Низкотемпературная пластическая деформация и деформационное упрочнение нанокристаллического титана

Анотація

Закономерности пластической деформации нанокристаллического (НК) титана технической чистоты ВТ1-0 изучены в экспериментах по квазистатическому растяжению при изменении среднего размера зерен d от 35 нм до 2 мкм в интервале температур 4,2 К < Т < 395 К. Широкий интервал вариации размеров и распределения зерен по размерам стал возможен благодаря использованию метода криомеханической фрагментации зеренной структуры, сочетающего прокатку при температуре жидкого азота и последующие отжиги. При температурах Т ≲ 30 К плавные деформационные кривые становятся волнистыми, а при дальнейшем понижении температуры до T_jump ≈ 22 К — скачкообразными. Найдена корреляция между относительной амплитудой скачка напряжения Δσ/σ и скоростью деформационного упрочнения θ = (∂σ/∂е)_ė. Обнаружено существенное повышение пластичности, особенно заметное при температурах Т ≲ 140 К, при наличии в НК титане небольшой доли (≈ 15%) зерен субмикронного размера. Результат объясняется сочетанием динамического роста зерен под действием растягивающих напряжений и активизирующимся в зернах субмикронного размера нанодвойникованием, которому благоприятствует аномальный рост зерен, индуцированный деформацией при криогенных температурах. В зернах нанометрового размера (d ≲ 50 нм) двойники не наблюдались.