Анизотропия предела текучести и структурных параметров нанокристаллического титана, полученного криодеформацией

Abstract

Изучена анизотропия предела текучести нанокристаллического (НК) титана технической чистоты ВТ1-0 с размером зерна ~ 45 нм, полученного с использованием метода криомеханической фрагментации зерна. Эксперименты проводили в интервале температур 4,2–300 К в режиме одноосного сжатия при номинальной скорости пластической деформации 3,5⋅10⁻⁴ с⁻¹. Получены температурные зависимости макроскопического предела текучести образцов с осью сжатия вдоль и поперек направления криопрокатки. Вычислен коэффициент анизотропии предела текучести и установлена его температурная зависимость. Определены значения параметров деформационной микроструктуры во взаимно перпендикулярных плоскостях: размеры кристаллитов (областей когерентного рассеяния) и значения микродеформаций. Обнаружена морфологическая анизотропия кристаллитов. Установлено соответствие рассчитанных и экспериментальных значений предела текучести образцов, деформированных вдоль и поперек направления криопрокатки, соотношению Холла–Петча и найденным размерам кристаллитов. Показано, что анизотропия предела текучести НК титана связана с анизотропией формы таких структурных элементов, как зерно/кристаллит.

Вивчено анізотропію межі плинності нанокристалічного (НК) титану технічної чистоти ВТ1-0 з розміром зерна ~ 45 нм, який отримано з використанням методу кріомеханічної фрагментації зерна. Експерименти проведено в інтервалі температур 4,2–300 К в режимі одновісного стиснення при номінальній швидкості пластичної деформації 3,5⋅10⁻⁴ с⁻¹. Отримано температурні залежності макроскопічної межі плинності зразків з віссю стиснення вздовж та поперек напрямку кріовальцювання. Обчислено коефіцієнт анізотропії межі плинності та встановлено його температурну залежність. Встановлено значення параметрів деформаційної мікроструктури у взаємно перпендикулярних площинах: розміри кристалітів (областей когерентного розсіювання) та величин мікродеформацій. Виявлено морфологічну анізотропію кристалітів. Встановлено відповідність розрахованих та експериментальних значень межі плинності зразків, деформованих вздовж та поперек напрямку кріовальцювання, співвідношенню Холла–Петча та знайденим розмірам кристалітів. Показано, що анізотропія межі плинності НК титану пов’язана з анізотропією форми таких структурних елементів, як зерно/кристаліт

Anisotropy of the yield strength of nanocrystalline VT1-0 technical-grade titanium with grain size ∼45 nm, obtained by the cryomechanical grain fragmentation method, was studied. The experiments were carried out using the uniaxial compression regime at a nominal plastic deformation rate of 3.5 × 10⁻⁴ s⁻¹ in the temperature range 4.2–300 K. The temperature dependences of the macroscopic yield strength of the samples with the compression axis parallel and perpendicular to the cryorolling direction were obtained. The anisotropy coefficient of the yield strength was calculated, and its temperature dependence was established. The parameters of the deformation microstructure in mutually orthogonal planes were determined: the crystallite (coherent scattering region) sizes and the magnitudes of microdeformations. It was observed that the crystallites are morphologically anisotropic. The calculated and experimental values of the yield strength of the samples deformed parallel and perpendicular to the cryorolling direction were found to be in agreement with the Hall–Petch ratio and the observed crystallite sizes. It was established that the anisotropy of the yield strength of nanocrystalline titanium is related to the shape anisotropy of its structural elements, such as a grain/crystallite.