Файл: Колачев, Б. А. Механические свойства титана и его сплавов.pdf

ратуры энтальпия возрастает и, когда термически акти­ вируемое напряжение обращается в ноль (при 650 К), она составляет 0,2 Gb3. Это значение близко значению,

Отсюда Цейфанг и Конрад [90] приходят к выводу, что в сплавах титана с о. ц. к. решеткой, как и в а-титане с г. п. у. структурой, термическая составляющая напря­ жений определяется преодолением дислокациями атомов внедрения путем термически активируемых процессов.

Молибден не влияет на термическую составляющую напряжений, но повышает атермическое напряжение а**. По аналогии с данными, полученными для железа [35], Цейфанг и Конрад полагают, что упрочнение р-ти- тановых сплавов при растворении молибдена обусловле­ но главным образом увеличением плотности дислокаций при данной степени деформации. Вместе с тем авторы указывают, что это не более, чем предположение, кото­ рое требует эсперименталыюй проверки.

ТЕКСТУРЫ ДЕФОРМАЦИИ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

В титановых сплавах, как и в титане, при деформации развивает­ ся текстура. Текстура деформации титановых сплавов, в структуре которых преобладает a -фаза, в основном такая же, как и для тита­ на. Так, в частности, в листах титановых сплавов, прокатанных в a -области, плоскость базиса ориентируется преимущественно или под углом 30° к плоскости прокатки, или параллельно ей. В зависи­ мости от состава сплава тенденция к той или иной ориентации мо­

новых сплавов при температурах, соответствующих а и а+Р-обла- стям, ослабляет текстуру деформации, а в p-области устраняет

ее[27].

Вработе [92] были определены текстуры прокатки отечественно­ го технического титана ВТ1-1 и сплавов ОТ4-1 и ВТ5-1. Слитки тита­

Затем горячей прокаткой при 940° С из полос титана получили листы

70

толщиной 4 и 8 мм, а теплой прокаткой при 800° С из всех трех ис­ следованных материалов изготовили листы толщиной до 5 мм.

При теплой прокатке текстура технического титана аналогична текстуре холоднокатаного иодидного титана. Текстура внутренних слоев листа аналогична текстуре наружных слоев, но имеет большее

Рис. 42. Характерные полюсные фигуры плоскости базиса (0001) для

ное прокатке (цифрами указаны относительные интенсивности отраже­ ния)

рассеяние. При теплой прокатке в наружном слое листов из сплава

реннем слое формируется текстура (0001) [1010].

В сплаве ОТ4-1 после теплой прокатки текстура наружного слоя представлена ориентировками (0001)±50±55 [1010] и (1014) [1010],

а внутреннего слоя — рассеянной ориентировкой (0001) [1010].

При горячей прокатке выше температуры полиморфного превра­ щения а+р->-р текстура характеризуется лишь преимущественной ориентировкой плоскости базиса по отношению к поверхности листа (0001) ±40° для ВТ1-1, (0001) для ВТ5-1 и рассеянной ориентиров­ кой (0001) для ОТ4-1; преимущественной ориентации кристаллогра­ фических направлений не наблюдается. После горячей прокатки тек­ стура внутренних слоев совершеннее, чем наружных.

Текстуру прутков из титана и его сплавов, отпрессованных при температурах, соответствующих [1-области, можно объяснить, исходя из допущения, что при деформации в них устанавливается текстура, свойственная о. ц. к. металлам1. Так, в частности, во время прессова­ ния титана при температурах, соответствующих [5-области, парал­

лельно оси прессования устанавливается направление [ПО] (рис. 43). При охлаждении в прессованном полуфабрикате происходит поли­ морфное Р-»-а-превращение. Известно, что при таком превращении в титане соблюдается кристаллографическое соответствие между ис­ ходной и образующейся фазами, которое описывается соотношения­ ми Бюргерса:

1 Г р и ш и н В. А. Изучение природы неоднородности структуры и свойств прессованных полуфабрикатов из титана и его а-сплавов. Автореф. канд. дис. М., 1970.

71

(0001)e || {110} р ;

<1120>а || <111 > р;

аследовательно,

(1100}а II [121}р ; <0001 > а | <Ю 1 > р ;

{1120}а || {111}р ; <И00>а || <121>р.

1 1 0 > [3-фазы должна трансфор­ a -фазы (рис. 43), а плоскости ба­ зиса (0001) должны ориенти­ роваться перпендикулярно, па­ раллельно и под углом 45° к

оси прутка.

На рис. 44 приведены по­ люсные фигуры базисной (0001)

и пирамидальной (1011) плос­ костей средней части прутков диаметром 40 мм из сплава ВТ5, отпрессованных при тем­ пературе 1050° С, соответству­ ющей P-области. Из приведен­ ных полюсных фигур следует, что текстуру прутка, отпрессо­ ванного при температуре 1050° С, можно описать компо­

нентами [0001] и [ЮГо], ори­ ентированными вдоль оси прут­ ка. В первом случае плоскость базиса ориентирована перпен­

дикулярно оси прутка, а во втором случае — вдоль оси прутка. На

полюсной фигуре плоскости (1011) при угле р = 0° имеется также максимум очень слабой интенсивности. Этот максимум образован

72

нормалями плоскостей {1011}, параллельными направлению прессо­

вания. Таким образом, плоскости {1011} в прессованном прутке мо­ гут занимать положения, перпендикулярные оси прутка. Эта компо­ нента ввиду слабой интенсивности на полюсной фигуре плоскости (0001) не проявляется.

Текстура прутка, отпрессованного при температуре 1150° С, так­ же представлена направлениями [0001] и [1010], ориентированными

вдоль оси прутка и плоскостями {1011}, перпендикулярными оси прутка. Хотя компоненты текстуры при температурах прессования 1050 и 1150° С одни и те же, но соотношение их интенсивностей раз­

а направление [1010] ориентировано вдоль оси прессования. При повышении температуры прессования от 1050 до 1150° С эта текстура ослабевает и усиливается текстура, при которой пирамидальные плоскости ориентированы перпендикулярно оси прутка. Эту смену текстуры можно объяснить тем, что после прессования при темпера­ туре 1050°С структура прутка частично, а после прессования при 1150° С полностью рекристаллизована.

Описанная смена текстуры свидетельствует о том, что располо­

жение плоскости пирамиды {1011} перпендикулярно оси прутка ха­ рактерно для полностью рекристаллизованного металла, а располо­ жение плоскости базиса параллельно и перпендикулярно оси прутка характерно для частично рекристаллизованного металла.

Нами с помощью рентгеноструктурного анализа были построены

полюсные фигуры базисной (0001) и пирамидальной (1011) плоско­ стей для горячепрессованных прутков диаметром 22 мм из титана, содержащего 0,06 и 0,11% (по массе) кислорода. Температура прес­ сования составляла 1000° С и поэтому пластическая деформация ти­ тана происходила в |3-области по плоскостям {ПО}. После прессо­ вания была получена полностью рекристаллизованная структура. Поэтому текстура в обоих прутках аналогична текстуре рекристал­ лизованного сплава ВТ5. В прутках титана с 0,11% 0 2 наблюдается более ярко выраженная, более четкая текстура [0001], чем в прутке

с 0,06% 0 2. Ориентация плоскости (1011) перпендикулярно оси прут­ ка также сильнее выражена для титана с большим содержанием кис­ лорода. Очевидно, кислород, помимо упрочнения твердого раствора, влияет и на процессы пластической деформации, и на процессы текстурообразования. Так, в частности, кислород уменьшает рассеяние текстуры.

В Л И Я Н И Е Л Е Г И Р У Ю Щ И Х Э Л Е М Е Н Т О В Н А М Е Х А Н И Ч Е С К И Е С В О Й С Т В А а И | 5 - Ф А З Т И Т А Н А

Влияние а-стабилизаторов и нейтральных упрочнителей на свойства га-фазы изучено довольно детально, что косвенным образом связано с большой их растворимо­ стью в а-титане. Значительно менее достоверны данные о влиянии (3-стабилизаторов на механические свойства «-фазы, так как часто приходится судить об упрочняю­

73

щ ем д е й с т в и и p - с т а б и л и з а т о р о в по р е з у л ь т а т а м и с п ы т а ­

а т а к ж е и з - з а р а з л и ч и й в т е х н о л о г и и п о л у ч е н и я п о л у -

Рис. 45. Влияние алюминия на механические свойства титана после отжига:

1 — иодидный титан; 2 — магниетермический титан

фабрикатов и методике проведения механических испы­ таний.

Наиболее полно изучено влияние алюминия на меха­ нические свойства титана [93—97]. На рис. 45 приведе­ ны одни из первых опубликованных данных по рассмат­ риваемому вопросу [93]. Пределы прочности и текуче­ сти титана сначала незначительно возрастают в интерва-

74

Ле к о н ц е н т р а ц и й д о 3 % (по м а с с е ) А1 ( д о б а в к а 1% А1 п о в ы ш а е т эти х а р а к т е р и с т и к и п р и м е р н о на 4 к г с / м м 2), з а т е м у п р о ч н е н и е т и т а н а а л ю м и н и е м у с и л и в а е т с я в и н ­ т е р в а л е к о н ц е н т р а ц и й 3 — 5 % (по м а с с е ) А1 ( в в е д е н и е 1% А1 п о в ы ш а е т п р е д е л п р о ч н о ст и т и т а н а на 9 к г с / м м 2,

Содержание Sr>, %

Рис. 46. Влияние олова на механические свойства иодидного (/) и магниетермического титана (2):

а предел текучести на 13 кгс/мм2); при еще больших со­ держаниях алюминия эффект упрочнения уменьшается. С увеличением содержания алюминия пределы прочно­ сти и текучести титана сближаются. Поперечное суже­ ние и удлинение сплавов, содержащих до 7,5% Al, оста­ ются на довольно высоком уровне.

Алюминий повышает также модули упругости титана [98]; в области малых концентраций один процент алю­ миния увеличивает модуль Юнга на 140 кгс/мм2.

Наиболее полные данные по влиянию олова на свой­ ства титана (рис. 46) приведены Джаффи в обзоре [4]. При введении олова прочностные свойства титана воз­ растают по закону, близкому к параболическому. При содержаниях до 2,5% (по массе) Sn каждый процент

75