Низкотемпературная деформация и разрушение объемного наноструктурного титана, полученного интенсивной пластической деформацией с помощью равноканального углового прессования

Анотація

Изучены низкотемпературная пластичность и разрушение поликристаллов крупнозернистого (КЗ) и наноструктурного (НС) титана технической чистоты двух структурных модификаций с размером зерна 0,3 и 0,1 мкм, приготовленных методом равноканального углового прессования (РКУП) с дополнительной термомеханической обработкой. Измерения проводили при температурах 300, 77 и 4,2 К в режиме одноосного сжатия со скоростью деформации 4×10^-4 c^-1. Получены кривые упрочнения "напряжение-пластическая деформация", измерены макроскопический предел текучести и ресурс пластичности для образцов с ориентациями оси сжатия вдоль и поперек оси РКУП. Обнаружено возрастание предела текучести в 1,5-2 раза при переходе от КЗ к НС титану и при охлаждении от 300 до 4,2 К. Наблюдается также анизотропия пластичности НС титана - возрастание предела текучести в 1,2-1,5 раза при переходе от ориентации оси сжатия вдоль к ориентации поперек оси РКУП. Ресурс пластичности при таких изменениях структуры образцов и условий эксперимента систематически понижается, однако деформация до разрушения остается выше 4%. Нанoструктурный титан не обнаруживал хладноломкости вплоть до температуры жидкого гелия, но при 4,2 К пластическое течение приобретало скачкообразный характер, как и в КЗ титане. Установлено, что при низкотемпературном одноосном сжатии происходит разрушение НС титана в результате неустойчивого пластического сдвига, сопровождающегося локальным адиабатическим разогревом материала. Такое явление не свойственно КЗ титану. Изучение морфологии поверхностей сдвигового разрушения с помощью сканирующего электронного микроскопа выявило характерный "венный" узор, свидетельствующий о локальном разогреве при температуре ³ 800 °С. Установлен термически активированный характер пластической деформации НС титана при низких температурах. Показано влияние на величину предела текучести микроструктурных внутренних напряжений термической анизотропии и возможного микродвойникования.