведенных напряжении сдвига для двойникования [1124] <2243>, а также величина двойникового сдвига для этого типа двойникования*
Практическая значимость
Экспериментальные данные, полученные при исследовании анизотропии механических свойств и механизмов пластической деформации текстурированных о^-едлавов титана в температурном интервале 4,2 ~ 293 К используются для оценки работоспособности конструкций на предприятии НПО "ЭНЕРГИЯ".Результаты исследования нашли отражение при разработке стандарта предприятия "Принцип выбора видов и объемов механических испытаний для оценки работоспособности конструкций металлических материалов с целью предупреждения опасности преждевременного разрушения". Разрабатываемый метод оценки спо - собствует сокращению объема дорогостоящих и технически сложных натурных испытаний при 1фиогенных температурах,Он позволяет учесть влияние текстурного фактора при оценке прочностных характеристик изделий.
Разрабатываемый подход применяется также при выборе оптимальных технологических процессов изготовления полуфабрикатов для достижения благоприятной текстуры при обработке давлением (прокатке, листовой и объемной штамповке) и при экспертных анализ ах- драж- девременного разрушения.
