Рентгеновские параметры микроструктуры нанокристаллического титана, полученного криодеформацией

Abstract

Изучено влияние степени обжатия прокаткой при температуре жидкого азота на параметры деформационной микроструктуры титана ВТ1-0 с использованием рентгеноструктурного анализа (РСА). Нанозеренная структура, сформированная в результате криодеформации, исследовалась путем анализа относительной интегральной интенсивности дифракционных пиков, определения размеров кристаллитов (областей когерентного рассеяния) L и величины микродеформации ⟨ε²⟩¹/². Полученные данные сопоставлялись с результатами оптической и просвечивающей электронной микроскопии. Проанализировано влияние активности скольжения и двойникования на параметры низкотемпературной деформационной микроструктуры. Для ультрамелкозернистого/нанокристаллического титана наблюдается тесная корреляция между размерами кристаллитов, полученными в результате РСА, и размерами зерен, наблюдавшимися при электронномикроскопических исследованиях. Обнаружен факт достижения предельного среднего размера кристаллитов при формировании нанокристаллического состояния. Корреляция между размерами зерен и кристаллитов, характерная для нанокристаллических материалов, может указывать на достаточно совершенную внутреннюю структуру наноразмерных зерен в нанокристаллическом титане, полученном методом криомеханической фрагментации зеренной структуры. Данные результаты являются подтверждением представлений о невозможности накопления в нанозернах дислокаций, создающих решеточные искажения.

Вивчено вплив ступеня обтиснення вальцюванням при температурі рідкого азоту на параметри деформаційної мікроструктури титану ВТ1-0 з використанням рентгеноструктурного аналізу (РСА). Нанозеренну структуру, сформовану кріодеформацією, було досліджено шляхом аналізу відносної інтегральної інтенсивності дифракційних піків, визначення розмірів кристалітів (областей когерентного розсіювання) L та величини мікродеформації ⟨ε²⟩¹/². Одержані дані зіставлялись з результатами оптичної та просвічувальної електронної мікроскопії. Виконано аналіз впливу активності ковзання та двійникування на параметри низькотемпературної деформаційної мікроструктури. Для ультрадрібнозернистого/нанокристалічного титану спостерігається тісна кореляція між розмірами кристалітів, одержаними в результаті РСА, і розмірами зерен, знайденими при електронномікроскопічних дослідженнях. Виявлено факт досягнення граничного середнього розміру кристалітів при формуванні нанокристалічного стану. Кореляція між розмірами зерен і кристалітів, яка характерна для нанокристалічних матеріалів, може свідчити про достатньо досконалу внутрішню структуру нанорозмірних зерен у нанокристалічному титані, одержаному кріомеханічною фрагментацією зеренної структури. Дані результати підтверджують уявлення про неможливість накопичення в нанозернах дислокацій, які є джерелом граткових спотворень.

A study of how reducing thickness by rolling at liquid nitrogen temperatures affects the deformation parameters of BT1-0 titanium microstructure, conducted using x-ray diffraction (XRD). The nanograin structure that formed due to cryodeformation was studied by analyzing the relative integrated intensity of the diffraction peaks, and by determining the size of the crystallites (coherent scattering regions) L, and microstrain values ⟨ε²⟩¹/² . The obtained data were compared with the results of optical and transmission electron microscopy. The effect of slip and twinning activity on the parameters of the low-temperature deformation microstructure is analyzed. In ultrafine-grain and nanocrystalline titanium there is a close correlation between the size of the crystallites obtained using XRD, and the sizes of the grains observed during electron microscopic studies. It is established that there is a limiting average grain size that is attained by crystallites during the formation of a nanocrystalline state. The correlation between the grain sizes and the crystallites, typical for nanocrystalline materials, can indicate that the internal structure of the nanosized grains in nanocrystalline titanium obtained via cryomechanical grain structure fragmentation, is sufficiently perfect. The given results serve as a confirmation of the assumption that it is impossible for the dislocations responsible for lattice distortions to accumulate in nanograins.