Вероятностные методы исследования текстуры и его ...в задачах физики текстурированных поликристаллов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

ГБ ОД

б СЕН :

сачкт-петеръургский государственны!! 0?. тйжиескш университет

На арапах рукописи

ГОФМАН Александр Ряфаилогшч

и-тгтосш! ¡летсд исслщшш т1кстурц и его г'Р'1 иг ил п. к в оллачах 'й13ш<и текстурирозаишх

пол ¡кристаллов*

Ст.шнлы-.ость 01.04.07. - Физика твёрдого тола

АВТОРЕФЕРАТ

дгсссчтазш на соискание учёной степени доктора ";пзлко-математичоских наук

С^пгл'-Лоторбург 1&94

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном тех ническом универеитете на кафедре "Физика металлов"

Научный консульгаиг

Официальные оппоненты

Ведущая организация

доктор физико-математических наук Васильев Дмитрий Михайлович

доктор физико-математических наук Капуткина Людмила Михайловна доктор физико-математических наук Слуцкер Александр Ильич доктор технических нпук Дурнев Василий Дмитриевич

Институт металлургии им.А.А.Мкова Российской Академии Наук

Зашита состоится "-/9 " су-рс^хм! Т994 г. в

1ии

час.

в ауд. . 3._кэр. на заседании специализированного совета

Д 063.38.21 при Санкт-Петербургском государственном техническом университете, пэ адресу: 195251, С.-Петербург, Политехническая,

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библио теке СПбГТУ.

Автореферат разослан

1994 г.

УченыЧ секретарь специализированного совета Д П63.38.21, к.ф.-м.н., доцеит

А.А.Паснльей

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ.

Актуальность демц. Металлы и их сплавы, а также ряд полупроводников встречаются в природе и технике преимущественно в поликристаллическом состоянии. Поликристалл состоит из огромного числа кристаллитов, взаимодействующих друг с другом. Сложность изучения поликристаллкческих систем методами статистической физики определяется тем, что в отличие зт жидкостей, газов и других систем с относительно стабильными свойствами их структурных элементов (атомов, молекул), геометрические и физические характеристики кристаллитов могут изменяться в процессе воздействия на поликристалл. Отсюда следует некорректность использования в качестве свойств кристаллитов результаты измерения монокристаллов, юскольку маловероятным является совпадение дефектной структуры монокристалла и исследуемых кристаллитов. Особенно это актуально при рассмотрении удельного электрического сопротивлегпш, магнитной восприимчивости, предела текучести и других структурно-чувствительных свойств. Заметим тшне, что для большинства многокомпонентных сплавов задачу получения монокристаллов ещё не решена.

Более плодотворно, на наш взгляд, рассчитывать обсрздаемые свойст- . ва из экспериментальной анизотропии свойств и интегральны:: характеристик функций распределетш кристаллитов поликристалла. Из навденных тагам образом свойств кристаллитов могут быть решены многочисленные задачи текстурного анализа, например, расчёт физических и механических свойств в произвольном направлетга, учат упругой и пластической анизотропии кристаллитов при проведении рентгеновской тензометрии и т.п. Изменение Э'ч'Еоктивннх значений свойств кристаллита в процессе воздействия на поликристалл укажет на изменение деталей дефектной структуры, не учтённых при их расчёте. Если кристаллит обладает ярко Енраиеиной анизотропной свойств, то фушсцпона\.ьнап связь глезду свойствами кристаллита и поликристалла достатрчно полно отражается функцией распределетш кристаллитов по ориентация« (ФРО). Получивший наиболее широкое рас-пространегте в практике текстурных исследований метод восстано&тегои . №0 из прямых полюсных 'Ъигур (1ШЗ>) по Бупге-Роо имеет существенные недостаток отрицательные значения 5Р0 п некоторых областях ориентацион-ного простршютьа и ляемаксимумл. Кроме того, для погода Бунгэ-Гое необходимо определите не менее трёх ГШ, что не всегда возможно, как например при исследование двухоазных титановых сплавов. К тому яе в задачах автоматизированного контроля текстуры першчиуэ нноормадзш у-обнос получать в нще не П(Ж.:ых, а обратных полюсшк :'игур (0115). 12с— лг рассматриваются сгруктурно-чувствитолышо свойства и текстура не

;1;г,,гс,- остро:,, дмюлшпагкю к Ш иеобходдв увядать волне и й с;г>хтум «этерпала. 3 ей». с к^отло»: до*» ш-

■годов расчёта J5P0, определения свойств кристаллитов и использования их в задачах физики_текстурированш;;; поликристаллов является весьма актуально;! проблемой.

Цель работы состояла в усовершенствовании методов текстурного анализа для получения свойств кристаллитов кубических и гексагональных материалов и их использования в роиении некоторых проблем физики металлов. Были'рассмотрены следующие проблемы: ,

1. Нахождение электрических, магнитных, упругих и пластических oboííctb для текстурированного поликристалла по ограниченному числу измерешй в различных направлешшх.

2. Нахохэдение критерия пластичности по результатам одноосных испытаний и предсказашш поводания текстурированного материала при произвольном виде напряжённо-деформированного состояния.

3. Анализ деформированного и напряжённого состояшш текстурирован-ных материалов.

4. Анализ изменения параметров да рентной структуры по изменению эффективных свойств кристаллитов.

Основными объектами исследования служили листовые полуфабрикаты широко используемых в авиа- и ракетостроении гексагональных сплавов системы Т| — А6 — V; двухфазного сплава ВГ-23 и кубического жаропрочного сплава Fe -Сг - АС.

Научная новизна. В диссертации разработаны новые методы текстурного анализа:

L. Вероятностный метод расчета 0Р0 из одной НПФ (100) душ случая кубической сш.с/.егрии и из E1TIí> (ЮГо) - для случая гексагональной симметрии, обеспечивающий, в отличие от метода Буяго-Рое поло.глтолыюси ФРО, отсутствие лжемаксимумов и гарантирупдий достоверность результатов расчёта свойств текстурированных поликристаллов.

'¿. Вероятностный метод расчёта ФРС и свойств поликристалла из СШ,

3.' Способ описания многокомпонентных текстур листов сплавов системы Т( -A2-V при помощи эффективной, идеальной ориентировки, учити-вшиций возможность несовпадения кристаллографического направления [iolo} с направлением прокатки, и метод опродолешш её угловых координат.

4. Методы определеши компонент тензора магнитной восприимчивости (!/!3}, удельного электрического сопротивления, податливости; коэффициентов дислокационного и зернограпичного упрочнения кристаллитов из экспершлзнтальчой анизотрелш, интегральных характеристик текстуры и некоторых параметров дефектной структуры5текстурированных поликристаллов.

Ц

5. Способ проварки корректности критерия пластичности и определения компонент тензора пластичности по ориентацпоннои зависимости ме-кштческих свойств в зоне равномерной деформации.

6. Метод исследования остаточных макронапршгений в гаэотермичес-ких покрытиях с учётом их текстуры и пористости.

7. Метод исследования напрякЗнно-дефоршрованного состоя1шя состояния текстурировашшх поликристаллов по результатам рентгенографических исследований на основе вероятностного метода исследования текстуры и представления связи свойств поликристалла и его кристаллитов посредством интегральных характеристик текстуры. Проверка указанных методов исследования проводилась на материалах с известными из литературы свойствами техническом титане ВТ1-0, меди и латуш , а пр:ыенен:!е их к промшленно важным сплавам позволило установить:

1. Оаконо.моряости тагсстурообразовагаш и форшровашш анизотропии их физических и пеха;шческих свойств этих сплавов.

2. Явление .Ферромагнитных аномалий для листов сплавов ПТ-ЗЗкт и Т1 А2. -1,,г3 V и возможность описания орпентациопной зависимости ;)гого э ».')екта тензором четвертого ранга.

Г;.. Текстурное условие повше:п1Я уровня служебных качеств.

4. Применимость критерия Ашкенази дал описания пластических свойств листов сплавов ВТ1-0, Т» -бАС-1,5\/ .

5. Корреляционные зависимости меяду физическими и механическими CiioiicTijrJ.nl сплавов ВП-О, ПГ-ЗВкт, П'Г-оВ ¡1 ВГ-23.

6. Закономерности изменения элективных значеш1й электрических, ¡етгшпчшх, упругих свойств, скалывающих нащшешШ активных систем 01'0ль:.;0'пь: ч двоышкошния и кристаллитов, а такяе коэффициентов Пуассона исследованных сплавов в процессе пластической де-^шацкп.

7. Оначешм ;;нтеграчьной плотности дислокаций, средней длшш дислокационного сегмента и коэффициента, учитывающего зависимость ыоду-лл ¿..ига от нагрузки в обобщённом закона Гука-.

0. Изменение размеров, структурного элемента, в котором аккомодируется трансляционная и вихревая мода в процессе пластической деформации листов сплава ПТ-оВкт.

Г. Величину рентгеновских упругих модулей и остаточных напряжений г, сплавов Ж-0, Т1 -ЗАЬ-1,5У , ПТЧЯЗкт, П'Г-МЗ, ЗТ-ЗИ;

Г<? -Сг - М , ниобия, стали С?21; тонких плёнок. Т} -И и газотормл-^оилпг покрытии титана. ,

10. С гР'Здэ .яп;аоо значение анизотропии упругих ронггеповеккх мэ.-у-.-.р". .«д" го,:м::рорал!ш осгатотюй деТоргюцаи.

Праксичоскал ценность. Разработанные методы и полученные в дисс тации результаты могут быть непосредственно использованы в исследоь ниях структуры и свойств текстур:: ро ванных поликристаллов научпо-ис-следовательскш: института:': и практической деятельности ДЗЛ.

По результатам диссертации получены акты внедрения от ШО "Ьнергил где эффективные упругие свойства титановых сшивов использованы в конструкторских расчётах сосудоБ высокого дааленш; от Института Металлургии им.А.А.Байкова РАЛ, где проведено исследований напря::;ённо-де-роршровашюго состолшш листов сплава Рг-Сг-А^ с учётом анизотропии рентгеновских упругих модулей ii от Института Ьлектросварки ем. Б.К.Патона, где проведена тензометрия газогерглических покрытий с учетом их текстуры и пористости.

Научные поло.:-:еш1Я. выносимые на зад.готу.

1. Вероятностны!: метод расчёта -?Р0 из одно« Ш15 (100) да случая кубической симметрии и ГШ (1010) - для случая гексагональной симметрии обеспечивает, в отличив от метода Бупге-Рое, поло;:а:тельность $Р0, отсутствие лкемаксиыумов и гарантирует достоверность результатов расчета свойств текстурнрованних поликристаллов.

2. Повышение точности и сокращение времени при нахоздешв! остаточных напряжений в текстурированных материалах достигается применением Еороятностпого метода исследования текстуры и представления связи свойств поликристалла с его кристаллитами посредством интегральны^ характеристик текстуры. Определяющий вклад в форшровашш нелинейной зависимости остаточной деформации от вносит анизотропия рентгеновских модулей.

3. :>уръе-апализ орпентациошюй зависимости механических лволста в зоне равномерной деформации в сочеташш с постулатом Друкора позволя* от осуцествать выбор "критерия пластичности, олраделнть компоненты тензора пластичности поликристалла, а такке э.у;ектишые коиночента тензора пластичности кристаллитов при использовании характеристик текстуры.

'1. Использование' эф юктнвтос свойств крпстачлито.з позьиляе? успеш: проводить исследования щнэлческих и механических свойств, а так.:е параметров дефектно!: структур" текстутарошшаи поликристаллов.

Совокупность научных поло: и основных результатов диссертации псаполязт с рсрмулировать новое научнсо направленно - ирг^онепле во-рэг. постного мотода исследошшн текстуры :■: ез иитегръльних характеристик ил релуш'я задач ¿цз'.ю: металлов.

АнросКшп:: работы. Осноашо рзоультлти и 1юло:.:о:ц:1 лдосс.тиде:» били доложены и о(5су.;дены на: ® 6

- международных конференциях: б-th Intdrnattonat Conference uZ

So£ld Surface and /2-th Vacaum Confess. Ha^&u. Netherlands, ■ 1992 -MAbOctober;Workshop on poCucrusb^tae thin films. Ba^tona6I.oa.-i992.-5-90cto6erifi-£b reansae Seminar Ы-

•fce.ntot. MstrLa.~№Zr24-2XMay'IQ-th International Oon^c-ztnet an Tertuus af. MaberCaU.Ciaustai.Germai^.-fMb.-ZO-ZHzifi.

-3-ii Мвдщгиаролной icon оеренции "Физика, прочности и пластичности ме-гахтов и сплавов" /Самара,1992г./

- 5;и 6 Всесоюзных конференциях по текстурам и рекристаллизации

з металлах и сплавах /Уфа, 1887г. и Свердловск, 1991г./; Всесоизком -'иипозиут.кз "Актуальные проблемы прочности" /Череповец, 1280г./; Зсэсоюзнои Конференции "Сплыговозбркдёшше состояния d кристаллах" 'Томск, I9G8r./; Первой Всосоязной конференции "Новые жаропрочные i жаростойкие материалы" /Москва, 1989г./; Всесоюзной школе-сеыина-)е по количественным методам анализа текстуры /Свердловск, IS89r./; [ервом Всесоюзном Семинаре "Структура и химическая неоднородность птериллов" /Киев, 1930г./; Всесоюзной Научно-техничосксй Коп.ререн-ц:и "Прпкладнач рентгенография метаглов" /Ленинград, 1920г./; Всесо-)зпом Совещании "Высокотемпературная газовая коррозия и её влияние ¡а ч:-пзико-ме:саш;чос1а1е свойства титана и его сплавов" /Львов, 1987г.-. г 1£89г./;- I.-i.i и 2-м Межреспубликанском Семинаре "Современные мето-ги и аппаратура рентгеновских дифрактометрлческих исследовании ма-?е[жалов в особых условиях" /Киев, 1988г. и 1991г./.

- Республиканской Научно-технической Конференции "Совершенство-загша cyi",ocTBy.'jiji!x и создание новых ресурсосберегающее технологий" • 1'!otoi3B, ISSIr./. *"

Один из ведущих специалистов текстурного анализа проф. HJ.E)Uncj£ TechnCScbe ITnLvansltat Ctousthat , Германия/ дат высокую щенку результатов диссертации, до-шкешшх на Международной Кон:ре-хмвдш ICOTCM-IO.- .

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 5S ыуччше работах, Структура и объём работы. Работа состоит из введе-пш, пяти глав, основных выводов и результатов, списка литературы,' зодерэдего ¿56 'ншшзноканиЛ, нршолония п содержит 475 стр. ма-а:;аопяспого текста, вклдог -{¿О рисунков, 72 vatia:iu

CO;¿¡PUlHi .£) PAbOTU.

Во вьеденкц анализируется соврсиил.;ое состояние .шапки текстуриро-ванных, поликристаллов, обосновывается актуальность теш и выбор объектов исследования. Сформулирована цель исследованш.; отражена научная новизна получешшх результатов и их практическая ценность. Формулируются развитое в работе новое научное направление и положения, выносимые на защиту.

В первой-»1 лаве поликрнстаал и составляющие его кристаллиты рассматриваются - с точки зрения статистической Лизики ¡caí; макросистема и ео структурные элементы. Анализируются теоретические и экспериментальные аспект задачи восстановления одной из основных функций распределение кристаллитов, а именно ФРО из рентх'енограйнческого и эле-ктронномикроскопического экспериментов. Приведено вероятностное обо-снованио получе.'пш 11Ш> и СШ из первичных ])ентгонодци'фш:томотричёск11 и аналитической связи мелщу ними и áPO. Tai;, основное уравнение мето да Бунге-Рое:

где

PsW-ir^dRíW, а)

о

полюснат плотность ПОД? (ЬкОв точке (И",40; " значение ФРО душ данной - ориентации кристаллита мо:кет быть получено применением теоре(.ш сложения вероятностен дум не совместшых событий, ка.эдое из которых состоит в обнаружении в поли кристалле кристаллита с заданной ориентацией (Ч1, Ч*") нормали к дсрис-таллограЬичоскои плоскости Ь , и произвольный углом поворота вокруг ото'! нормали, а основное равнение развиваемого в диссертации метода получения ФРО:

Ш Ш ХР PaC^I,^) ЙЖЧ)

4

(г)

где (

diu - йлеминт дуги на ШШ, для которой выполняется условие

ир/ллененлем теорем! yiuiorsaniux вероятностей для зависимы:: собг.'лп:, первое из которах состоит в обнаружении пристава с оипопт'.инпй нор мали (Ч{,4*1) I'- кристаллографической плоскости К* , d второе oouuvrt в обиаруке-ши кристалла с ориентацией иотхалп (Ч'а.Ч'г) к кристаллorrj finocr.oii плоскости Ri , при условии того, что nopi.oe coJi-fwe у¿е ильгот м-эето. Я

¡i3 аиалогнчних сообща-аний и-годится связь jas эту 2РО i; Шй:

tía ф ф \__ТСЕУо.Фнп) • T(f»H„- Фнн) ______ / , \

гд9

Т(pfP)~ полисная плотность СШ.

Гасчйт JP0 из соотношения (2) и (l>), в отлично от метода Ь/иго-Ъо, заьедомо обис[шч:гва:зг поло.читольпйсть значений ÍP0 и отсутстгип т/екаксимулов. Ьолоо того, аддоеция кубических к гексагональных зпдааоь поавашет :;спользр;;ать получения распределений польской плотности /ал нормалей ht и hz. в (й-ü) данные одной ГШ. Дляслу-чая ку&гооскои симметрии удобно использовать 1Ш(100), а для случал гексагонально., симметрии - Шр{£010) . Этот результата на первый взгляд противоречит исследованиям .Матхиза и .¡трутах авторов, где из роптгеноюкпх дашис. ;.:о;.:от бить иолучона только "четная" часть Л>0 и тол).ко тогда, когда используется бесконечное число ШО, и л.-.емакси-мутлы Л'О 1зоз;1;л;а;зт из-за отсутствия "почетной" части ->Р0, Наин, показано, что основной причиной как л;:ема1сскмумои, так и отрицательных зиачех.ы ¡>P0 и шчислочкях но Ьунге- Рое яшшетсл обрезашю ряда для ФРО но специальны!.! с Дорическим функциям. С цолыэ исследования устойчивости метода Ьунго-Рое проводилось возмуцоние первичных рентгеновских данных посредством датчика случайных чисел в интервале статистической погрешности эксперимента, оцененной предварительно. Из анализа полученных результатов и данных ме;:мабораториого -.женеримента, выполненного и.В.Гервасьевои, А.Г.дигалиннм, В.д.Соловьёвш О1'® РАН Екатеринбург); И. В. Александров!?.!, Т.В.йтарцевой (Ш1 У .а) , В.Н.Ям-ннкош.м, .й.Р.Федчосой (ИИТ Черноголовка) сделан вывод ои удовлетвори гольной устойчивости метода Ъуггге-Рое и о том, что ¿ случае не слишком острых токстур он правпльп." воспроизводит координаты текстурных максимумов, но не всегда точно - их интенсивность. При увели-чогат числа используемых ГШ, а следовательно и иромешш ряда для ¿i'O отрицательные. значешы JÍ0 уменьшаются по подуди. Рассмотрена Т'упкцпонгиьпал сачзь «>Р0 и некоторых интегралов но ÍIÍIJ, иредставвдн-нги чрп помети техники преобразований Района, и подтвержден швод Т.И.Саволсвой о принцшн'.алыюй возможности ьосегнпозлсннл ÍP0 из од-;|,)Г| UiIj для к.уопчсскнд и гексаг^шлым/: i:p..cravio» а «-.юячсски рэа-s.m,'<vz>;¡ олуше конечного числа х^истаг^.тои в об.чупояок сv л..т|!ос';.;ц..я рязлийвуого a ;a;occpvniw«i <je,»cf-нсстнсгс иетецэ ivorrno-зло'ятч АГС V3 Г,;!) н C.'W из ясгмфастЫАЗ* мкяишф с со-

грей WKCí/rea, ст*;м снногеюяютгшЗ текстуре* м гектлелкого i.TJm еи-е «V- иммюемин» «аздедоююиьниу iMÍ- ЯслвАИмгемно

проверка данного метода бича выполнена с участием автора в мелслабо рагорном эксперименте при исполыовашш моделышх ГПК? гелеза, рассчитанных В.Н.днеиршшо и С.В.дивинадш в соответствие с разработа' ним шли представлением токстури кубических материалов в виде супир-познщш Гауссовых распределении. Совпадение результатов применения' вероятностного метода получеши i'PO с данными аналитических вичислс т'Л, отсутствие л-юмакснмумов и отрицательных она"iojiiiii позволяют ре комендовать указанный метод душ использованы в задачах текстурного шгалнза, 'исаольауащи ограниченное количество пзрвпчних рентгеновой данных, В первой главе приведены рекомендации ио онтш.и:зацни реытге новского способа определения Л'С с целыз получения ( laixiii iyi.ia информации по Л'О и свойствам поликристаллов при минимальном объёме экспериментальных затрат. Показано, что усо^ериенстьоииншй автором алгоритм расч!тп интегральной интенсивности ро у:екса при iiaiyiono образца по данным о прочило лшпт, определенного при исходном положении образца, ;; геометрическим параметрам съемки оооспочпшот достаточную точность учёта оЬ^екта до [хжусировки при сокращении вре;лош1 исследо-Dainiii но сравнении с кзвостними метода!.«;.

Во второй главе положены результаты исследования развития текстуры и орпонтащюнноН зависимости упр/гих, электрических и магнитны) свойств прокатанных листов сплава BTI-0, выбранного в качестве тео-тирущего методики, нрошшеиных сплавов системы Ti - АС - V : "Л -о Aê-I,6V , IIT-ULkt, ПГ-оВ; листов сплава ВГ-23 -после тормоуггрс чняющих обработок, цклшаэдих комбинацию операций закалки сгяронш и листов сплава Fe-Сг-ЛС, полученных по двум альтернативным технологиям; порошковой и нспользушой литьё. Лшштрони.ч модуля Кага (Е] и удельного электрического сопротивления ( р) определи, ¡г.с е. по результатам изморония образцов, вырезанных; иод углами*?- О, U), 10, 45 GO, 75 и SO к направлении) прокатки (Ш). Е опро-.оллляся .".ш^.ш-чоокнм методом по собственной частоте поперечник к л'Юогнши, ч р -г.омпзнсацпошшм чотырёхзош'овим методом. Относите.п.п,¡л югрочньсть определения Е составила lf°, ар- 0,1/». M'i получения пнплитп ческой зависимости E(f) u j>(Y) била использована плогашш ор.'отрии-нпя сшжетрия листом, Армирующаяся при их прямой про катко. В зтои случае ь'скошо .^уши^ин могут быть предстаачони в ьлдо следу; i (их рядов iyptes

/О

оэу'шциенти ( Д0 , Дг , Дц) и ( В о , В а) находились моголом нал-¡енызих квадратов из условия близости экспо^шонтальнш: и рассчитан-;нх по (4-5) завлсшостел. Известны,! аналптгческли вид £ (if) и p(vf) ¡оззоллет напти Е и р для произвольного угла и наДти экстремачыпо |начеши Е и р .

Определение ,;ЛЗ проводилось методом Фарадел с погрешностью 1%. ;.Ш (%) измеряясь кш: в плоскости прокатки, так ц в нагграаюшш, нормальном, к плоскости листа (151). Определялись две характеристики за-зпсшгастеа У- - 7- (Н) - асимптотические значения н максимальные значения Хт . Аналитическая зависимость У.— (V) определялись аналогично оннсапнои шио процедуре для р(?) . Для иахоеденпя фушсции ^^исиользовачось ¿урьэ-представлспиэ с двумя, тремя и чотырьш .соэ у.ицпонтаг.тп. Окончательпнйнбор аналитической зависимости прово-жшсн на основе согласия расчетных данных с экспериментом. Для (oi+ji)-оачава доиол1П:тольно определялось процентное содер:кащ1э куби-

ческой п гексагональной раз по методу автора, позволяемому но только строго учесть влиянил текстурного .(актора, позволяемому нэ только строго учесть аншшш текстурного пактора лри обработке рентгеновских данных, по и не предлагающему лзготоачениэ порошкового бостек-стурчого образца. Текстура листов титановых сплавов исследовалась по при помоги ll;li, ОЮ и 1<Р0; Листов сплава Fc -Сг - АС. - при по-могз! ГШ«1 и jPO, а влплтм её па свойства - посредством ПлТ. Текстура листов сплавов системы Т» -A6-V , в отличие от сачава BTI-0, является многокомпонентноЛ с максимумами полюсной плотности как в II1I, так и поперечном направлении (Ш)< Для исходны:: листов сплавов IIT-3U и UT-^лст, полученных теплой поперечно!; прокаткой обнаружен максимум под'углом 15° к Ш1 на iCIi(000^). В процессе последующей холодной прокатки данный максимум исчезает в листах сплава IIT-L.3 и сохраняется в листах сплава ИТ-СЛкт. Достовеопость наИцешкы закономерности подтвердилась съёмкой отделышх облаете]! ГШ (0002) с шириной щели счётчика 0,1мм для исключения наложения с лшшой(ЮГО). Для листов сплава Т1 -3AC -I.5V интенсивность максима в П11 больше, чем в НП для всех степеней обжатий холодной прокаткой! кроме обжатия 40$ по толщине, когда интенсивности в 1Ш и ПН приблизительно одинаковы. Из характера токстучы сплавов системы Т! - Аб-У следуот, что орпопта-вдл э Активной идеапьной ориентировки, обладала Г; анизотропная с/юЯств, совпадающей с а!Шзотро:те;1 свойств в плоскости пгокотки, долина задаваться не только утлом , как в случае нелегированного титана, по и углом , не равнин 0° глг <¿0°. Ршг/е^от/ш котол определения лагамхгпоз CJL^, J»***?) «з роо/дьтатоз и&ереиииМ в НИ и xmcrt^ctcxa 3 плоскости прокат;:;!, ссксиакно* из oae/tyw«

соотношениях:

Хн^ХЧХа-'Х*)- С09йо1>эарар,

?"< • 7-Ъ ~ К0МИ01|011'и тензора .лл кристаллитов',

где

где

О - угол ме.-.щу гексагональной осью "С" и исслодуемим ланравле-

Из (6) ¡иходнтся значение , из (?) - зацчоино и из (В)-

значеппе £«|><р . Результаты расчета по (6-0) блин попользовали ¿да вц-ЧислешьЧ ориентации,шой зависимости модуля с;;,вп1'а ) , экспериментальное опроделопио которой яаллотся весьма трудоемко»! процедурой длй листовых материалов. Анизотропия модуля сдвига ,-да всех исследованных льстов оказалась монотонно убивающей па интервале [0°, '„С°3 за исключенном листов ошша 7} -ЗА£-1,5У, прокатанных с ойлатпем 20^, для которых обнаружен промежуточны,: макошум под:, углом 1>0° к 1111.

Листы сплава исслодова'шсь поело висуумного от;.;:;га при тем-

пература 7Ь0иС в течение часа и после термеупрочшизщих обработок, пштицихся комбинацией операции зака-ди: и старения. Было получено уменьшение содержания кубической <лзы в результате тормоупрочшг.млк обработок на 14-15^ по сравнепиа с сорк/нон технологией, ке;.оль:,уицоГ |зш:ууыт4 от.тлг. 'Лоьылелне'томнерат/ри закилкг, ир.;иож»' >'• УЗ з;лчени» средних значений упруги:: свойств и у; гоньбе ни. з ани.ю грошш как модул! ьнга, так и удельного 1>леглч>'.Г1и(жого сопротивления В плоскосга про.'.п-тк:;. Результаты исследования текстуры иоказилп, '¡те в (»¿ульгате ким-¿¡шакяк заюигли прл ИБ0°С в точению часа с 1;оеледу.:ц>;;л ошю-.этнм в воде, а саге:,: старения при ЬОО°С в юченке десяти ччсов получается нш.болео близкое к бостокстурноиу состояние листов с шиша ьт-^3.

листы ларопрочюго сплава & олуча;1нсь по двум тохложл'кчэек:'/ су.чмам. Нирвал из н-лх иишчает м^'ристатичоское прессование + ¿попэ-

норма + мохангчос-.мн обработка поверхности + причал лро *ат:'.а + + /олодн'ш про::яткл * хшикого ].мпчоокал о^рэб'етка + нмг.лт-

1:а л елтлг (^ежвд 4» I). Блу'л 70хцбЛоп;чоскм с*ена кк/иочагт ла-лз и 1!ро::ат;:у но >з;л:.:агл й 2-5, с?Л1.чаччг.Х£я тог лзратурои г. содюнм деформации при уоргломохахшчэгкои обработке. Коллчестьонгш.; ака/глз

ниом;

С05 В« Б1по1 • со$ (У-рэсрр))

(8)

текстуры позволил установить, что преобладавши текст/рикш ксыпо-нонтшли листов, получошшх но рсгаыу 2 I, лвлччтся аксиальные кото-неиты (100) и (lll) , процентное coiiop.cai-aio хоторнх соответственно равно 4,5,6/ и 40,с;». »1 листах, цолучоимс: по рз'таам 2-5, процентное солер'-л'шэ указании с компонент учюш>тогся за счет иоя.шлпл дополнительной opiio;tvupom:::(£IC). Яспольаовашш ¡UV позволило с'>ормулп-ровать трес)ова:г.-л к текстуоо, обоспо«»пяш>:и!о norjmwiyj упругость, а следоьатольно и ; пропрочпость лг.стов cibiaca Fe -Сг - АС в Ш1 и изотропна этих свойств в плоскости прокатки:

а/ Условно гговнкенпон -лропрсчностп б ¡И: I/ I; 3t + 2 < i;

если S<{ ?St2 * i Sw, •

2/ í, +23|? i; 3«, + 2 * I; если S41 < S12.

6/ Условно изотропии ;.-;аролроччостп в плоскости прокатки:

t/ч +- 6 Пз = У 3*, ; Эг. h 5 --- 3 3i¡ (II)

* oíü + o(,l > j ti*<Ju *ot 3? .<oí,?- A^Uk * ■ <Й,>

díK- HiiipaLv'jroiu.o косинусы осей III, ПП, Ш в системе координат кристаллита;

< >- усредненио но всем ojи:еплатил кристаллитов в листе. Условия (10, II) игииуштм образом вшолтэтся дта листов, полученных по ре:пг.г/ .'i 5. с'кспорикентальная анизотропия модуля Ючга листов ,п.е;;с-твнтэльпо оказалась ¡зпппальнол для листов, полученных по ра.а:му J5 I и Нетипичной ¿ля кубической с-.иг.етрик, поскольку отсутствовав промежуточна. з^.стромум на интервале [С°, 90°]. Обпаоу.юннач агизотро.шя удельного ачо.чгркчоского co>i¿ov;í:¿/ioí>>u, юшшачьлач тш;а? дм листов, нолучон'пс: по pojaijy и» I, указкгает на необходимое]';, учета до ..юстлоН структуры при рассмотрении слу.обчцх характеристик исследованных листов caíala Rt -Сг -А6.

¿3 троуьоЛ гллво. рассматривается оркентоцпонная савпс^ость пластических и прочности«* сво.'.сга, .гаходится критерии нласгпчност:; и нрог-нгг.ипу. )?пя сл.у::ебпче свойства листов сплавов ъ'л-о, tí -з ле-1,5 v , ¡17-oJkt п ЬТ-Йо. По результатам бднооскнх кснытанк.: на роелг.енпв на особо жесткой p' jpiiBHOÍi кацлне " INSTR.QN" с кл/пьтюмм зл/ваташ определялись относительнее oy.ro ке (МО , кео ,■ нщ.снт аоралугоп пло-о юс'.'л С Ю , относительное уд-гяаико в зонт рп;помурио' fit<iO(**3U№ (,6е), npo/.e/i то.;у ¡ости (6о,г) ■ провал п,оч'лстл í1?») fiv* тох \:о на-П,П1ДЧ0Ч С, i i-.0Tcp.tX Измерг^иСЬ «^'иличec<ué ccciTcífij. С qftibW .ллу-ченид эиздатичес^го щъа эннготрспни свеГств кслсльзо-

мррмен^скет -зн^мз-) S с мг-гс^см ¡^»^¿iW»«/

квадратов, аналогично тому кач ото о ид о сделано для «зпчсскнх свойств Получено, что радом <*урье с 'rpsi.ii гаомотшм; сшлси^аотся ор/.онтоцион-ная зависимость //64(40, <£(Ч>) все:; листов сплава ЯТ-УВкт; //бвМ» //<5о,г(У)- всех листов сллана 71 -0А£ -1,5У , а тш=.:о до.уор-мированпж с обратном ¡¿0/1 листов сплава Т( - зАС -I ,5 V и сГ^У) - ум обратил 40 и б0;£. Рядом ¡уоьо о четырьмя гармониками описиваотся ори-ента.ционная зависимость & (V) и У (У) всех листов сплава ИТ-СЛЗкт; всех листов сплава ТГ -и Ав -1,5 V ; ¿ушздш 4(4) рул обматпи 40 и СО;«; дш-кции К (Ч1)- для исходных и деТхзрмлровапних с обратном 20/» листов сплава

Известны.; аналитически.; ьзд позволил п.;оацаа:зпроиать измонешга средних значении, стелет: ашюогрошш и опаснш нанраа.чоп:л длн механических свойств. Установлено, что ;.шн.;1 ¡ачыиш а;п;зотрошш прочностша свойств для листов ставов И'Г-СВкт 1! Т) -Ь А € -I, Ь V достигается в результате до.рорыацпи со стопонъю облития ¿0,1, а пластических свойств -в результате де .лрмац;н1 со стоиеньы обратил 10 и соответственно.

Оначепия опасных направлений в ряде случаев но совпади ни с НИ, ни с 1Ш, Ш1 с направлением, составляицим с 1111 угол 45°, что необходимо учитывать при пла!шровашш эксперимента по определению ориентационной зависимости мехшшческих свойств.

Для различнее критериев пластичности были полутени №и помощи постулата Друкера пункции , (1(4") . 6%Ч) . ддл одноосного нагру.иепия. Из сравнения ьксаорпментальло!; н теоретической зависимости ум одноосного иогру;:;зшш било установлено, что /;ы описания пластических и прочностных свойств исследовании;; листов наиОолоо корректно использовать критерий Лыконази, в ;шном вндо учптгва- пл.! зависимость ма.:ан чоспв: свойств 1,гичз риала от г&мксютичосш.: ¡:с. ькмоя-ты тензора ¡ганриюни:». ¡.с::од.ч из нолучо шп:: результатов ¡ъи^у.ояы метод определен.ш коиюиопт тензора пластичности О С1ИС,т\Ш-ш м.с-тов, используй ¡и£ следу ,1 ¡'.¡о ашилпткчаекпо соот.-юмопл;:

+ 0 г т

/~>г 2 ^ Оцгг, /~,т О-аЮ. /|'-\

№) ит

во,«. (45°) 2

¡i3i.ee г л; ;о ка.шопонты тензора •илзстичи^гъ ис»;£сл£к.г лредСКаЗДгЬ ¡ггс?п->^скоо а^ьвдочаз патер;:г.ча пр.; гаа-з^лью,; би^е Кэлму&не'Де" <4

формироБгшчого состояния. Нами было рассмотрено двухосное сбалансированное 'tarpy :а:ш и úiwo получено, лго при переходе от одноосного к цг.угоолому п тру/.енпому состоянии сродное значение и анизотропия коэффициента по]),'.;а.'1ыюи пластичности заметно уменьшается. Кроме того, на основе результатов корро.-шшгашюго анализа показана возможность создания нэразрулъмюго автоматизированного контроля прочности и пластических свойств сплавов ¡ffitrO, Tí -С A£-i,5\/ , lft-ОЗкт и ВТ^Зо посредством рлечj'ra и:: из ¡¡ЙТ или шшзогролии .¡язпчеекпх свойств.

,3 четвертой главо приводоин разработанные авто'ром мотоды определения уло;стр;;ческцх, магнитна;:, упругих и пластически;: свойств дернотал-литоа по результатам измерения токстуры и а:шзотрошш свойств полшери-стлгчсн. Далео рассчитывайся модули сдвига G ¿к. , коэТг'ПЦ-лснти Пуассона ^ r.t , молуль 1л1га, уделвпоо здектричоскоо сопротивление и теплопроводность л Ш, icooj' ::ц::онг токстуриого упрочивши (к.т.у.) , ска-Л'ива,.,цие нащгчг.оигя слетом сколь:.;ен.:л и двойникования, ко о пппциоити дислокационного и soi »пограничного упрочнения, a raic.:o оцопкваотсл ии-теграчьпал плотность дислокаций в исследованию: материалах. Удельное электрическое сопротивление поликристалла продстагмяотсл в виде суммы крнсталлогра «чоского вклада; шлада, обуслогиснцого рассеянием электронов ;:а точечннх дефектах; рассеянием электронов на дислокациях и вклада, обусловлешюго расееяшюм электронов на границах кристатлптов. Крлсталлоградачоский вклад запихивается через ИлТ:

где

' ¿ = £, 2, 3 - соответствует liíl, ПН и НЛ

Ли - направлягацио косинусы оси ."С" кристаллита в система координат листа.

Величина вклада, обусловленного рассеянием олег.тронов на точечных дефекта", определялась экспериментально по результата:,: изучения измолоти удельного электрического сопротавдзш-л при дорекрнсталлкзацкои-ном от.лпге. Для оценки вкладов, обусловленных рассолшюм электронов па дислокациях к-границах зерен, кспользовялпс:, результаты теории Ероупа, который добился у:',оачетв^рителыгаго согласия с экспериментом для 22 металлов из 1С подгрупп таблицы Мондолоова, а том числодля титана, благодалл то::;/, что ь стллчло от других ,-uropor, £рлуну удалось корректно учесть розочак^нсо ,;ссселв:о »лс!:?}юи<-.э поверх-_ кости па ядоэх-.ляс*»ивз£: &

и =8^Ло/Зег' гг, С")

о

ГД0

Sv- площадь зерен па одиницу объема; - хптигра.'ьная плотность дислокации; JU - объём при1гл'кыюГ. дчо.аш краслши; П - полное число носителеL тока в едкшшо oóbit.'a; cjv3,'"n;ti обратный рпз-

мор дислокаций в границах зёрен. Влияние границ зорен учитывалось такло посредством соо ..'поыоппи, полученного Р.Л.Адомоску и Ц.Л.;,"нтюкошм в корреляционном нрих'шмешш:

Величина Sv оцештолась д.чя liii и Hit по результатам металлограón-ческих исследовании. Значеш:е Ng дня исходны." листов сплава líTl-0 было взято равным Ю и согласно результатам анализа '}ь;зпческого уциропия лиши. Компоненты тензора удельного электрического сопротивления и находились из условия близости экспериментальных пызотропни рОО , за вычетом вклада рассеяния па точочшк до {curas, п иноане-ния для J5 , , записанного с учётом,, (la-И) . Иа^'.инцно значения />/ = - 51,0010"^ Ом»м и j>4 = G3,74*I0~° Ом-м сказались «ада значении, из-мероппых на монокристаллах. Используя найденные значения р< и рл результаты негаллограчпп, и экспериментальные значения р на сспово соотношений (15-19) дачое оцешш.1лась величина /v н ¡П1 и П;! псо-T'iüik; листов сплава BTI-G. .Лаксимс^ьнач iiioTtioevb дислокации к поен одо ванных листах пс превысила Ю,5М"4 п в ilíl отэ-г-юсь неах-чько ви-«:о, чем в ПИ. }ля определишь в lui рассчштл-тпсь ■э';'.--<!к;,ныпо значения pf* и р^1* 1;з (Х5) ь Ki>i;cTaxnor¡«a-''.ií4ccí:oM ipjiáirr«»«: : Р^-Р Рнп-Рпн. И«1

pk^ ¿нп-Рпк

Искомое значение рИц находилось из (15) , занпе.тп.нч'о для <- -Удельная теплопроводность Янн рассчитываем даюо егшиючо jo;>;v-n-1пгд соотношу i'iuii.i Ey¡rvop?a-Cimpa jyut тктг.чд:

JHH

Mir мм) *

■>. о-стш Hi« инг-юпия и О^ для доезздлигс); /ШТСД снЛ-JGü

16 J

77 и ПТ-ЗВкт но определялись ввиду слабо;! плоскостной

шмзотротш р . Расчёти по схоме (15-19) для листов сплава Т!-ЗА £-/5/,

прокатанных с обратном 60,* л листов сплава ПТ-ЗВкт, прокаташшх с об-

тием 40/о, позволили наити значения и рй , которыо составили

92.74.I0"6 Ом-м и 118,04»Ю-® О'.мл для кристаллитов сплава Т!-ЗАМ,5У

и Ю3,4-Х0~° Ом«м и 151,96-Ю-6 Ом-и - для кристаллитов сплава ПТ-ЗВкт.

/ ип I пи

Оценка плотности дислокации в 1ГП и ПН показала, что > Щ для всех исследованных листов. З-7/юктнвпно значения компонент тензора ИВ У-* и

находились с учетом изотропии .лВ в плоскости прокатки и сильной анизотропии !.1В в понерочном сечении люта из следующей систе;м урав-

Хт^ш + Шк

' г (Й2) Хин +

V.

Из анализа литературы, в частности результатов Р.А.Адомеску и Е.А.ГЛи— тюмова, сделан швод о возможности использовагшл приближения ^нлла для э .Гюктишохчэ уюта границ зёрен при вычислении упруги;; свойств поликристаллов. В сглзи с этим э ¡"»¡)октпв1шо свойства кристаллитов определялись вначало в приближении Ролсса, потом в ирибдажении 5онгта из экспериментальной анизотропии упругих свойств и Г^Т листов, и если результаты обоих приближений находились в узкой вилке (до Ъ%) , то затем в приближении лилла. В качество математического обеспечения использовались методы нелинетюго программирования, а именно метод Пал-дера-нида |фп исследовании кубичоски-орторомбпчосгаи; поликристаллов и метод Па;/элла, наиболее э^пектишин при больном числе переменных, -при нсследокшш; х'оксгтоначьно-орторомбическм'полнкрнстаялп'з.

Сглзь между упругпгл! свойствами поликристалла и его Гч'чста-гптоп в ирпближоши Ронсса выражается через ИЛ! следутлим обрапеч: э/ кубгчеог.ал симметрия кристаллитов:

; Ят^и* КЗ*)

где п

К-Эи-Й« " ^ >

о/ 1ч-;ссрго:1рль:!;1'1 с г.жотркя кристапитов р р

(Г

S»»=S«i-a[<. % * b ■ 11;

Sruzi = Sa+a-ti * (Sh- Щ

Sх«ы »Sa«-a(D.r-dí-3e)4Si»-S.a)(í-t/fcr)j (¿4)

SI«* - Si;^aUr-!íí-S6rWSib-Sa)(í- 3D;

SW Ül),

Slib - i (S« -Sa)va(tf-Si-Пб)+ с (i-зГ);

STon - i es« -S«) + a(tf-ítf - 3ÍK с « -31);

где

a = S«+Säi-2S(s-S4« ¡ c-t(S«.-S«HS<,0; .

В приближении Фойтта соотношения мемду упругими свойствами кристаллитов и поликристалла аналогичны (23-24), однако oini записывается для компонент тензоров упругости Суке и Cíj . Соотпоиения в приближении Хилла записываются как среднеариТглотическое оормул приблше-ния Ройсса и выражений, получаемых в результате обращения матрицы упругости, соответствующей приближению Оокгта.

Из найденных таким образом Si*, вычислялись все позависжше компоненты тензора податливости SyK¿ , а из них три модуля сдвига Gn , Gu, Gib ; три коэффициента Пуассона , V« ,1)гъ и Em , а такие оценивался к.т.у., согласно соотношению:

CmúnlTj

Установлено, что эффект текстурного упрочнеш'л наиболее ярко выражен для сшила ПТ-GBkt и практически отсутствует для сплава *П -0 At -1,51 Подтверждение этому получено при измерешш шкротизрдостп в ЦП, IIH и

гаг.

На осново известной зависимости между дефектом модуля Юнга, плотности лишивший j, сро^дей длины дислокационного сегмента L :

где

Д - коэф(Шр:епт пропорциональности, зависаний от механизма пластической деформации; оценено изменение величшш L в процнссе прокатки титановых материалов. При этом использовалась модоль элективной идеальной орколтпровки многокомпонентна:-: текстур гексагональных маторпатов, изложенная во Í8

второй глава. Пзмененио модуля £лгга прослеживалось по компоненте 5« , поскольку её значения определялись с наибольшей точностью. Полугено, что уменьшение Ь , имеющее .место из-за оседания атомов примемей 1Ш1 других точечных дефектов в •определённой степени нейтрализует ачшпше возрастания интеграчьноп ачотности дкслокадаи на упругие модули. Аналогичный эаГхжт бил ранее обнаружен для медных сплавов. Кристачлиты в полнкристачлах находятся в напрядённом состоянии и вследствин этого их упругие свойства ыенявтся в процессе прокатки. Известный немецкий исследователь Муграби вводит для Физических состоянии такого рода диф^ареццированны!: модуль ¡онга, который в явном виде зависит от приложенного напряжения:

Ее! -УЕ^К'б , И

где

К* - постоянная в'обоченном закона 1'ука:

+ " С2В)

Для исследуемых титановых сплавов оценена по (27) величина К в модели элективных идеальных ориентировок и с привлечением результатов тензометрии остаточных напряжении. ]|.ля листов сплава Ре-Сг-АС, полученных но ренину Уа I но удачось иа^ти Упзичсски обоснованные значения 5ск при использовании прибли'.;еш;я Зопгта, а для листов, подученных по режиму И 5 - при использовашш приближения Ройсса.

. листов сплава Ре -Сг - М, полученных порошковой технологией, установлено максимальное значение Е ни , что позволяет с учётом ми-нюшыгоИ анпзотиошш свойств, обсудп&июй во второП главе, рекомендовать указашшо листы в качество конструкционных жаропрочных материалов.

Найдешшо значения $1* для кубической и гексагопачыюн 'Паз сплава ИТ-2о позволили не только рассчитать значения б а , (?1Ь , <?» , ^ц , , исследованиях гекстурированпнх листов, но и ко-

э И'лщнонт Пуассона д.и Оестокстуриого состояния этих листов подстановкой значении ПЛ' для этого случаи У. - 'Зг. -- Зз = 1/3; 9ч = У* = = 0,2; = £ДЬ; й* = Ъ = 0,0; 3» = 0,2, величина которого полет бить вобрана в качестве индикатора вязко-хрупкого перехода. 0 ;> >окт текстурного упрочнения для сплава ВТ-2Ц олабео, чем ддя сплавов ^ -титана.

Оаго«в*лв!С1 с екпллгл: -п::: штрЯ'-аишИ, коо ();тац:енгоа д;; .локационного и зе:>!К/Г,л'ян.ч.;о1 V -/прочнен/л сплавов т» -о ас и И'аЧДст прод-

<9

шествовал ана>шз особенностей пластическое деформации монокристаллов и текстурированних поликристаллов этих материалов.-Согласно'результатам исследований С.Я.Бецо^ена и Е.Б.Рубиной бшхо принято, что при одноосном растя>.;еншш исследованных образцов активпшли является призматической, пирамидальное, базисное скольжение и двоыиа;ование (1012) [юГз]. Орионтационная зависимость продела текучести в плоскости прокатки прадсталаялась в шдо суммы следующих вкладов: • а/ в;слад, обусловленный спла'лн типа Пайерлса-Паборро, записанный с учётом текстуры:

Ъпр <ïLoii- h >, ' _ (И9)

где , т / «С«/" J v

Fi. - ориентациогашй фактор 12г.зэда для зерна, б/ вклад, обусловленный сопротивлением дислокаций:

о¿'6-G-YRÏ, <м>)

где

J ~ коэффициент дислокационного упрочнетхя; j. - коэффициент, учитывающий неоднородное распредэлешш дислокаций, в частности образование ячеек; à - модуль .вектора Ьюргерса. в/ вклад, обуслоаченный зернограничншл упрочнением:

Kyi • d''lz + K^j. • С*)

где

Kyt- коэффициент зориограничного упрочивши!, характеризуй1^ пеоораепределоние напряжений вблизи гра?шц зерна за счёт сдвиговой деформации, а ко;>|\Ьициент К^г- эа счёт поворотной модн деформации.

Рассматривались напраалегшя под углами 0°, 30°, 45°, 60° и 90° с Ш1. Для этих. направлений рассчитывались ОИЗ из предварительно найден-■ пых №0.

При роаонии обратной задачи получено, что как ;ул сплава Т(-ЬМЧ5 так и для сплава ПТ-ЬВкт справедлива теория вихревого поля, однако, трансляционная мода деформации проявляется слабее, чем ротационная мода (Куг<<ICy,). Для листов сплава ПТ-ЗЗкт посла прокален с обжатием 20,ь установлено уменьиение размеров структурного элемента, б продола ' которого происходит аккомодация сдвиговых и поворотных мод. Васояю

Z0 .:.

по оравнешш с другими материалами зпачонкн коол «цпентов сви-

детельствуют о существенном вкладе дислокационного упрочнония в ,1юрш-рованпе предала текучести. Значения скалнвш дех напряжении Т<Гаь ^лир, 'Т.пр ,ц ЪрЬ дуи1 кристаллитов сплава ПТ-ЗВкт оказались вшмо, чем для кристаллитов сплава Т1 -ЗА6 -1,5/ , и для обоих сплавов меньше значении, рассчитанных но формула Наборро с учётом аш!зотропни упругих аттрактивных подуло!;.

Из ш.шонепт тензора пластичности полнкрнстачла и ПЛ' бичи рассчитаны аналогично упругим константам в приближении .'.¡шла компоненты ..-. тензора пластичности кристаллитов, а из них - скатыванию напряжения систем скольжения и затем - значения продела токучости в ПН.

В пятой главе разышаятся методы расчета рентгеновских упругих модулей тскстурированных поликристаллов и излагаются результаты исследования остаточных напряжешь ряда кубических и гексагоначышх металлов.

Известны два способа расчёта сачиств поликристаллов, описываемых ппередством тензора. Первый способ зашшчаотсн в непосредственном интегрировании ориептацпонпои зависимости данного свойства монокристалла с учетом распределения кристаллитов по ориентация!,I. Второй способ, предложенный ъупге и обладающий рядом пройму (еств, использует впеиппою ортотропнуи симметрию поликристалла и состоит в предварительном вычислении независимых компонент тензора для данного своЛстт нолшсрпетаи-ла усреднением по всем орие.чтациям хсристаллитов'с последукидш опредо-ннем анизотропии данного свойства в поликристалле на основе закона преобразования тензора соответствующего ранга для случая орготропнок симметрии. В методах рентгеновской тензометрии текстурироваглшх поликристаллов, развиваемых Доуле, Ван Луттом и другими исследователями, рентгеновские упругие модули вычисляются в соответствии о порьпм способом, а СРО тссчитываогся методом Булге-Рое, т.о. внешняя симметрия образца учитништся, но в неявном видо.

В .диссертации развлваетоя мотод рентгеновской тонаомотрин, п явно!,! виде учктлюягю'! ишшш симметрию образца. В атом случае из закона Гука получаем следующую аналитическую зависимость ме'п-ду осха гочлоз"! де |'юр;:,ациеу £ в направлении (Ч'.'ЧО остаточными напряжениями (5н и<Огг и. рентгеновскими компонентами тензора податливости в препоброчипш нормальными к поверхности и сдвиговыми компонентами:

Легко можно показать, что в случае отсутствия токстурц ( S«« = $1ггг = = (/Б ,' Suzi = S«ib = SLui = ~У£) соотношение (02) переходит в известное уравнение метода "sünt'V". Значения S^jkC могут бить рассчитаны посредством ИХТ по описанной выше методике, если корректно приближение Фойгта. Расчёт ИХТ не предполагает обязательное вычисление ФРО и реализиется такке из одной 1Ш шш двух ОПФ. Из (32) видно, что при использовании приближения Фойгта отклонение от линейного закона " StrfH'" " не имеет место даже при учёте текстуры, хотя обусловленную текстурой гагаиотропшо упругих модулей необходим' учитывать при про-ведешш рентгеновской тензометрии. Tai:, для листов титана BTI-О,прокатанных с обжатием 80$ имеет место линейная зависимость £ =f.i8Ln*4fX и при учете текстуры по (32) сумма (G"«+ 6z2.) составила 7,71'ШгПа, а без учёта текстуры - 17,10-10® Па.

При корректности приближения Ройсса компонента в (Ь2) зависят от выбора используемого реДшекса hkt и направления измерения (Чо,Ч£)н становится очевидной нелинейность зависимости £ s^sihNCL Расчёт и в этом случае может быть проведен из ИХТ, однако

при вычислении ИХТ тепорь дох;шн учитываться не все кристаллиты, а лишь с нормалью к плоскости ( , совпадающей с исследуемым направлением. Соответствующие условия имеют следующее математическое выражение: • •

а/ для гексагональной симметрии при расчете ИХТ из ГШ (0002):

tosV-cosHi+sLn^-sCnMro-COs^^^COsla. ? ( (33)

б/ для кубической сишетрии при расчёте ИХТ из Iffi<5(LOO): v

оtu + oiajpu +cf.<b|[ji

k

cLu• jf« + ditfil +clzbtfn * Y^^i^g

v ¿м- r«♦ ei»», y«.+ei»b-r»»» ^JK^ P

где ft-ÄnW.cotf.., Jjtt-iCv.Y.'Xln«^ fb-cosVo.

Согласно упругих модулой (32-34) в приближении Ройсса проведено вычисление рентгеновских упругих модулей прокатанных дистов спжшов Ti-.GA6 -I,5V , ПТ-SBkt, ¡IT-OB; термоупрочнёшнк листов сплава ВТ-23; листов сплава Fe. -Cr -АС ¡'листов сплава ¡шобпя, стали С'Г-21, тонких плёнок Tt - (J , подученных лошюплазмэнным нашаош'.ем. Из результатов расчёта ИХТ и рентгеновских упругих модулей следует нолзшэ. кость зависимости £ = £ (scn^O, коте рая н бага обнаружена экспериментально 21 ' '

для В09Х исследованных материалов за исключением сплава ВТ1-0 (табл. I, 2).

Таблица I..

л__».

Исходные листы спла ва ПТ-ЗВ реМекс ,1015) у; Я Sun' ••ГО'Ьа S «35*

4*" = сГ 0,0472 0,3718

Т=20" Y=3CГ ^ = 45* 0,0472 0.С2С2 0,0301 0,3716 0,3105 0,1365 0,0156 0,0102 0,0064 1,0066 1,0315 ■1,0261 -0,1714 -0,2090 ¡-0,1965 -0,2580 -0,2405 -0,2481

ЧГ =90" vf =г20* 4=30* Ч,=45" 0,3292 0,2656 0,0956 0,1505 0,0494 0.028L 0,0413 0,0174 0,0051 0,6664 0,7266 0,9334 -0,1701 -0,1940 -0,1939 -0,0104 -0,0110 -0,1743

Таблица 2.

Тогаоте пленки Т1 -N рефлекс (П2) т tf SÏm • ••(О'^Па S««.- •ЮЛк

vf = 0' f=30* V"=45* 0,0002 0,4876 0,5184 0,0002 0,4874 0,5183 0,0001 0,2111 0,2315 2,439 2,269 2,259 -0,357 -0,4111 -0,445 -0,357 -0,431 -0,445

Нелинейность зависимости £ может быть так:;:о обусловлена

анизотропией упругой макроскопической деформации, обусловленной напрягшими, которые генерируются избыточными пластическими де.тюрмаху!-ями. Суть этого э [/йекта, как показа! Гриннаф состоит в том, что для самоуравновзшгсшшя остаточных напряжений высокомодульнио оломспть' испытывают меньшие по величине упругие 'деформации, чем противоположные но зь'аку упругие дорормации 1Ш31Сомодульных элементов! Оценки во-

гь

личины обсуз:;цаемой деформации £' проводилась дли псслодасшших материалов на основе обобщения результатов, полученных Л.Л.иисманом в предположении непрерывности полной деформации на Гранина;: зорен, на случай двухосного нагрушпия текстурированного поликристалла:

6'=Gext [<S«u.>w\<(C<<«.-<C<<:t >нп)*5«сс ■FgpH">-

(35)

•<Saitt >кн< (Cî»a"<Cbiit>HH)Siia р^5 у ] ,

где

ÇJ г- 'значение действующего па материал напряжении непосредственно пород разгрузкой;

F - орнонтационный фактор 1Ьмида для наиболее загруженной системы сколькенкя в S -м зерно;

F - результата усреднения F , по ориентациям с учётом текстуры. Величина Çjixtвыбираясь равной пределу текучести в Ш; выявлешю наиболее загруженной системы скольжения и усреднение в (35) проводилось при помощи ОПФ, рассчитанные из ФРО. Для всех исследованных материалов величина £.' оказалась на порядок меньше экспериментально найденной деформации, что свидетельствует о превалирующем вкладе анизотропии рентгеновских упругих модулей в формирование нелинейности зависимости £ = & (S

В некоторых: задачах тензометрии необходимо наряду с учётом тексту-pu учитывать и другие характеристики структуры, напримор, интегральную пористость m . Нами рассмотрена задача определения остаточных напряжений газотормпчеокпх нокрыти.. титана 3TI-C0. МетгишограТяпоосие исследования показали, что покрытия имеют слоистое строошю, соорми-ропапное угслщусой множества до:рормирущихся частиц различного размера, что неизбежно приводит к появлении микропусгот на стыках частиц. Величина Уп , измеронная методом мнкроструктурного анализа на количественном анализаторе "ÛMNIMET ", составила В%. Текстура учитывалась посредством ИИ (0002). Сравнение окслериментачьно наученных и вычисленных с учетом l'.XÏ значении- модуля Ьнга указало на необходимость введения в расчёт упругих свойств интегральной пористости. Наилучшее согласно с экспериментом получено нами в теории перколяцпоп.шх систем. Вот почему при решении гэдач тензометрии выбрана 'шицпоннал модель указанно;'! теории. Контакгхрукдпо частицы нопритш рассматриваюсь г.ак цилиндра с высотой, параллельно.; 1С! к чечевичным основанием. Компонента , достаточная в данной j-Хчаче для расчёта остаточных иппрятшй, вычислялись кап среднее ap:i ••«.юткчсскои оианок, полученных при условном раз.'»-.:«:"!-,- цредстгтотольного об'ьё>.;а спин раз па слог.,

гн

перпендикулярные Iffi, и второй раз - на призмы, параллолыше Iffl. Найденное значение остаточных напряжений (,184 МПа) удовлетворительно коррелирует с результатами исследовании других авторов.

ЗШЗОДУ.

1. Вероятностный метод восстановления ФВО из 1Ш и ОШ обеспечивает отсутствие лжешксиыумов и отрицательных значений ФРО и гарантирует высокую точность определения свойств.

2. Многокомпонентная текстура листов сплавов системы описывается эр-'Тштивноп идеальной ориентировкой, кристаллографическое направление (lOÏO] которой не совпадает ни с IÏÏ ни с ПН. Угловые координаты такой ориентировга находятся из' анизотропии модуля Кота плоскости прокатки и анизотропии MB в поперечном сечении листа.

3. Выбор критерия пластичности и определение компонент тензора пластичности ортотропгшх титановых сплавов может проводиться по результатам Фурье-анализа пластичесчспх свойств в зоне равномерно)! деформации.

4; Удельное слектрическое сопротивление титановых листов после до-рекристаллизацпэнного отжига представлено в виде кристаллографического вклада и вкладов, обусловленных рассеянием электронов на дислокациях и границах зёрен, зднисанннх в модели Броупа, учитывшидеи рассеяние электронов вблизи поверхности Ферми на ядрах дислокаций. Таксе продстааче-ние позволяет найти компоненты тензора удельного электрического сопротивления кристаллитов по интегральной плотности дцелокацнй, размерам зёрен, ИД' и ориентационной зависимости удельного электрического сопротивления листов.

5. Э Мхэктивнне компоненты тензора MB кристаллитов онредоляптся с достаточной точностью из ИXT и трехморной анизотропии MB кол ¡кристаллов. На!щешше ташш образом величины несут информации о дейпитпой структуре кристаллитов.

6. З'Тцхзктивиыо компоненты тензора податливости кристаллитов могут быть найдены из анизотропии упругих свойств в приближении липла при использовашш в качестве математического обеспечения методов нелинейного программирования с учётом физического ограничения в видо критерии Снль-вестера.

7. Предел текучести титановых сплавов представлен в видо сумм! текстурного вклада, рассчитанного по Баксу, с учётом посредством ->Г0 рая-личного удельного веса действующих систем сколълэния, .глслок'чци'чггого вклада и вачада, обусловленного зэрнограничным упрочнением. Тат:о" проц-сташшиие позволяет оценить скаяивалгщо напряжении и коор..тшгяч ч дп.е-локациопного и зьпнеграничного упрочнения. Из получениях зпчч'шии олр-

25

дует вывод с преобладании ротационной моды при перераспределении на-пряяешш вблизи границ кристаллитов.

8. Точность определения остаточных макронапряяешш существенно повышается за счёт использования вероятностного метода определешш ФРО и использования ИЙТ,

9. Нелинейная зависимость & - £(scrfcf)обусловлена главным образом ориентационнои зависимостью рентгеновских упругих модулей.

Основные достижения диссертации:

1. Создано новое научное направление: применение вероятностного метода исследования текстуры и её интегральных характеристик для решения задач .-йпзшси металлов.

2. Разработан математических аппарат, позволяющий более адекватно, чем существующий метод Бунге-Рое получать информацию о свойствах, тек-стурированных металлов,

3. Применение итого аппарата к реальным материала»«! позволило решить ряд вал;тгх задач, связанных ис исследованием свойств текстурированпых материалов, относящихся к кубической и гексагональной сингошш.

Основное содержшше диссертации опубликовано в следующих работах:

1.' Л.А.Брвханов, Л.Р.Гохман, В.В.Паромов, Е.Ф.Сильникова. Текстура прокатки алюминиевых лент и фолъг' после бесслитковой прокатки //Известия Высших учебных заведений СССР. Серия Цветная Металлургия, 1985, S 2, с.12-17.

2. А.Л.Брюханов, Л.Р.Гохман. Интегральные характеристики векстуры кубичеысих и гексагональных металлов /Мзьвстя Высших учебннх заведений СССР. Серия Физика. Томск, 1985, 36с.,- Деп.й 3569-85, Ы., ИШПТИ, 1985 й 8, с.126.

Д.,Л.Брюханов, Л.Р.Гохман. Использование приближения Хилла при определении упругих характеристик монокристаллов по результатам не- • следования тексгурировашшх листов //МЛ, 1987, т.64, вып.З, с.572-576. . ,

4. Л.А.Брвханов, А.Г.Голман. Расчётный метод определения текстурных параметров тензорных свойств кубических и гексагональных металлов Заводская лаборатория, 1987, т.53, JST, с.24-26.

5. Л.Р.Гохман, З.А.Брюханова. Вияние термомеханичзсксй обработки на фазовые преврацеши в ШП-сталях //îî зезстия Высших учебних.заведя-Huit СССР: Серия Чёрная металлургия, 1987, ]512, .с.23-26.

6. А.Р.Го-шагг, А.Л.Брюханов, СЛ.Боцофея. Веролпюстпий метод ■ 26 • :

восстановления ФРО из обратных полюсных фигур гексагоналыго-ортором-бических поликристаллов.// Пятая Всесоюзная кен^еретшя по текстурам и рекристаллизации в металлам и сплавах: Тез.докл. - У^а, 1987, с.238.

7. Ю.Г.Михайливский, А.Р.Гохман, А.А.Брюханов. Прогнозирование прочности на основе анизотропии магнитной восприимчивости листов титановых сплавов // см.6, с.196.

' 8. А.А.Брюханов, А.Р.Гохман, А.Н.Царенко. Упругие и электрические свойства, коэффициент текстурного упрочнения листов ИТ-ЗВкт //см.6, с.178,

9. А.А.Брюханов, А.Р.Гохман, Н.И.Сологуб. Распределение полисной плотности изотропной плоскости (III) и анизотропия упруги:: свойств аустештной стали I2XLSHL0T //Известия Высших учебных заведений. Серия Чёрная металлургия, 1983, 13 I, с. 120-125.

10. А.А.Брюханов, А.Р.Гохман, Ю.Г.Миха^ишвский, В.й.Цпоць. Физические свойства, текстура"й коэффициент текстурного упрочнения листов сплава ПТ-ЗВ //Препринт Академии Наук АзССР, Институт Физики, Баку, IS80,.13с..

11. А.Р.Гохман, Ю;Г.МихаЕлилский. К корректности гипотезы о тензорной природе прочностных свойств промышленных листов сплава Ti-A£-Sn //Всесоюзный Симпозиум Актуальные проблемы прочности: Тез.докл. - Череповец. IS88, с.87.

12. А.Р.Гохман, А.А.Брюханов. Влияние термомеханическои обработкой на физико-механические свойства листов сплава Ш>23 //см.LI, с.121.

. I3.- А.Р.Гохман, А.А.Брюханов. Реализация метода молекулярной динамики в задачах тексгурообразовашш //Силыювозбуждёшше состояния кристаллов: Тез.докл.. - Томск, 1988, с.27.

14. А.Р.Гохман, А.А.Брюханов. К учёту эффекта дефокусировки при ис-следовшши титановых сплавов с механически нестабильным юзиши составом // заводская лаборатория, 1289, т.55, & 6, с.22-25.

15. А.Г.Гохмап, А.А.Брюханов. К статистической обработке результатов исследования анизотропных поликристаллов //НПО "Буревестник", Ленинград, IS89 - Сб.статей "Аппаратура и методы рентгеновского анализа", с.26-29.

16. А.й.Соколончо, А.Р.Гохман. Адсорбционная способность карощюч-них сплавов /ДТорвая Всесо;эзназ Конференция "Новые жаропрочные и жаростойкие маторшиш: Тез.докл. - М., 1989, с.22-23.

I.7; И.Г.Захпрченко, А.Р.Гохман, А.Л.Брюханов, Л.А.Ьуннн. Влияние

термической обработки на механические свойства сплава 3T-23 //Известив Высших учебных заведении СССР. Цветная металлургия. 1920, té 3, с.108-112.

18. Л.М.Малышев, А.Р.Гохман. Адсорбция водорода в дефоршрованных титановых сплавах //Первый Всесоюзный Семинар "Структура и химическая неоднородность материалов: Тез.докл. - Киев, 1990, с.20.

19. А.Р.Гохман, ¡'и.Г.Ыихайливский. К использованию результатов рентгеновских исследований в задачах прогнозирования механических свойств сплавов системы *П -At-V //Вторая Всесоюзная научно-техническая конференция "Прикладная рентгенография металлов: Тез.докл. Л.,1990,

с.176.

20. А.А.Брюханов, А.Р.Гохман, Ю.Г.Михаиливский, В.М.Цмодеь. Влияние пластической деформации на текстуру и свойства моно- и поликристаллов сплава ПТ-ЗВкт /МШ, 1991, т.68, вып.4, c.L75-I80.

21. А.А.Брюханов, А.Р.Гохман, Ю.Г.Михашшвский. Влияние пластической деформации на текстуру, свойства моно- и поликристаллов сплава"П-ЗАСЧ5У //Известия РАН.'Серия Металлы, 1991, №6, c.IIG-123.

22. А.Р.Гохман, Л.И.Резшж. К использованию интегральных характериа-тик текстуры в задачах рентгеновской тензометрии кубических и гексагональных поликристаллов //¡Заводская лаборатория, 1991, т.57, J51, с,23-25. ' '

23. А.Р.Гохман, Л.М.Моисеев. Оптимизация механических сввйств многофазных материалов //Семинар Усовершенствование и развитие новых ресурсосберегающих технологий в промышленности, сварочном производстве к строительстве: Тез.докл.-Минск, 1991, с.134.

24. А.Р.Гохман, И.Г.Захарченко. Влияние прокатки на упрочнение полуфабрикатов ВТ-6С //см.23, с.138.

• 25. А.Р.Гохман, Ю.Г.Мкхайливский. Текстура и анизотропия физических и меха1шчоскшс свойств некоторых сплавов системы Ti -АС-V //Пестая Всесоюзноя конференция по текстурам к рекристаллизации в металлах и сплавах: Тез.докл.-Свердловск, I99L, с.117.

26. А.Л.Бриханов, А.Р.Гохглан, Н.В.Березанская. Влияшш пластической деформации и дорекристаллизационного отжига на аффективные свойства монокристаллов и поликристаллов ниобия //см.25, с.150.

27. А.Р.Гохман, С.В.Дивинсккй, В,Н.Днепрешсо. К. вычислению интеграль ных характеристик текстуры кубических и гексагоиальшсс поликристаллов из пргЕясс полюсных фигур //Металлофизика, I9S2, т.14, И 3, с.57-63.

2!!. А.Р.Гохглан, Ю.Г.МихаЯливский. Орнентационяая зависимость меха-ничиокгх з. ойств некоторая сплаисв системы Т( -A€.-V //Известия РАН. Яв ' -