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

В дальнейшем мы будем называть размерные и объемные факто­ ры эффективными, если параметры структурного несоответствия оп­

ределяются по уравнениям (11) и (12).

Рис. 18 показывает, насколько может быть велика ошибка при определении размерных факторов с использованием параметров решетки для чистых металлов вме­ сто эффективных значений. Эффек­ тивный размерный фактор молиб­

Содержание легирующего элемента,%(о/Я)

в то время как расчет по параметрам решетки для чистых ме­ таллов дает обратную закономерность.

К сожалению, зависимость периодов решетки сплавов от состава известна для небольшого числа систем. Поэтому размерный фак­ тор г определяют как

Следует отметить, что легирующие элементы обычно в разной сте­ пени влияют на параметры а и с решетки а-титана, и поэтому следу­ ет учитывать два эффективных размерных параметра

Часто концентрационная зависимость параметров решетки раство­ ров известна лишь до некоторого содержания растворенного эле­ мента. Если указанная зависимость близка к прямой линии (это

29

обычно приемлемое допущение для малоконцентрированных раство­ ров), то

Втабл. 5 приведены рассчитанные по уравнению

(13)размерные факторы е<г для элементов, которые встречаются в титане и его сплавах. Следует отметить, что при вычислении размерных факторов для металлов

сг. п. у. решеткой возникают трудности, так как бли­ жайшие расстояния между атомами вдоль осей с я а оказываются различными. В настоящих расчетах за атомный диаметр было принято наикратчайшее рассто­ яние между атомами в решетке. Для расчетов были ис­ пользованы данные, приведенные в статье Кинга [45].

Для сплавов с известной зависимостью параметров решетки от концентрации были также подсчитаны раз­ мерные факторы по эффективным параметрам (табл. 6).

Поскольку легирующие элементы по-разному влияют на параметры с и а, то в таблице даны два значения размерного фактора ес и е0. Как следует из таблицы, размерные факторы, рассчитанные по эффективным па­ раметрам, в ряде случаев существенно отличаются от идеального значения.

По уменьшению абсолютного значения размерного фактора е<* при растворении в а-титане легирующие эле­ менты можно расположить в ряд: Be, Mn, Si, Fe, Ni, Сг,

Со, Си, Zr, Re, W, V, Hf, Та,-Mo, Sn, Nb, Al. Большие ис­ кажения решетки создают атомы элементов, наиболее удаленных от титана в таблице Д. И. Менделеева (Be, Со, Ni, Fe, Си), в то время как атомы элементов, близ­ ких к титану (Та, Nb, Al, Mo, W, Re), мало ее искажают.

Искажения решетки зависят также от различий в электронном строении взаимодействующих элементов, в частности от разности их валентности. Искажения ре­ шетки, рассчитанные на единицу электронной концен­ трации сплава, возрастают с увеличением разности ва­ лентностей растворенного вещества и растворителя.

Эффекты упрочнения в титане обусловлены также несоответстви­ ем модулей упругости металла-растворителя и раствора вблизи рас­ творенного атома. Это несоответствие определяют как

30

Г а б л н ц а 6

Эффективные размерные факторы легирующих элементов в титане

Значения этого фактора для легирующих элементов в титане да­ ны в табл. 5. По уменьшению этого фактора легирующие элементы можно расположить в ряд: W, Be, Mo, Fe, Ni, Та, Sn, Со, Al, V, Zr, Си.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ И ПРИМЕСЕЙ С НЕСОВЕРШЕНСТВАМИ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ В ТИТАНЕ

Между растворенными атомами и дислокациями в общем случае может быть взаимодействие трех видов: упругое, химическое и электрическое [48, 51].

32