Сурикова Н.С.1,2, Деревягина Л.С.1, Корзникова Е.А.3, Кондратьева Н.М.2

ВЛИЯНИЕ ОРИЕНТАЦИИ И ЖЕСТКОСТИ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ НА МИКРОМЕХАНИЗМЫ РАЗРУШЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ НИКЕЛИДА ТИТАНА

1 Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск, Россия 2Томский государственный архитектурно-строительный университет, Томск, 3Институт проблем сверхпластичности металлов РАН, г. Уфа, Россия [e-mail]

Методами механических испытаний на одноосное растяжение и сжатие, элек- тронной просвечивающей и растровой микроскопии исследованы механизмы пла- стической деформации и разрушения закаленных монокристаллов TiNi(Fe, Mo) в температурном интервале 77–773 К. Установлено, что микромеханизмы разруше- ния зависят от ориентации кристалла, уровня достигаемых прочностных свойств, жесткости напряженного состояния (растяжение или сжатие) и температурного ин- тервала деформации.

Выявлено, что при пластической деформации в высокотемпературной В2 фа- зе (интервал температур М d ¸ 773 К) кристаллы с ориентациями вблизи полюсов

<111> и <112> стандартного стереографического треугольника, являются «мягки- ми» как при растяжении, так и при сжатии. Они характеризуются низким пределом текучести, высокой пластичностью (40–80%) и вязким характером разрушения. Температура начала пластического течения аустенитной фазы, М d, зависит от уровня деформирующих напряжений и основного действующего механизма пла- стической деформации: дислокационного скольжения по системам <001>{100} и

<001>{110} или механического двойникования В2 фазы. Закаленные [001]- кристаллы в указанном температурном интервале являются высокопрочными (s0,1~ С 44/40 – С 44/20, С 44 – модуль упругости). При более жесткой схеме нагружения – растяжении, они разрушаются хрупким сколом, достигая пластичности 0–10 %, а при сжатии деформируются локализованным образом с образованием мезополос деформации при более низком напряжении, проявляя тем самым асимметрию пре- дела текучести. Температура Мd в кристаллах с ориентацией оси растяжения [001]

на 150–2000 С выше, чем в кристаллах «мягких» ориентаций.

При понижении температуры и переходе на стадию мартенситного превра- щения, инициируемого нагрузкой (интервал температур М н ¸ М d), кристаллы всех ориентаций при растяжении испытывают хрупко-вязкий переход (ХВП), при кото- ром меняется целый комплекс характеристик материала: снижается пластичность до 0–3%, плоскостями разрушения становятся плоскости перпендикулярные оси деформации, увеличивается дисперсия при определении напряжения разрушения, напряжения разрушения подчиняются уравнению Клайперона–Клаузиуса. Природа ХВП заключается в смене механизма деформации от дислокационного скольжения к мартенситу напряжений и в особенностях роста мартенситных ламелей в зака- ленных монокристаллах никелида титана.

При сжатии в интервале температур М н ¸ М d закаленные [001]-кристаллы проявляют явление эффекта памяти формы и сверхэластичности, в отличие от кри-

сталлов других ориентаций. Исследование деформационной структуры кристаллов обнаружило общие закономерности – важным механизмом пластической деформа- ции, наряду с дислокационным скольжением и механическим {100}- двойникованием мартенсита В19¢, является образование различных типов двойни- ков В2 фазы. Детальное изучение кристаллографии двойников и эволюции их мик- роструктуры показало, что в зонах двойникования существует значительная кри- визна кристаллической решетки (10–20 град/мкм) и высокий уровень локальных внутренних напряжений (» С 44/40 – С 44/30). В работе получены экспериментальные подтверждения формирования двойников В2 фазы механизмом локального обра- тимого (В2®В19¢®В2) мартенситного превращения.

Дата добавления: 2017-01-14