Role of Peierls relief in low-temperature plasticity of α-solid solution Ti–Nb
DOI (Low Temperature Physics):
https://doi.org/10.1063/10.0046570Ключові слова:
α-Ti–Nb solid solutions, dislocations, Peierls potential relief, plasticity, low temperaturesАнотація
Найпоширеніші титанові сплави є двофазними, що скла-даються з α- (ГЩУ) та β- (ОЦК) алотропів Ti. Варіювання відносного вмісту фаз (з урахуванням властивостей кожної з них) дозволяє виготовляти сплави із заданими фізико-механічними властивостями. У цій статті досліджуються дислокаційні механізми, що контролюють швидкість пластичної деформації сплавів Ti–Nb, які характеризуються унікальними функціональними властивостями, такими як висока корозійна стійкість, надпровідність, біосумісність то-що. Визначено температурні залежності межі плинності та чутливості до швидкості деформації α-твердих розчинів Ti–Nb при квазістатичному розтягуванні в діапазоні температур 1,7–423 K. Експериментальні результати обговорюються в рамках теоретичної моделі руху термоактивованої дислокаційної струни в рельєфі Пайєрлса. Показано, що досліджуваний температурний діапазон можна розділити на три інтервали, кожен з яких має свої специфічні характеристики руху дислокацій у рельєфі Пайєрлса. У температурному діапазоні приблизно від 18 до 150 K пластична деформація твердих розчинів заміщення α-Ti–Nb визначається подоланням дислокаціями напружень Пайєрлса шляхом зародження, розширення та анігіляції парних кінків (перегинів) – механізму, характерного для високочистого титану. У температурному діапазоні від 150 до 423 K призматичне ковзання контролюється іншим, поки що неідентифікованим, термічно активованим процесом. При температурах нижче 18 K пластичність визначається термоінерційним механізмом, пов’язаним з переходом від термічно активованого руху дислокацій до динамічного (надбар’єрного) руху, який зумовлений інерційними властивостями дислокацій.
Посилання
1. E. D. Levine, Trans. Metall. Soc. AIME 236, 1558 (1966).
2. V. A. Moskalenko, V. D. Natsik, and V. N. Kovaleva, Low Temp. Phys. 31, 907 (2005) [Fiz. Nizk. Temp. 31, 1190 (2005)]. https://doi.org/10.1063/1.2126949
3. A. T. Churchman, Proc. R. Soc. Lond. A 226, 216 (1954). https://doi.org/10.1098/rspa.1954.0250
4. V. A. Moskalenko, and V. N. Puptsova, “Dispersed barrier hardening and thermally activated deformation in α-titanium,” Mater. Sci. Eng. 16, 269 (1974). https://doi.org/10.1016/0025-5416(74)90165-7
5. H. Conrad, Prog. Mat. Sci. 26, 123 (1981). https://doi.org/10.1016/0079-6425(81)90001-3
6. V. N. Kovaleva, V. A. Moskalenko, and V. D. Natsik, Philos. Mag. 70, 423 (1994). https://doi.org/10.1080/01418619408242549
7. V. A. Moskalenko, V. N. Kovaleva, V. D. Natsik, V. V. Pustovalov, and S. E. Shumilin, Low Temp. Phys. 22, 1108 (1996) [Fiz. Nizk. Temp. 22, 1459 (1996)]. https://doi.org/10.1063/10.0034166
8. V. A. Moskalenko, V. D. Natsik, and V. N. Kovaleva, Mater. Sci. Eng. A 309–310, 173 (2001). https://doi.org/10.1016/S0921-5093(00)01679-8
9. T. Sakai, and M. E. Fine, Acta Metalurg. 22, 1359 (1974). https://doi.org/10.1016/0001-6160(74)90036-4
10. V. A. Moskalenko, V. I. Startsev, and V. N. Kovaleva, Cryogenics 20, 503 (1980). https://doi.org/10.1016/0011-2275(80)90154-X
11. J. C. Williams, R. G. Baggerly, and N. E. Paton, Metall. Mat. Trans. A 33, 837 (2002). https://doi.org/10.1007/s11661-002-0153-y
12. Q. Yu, L. Qi, T. Tsuru, R. Traylor, D. Rugg, J. W. Morris, M. Asta, D. C. Chrzan, and A. M. Minor, Science 347, 635 (2015). https://doi.org/10.1126/science.1260485
13. P. Kwasniak, and H. Garbacz, Acta Mater. 141, 405 (2017). https://doi.org/10.1016/j.actamat.2017.09.028
14. P. Kwasniak, and E. Cloue, Acta Mater. 180, 42 (2019). https://doi.org/10.1016/j.actamat.2019.08.039
15. G. Lutjering, and J. C. Williams, Titanium (Springer, Berlin, 2007). https://doi.org/10.1007/978-3-540-73036-1
16. ASM International, ASM handbook, Alloy Phase Diagrams (1992), Vol. 3. ISBN: 978-0-87170-381-1.
17. V. A. Moskalenko, and R. V. Smolianets, Low Temp. Phys. 51, 1356 (2025) [Fiz. Nyzk. Temp. 51, 1496 (2025)]. https://doi.org/10.1063/10.0039566
18. A. V. Granato, Phys. Rev. Lett. 27, 660 (1971). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.27.660
19. A. I. Landau, Phys. Status Solidi A 61, 555 (1980); https://doi.org/10.1002/pssa.2210610229Crossref
20. A. I. Landau, Phys. Status Solidi A, 65, 119 (1981). https://doi.org/10.1002/pssa.2210650113Crossref
21. A. Evans, and R. Rawlings, Phys. Status Solidi B 34, 9 (1969). https://doi.org/10.1002/pssb.19690340102
22. A. S. Argon, Strengthening Mechanisms in Crystal Plasticity (OUP, Oxford, 2007).
23. B. V. Petukhov, and V. L. Pokrovskiĭ, Sov. Phys. JETP 36, 336 (1973).
24. E. S. Fisher, and C. J. Renken, Phys. Rev. 135, A482 (1964). https://doi.org/10.1103/PhysRev.135.A482
