Вероятностный метод исследования текстуры и его применение в задачах физики текстурированных поликристаллов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

pre СЛЖТ-ПЕТЕРЬУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫМ 0 ОД 'ШШ4ЕСШ1 УНИВЕРСИТЕТ

' ' На правах рукописи

ГОМ.Ш Александр Райаилович

liKPOriUOCTiLLl МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕКСТУРЫ II ЕГО ИР-1В ЗАДАЧАХ ФИЗИКИ ТЕКСТУРИРОВАИНЫХ ПОЛИКРИСТАЛЛОВ»

Спчшн.чыюсть 01.04.07. - Физика твёрдого тола

АВТОРЕФЕРАТ

лпсоо;;гпд1Ш на соискание учёной степени доктора "Чижо-патематичаскюс наук

Ca;ü-.i'-iIоторбург iÖ91

Работа выполнена в Санкг-Петербургским государственном техническом университете на кафедре "Физика металлов"

Научный консультант

Официальные оппоненты

Ведущая организация

доктор физико-математических наук Васильев Дмитрий Михайлович

доктор физико-математических наук Капуткине Людмила Михайловна доктор Физико-математических наук Слуцкер Алекоанцр Ильич доктор технических наук Дурнев Василий Дмитриевич

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

Зашита состоится " С*С7ЯУрр/ 1994 г. в час.

в ауд. . 2. кор. на заседании специализированного совета

Д 063.38.21 при Санкт-Петербургском государственном техническом университете, по адресу: 19525.1, С.-Петербург, Политехническая,29

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке СПбГТУ.

Автореферат разослан

1994 г.

УченнЧ секретарь специализированного совета Д 063.38.21, К.ф.-м.н., доцент

А.А.Васильев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальному тещ. Металлы и их сплавы, а также ряд полупроводников встречаются в природе и технике преимущественно в поликристаллическом состоянии. Поликристалл состоит из огромного числа кристаллитов, взаиг модействущих друг с другом. Сложность изучения поликристаллических систем методами статистической физики определяется тем, что в отличие от 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, поскольку маловероятным является совпадение дефектной структуры моио-крист&чла и исследуемых кристаллитов. Особенно это актуально при рассмотрении удельного электрического сопротивления, маг;штной восприимчивости, предела текучести и других структурно-чувствительных свойств. Заметим так.те, что для большинства многокомпонентных сплавов задачу получешш монокристаллов ещё не решена.

Более плодотворно, на паи взгляд, рассчитывать обсуэдаомне свойст- . ва из экспериментальной анизотропии' свойств и интегралышх характеристик функций распределеши кристаллитов поликристалла. Из найденных таким образом свойств кристаллитов дагут быть решены многочисленные задачи текстурного анализа, например, расчёт физических и механических свойств в произвольном направления, учат упругой и пластической анизотропии крисгатаитсв при проведетш рентгеновской тензометрии и т.п. Изменение эффективных значений свойств кристаллита в процессе воздействия на поликристалл укажет на изменение деталей дефектной структуры, не учтённых при их расчёте. Если кристаллит обладает ярко внракенной анизотропией свойств, то фушад-юиальная связь мезду свойствен.® кристаллита и поликристалла достаточно полно отражается функцией распределеши кристашиоз по ориентация^ (<®Р0), Получивший наиболее широкое рас-пространелие в практике текстурных исследований метод восстановления . №0 из прямых полюсных фигур (Шй) по Бунге-Роо ¡¡шаг существенные недостатки: отрицательные значения ФРО в некоторых областях ориэнтациоя-ного пространстьа и ляемаксимумн. Кроме того, для метода Бунгз-Гое необходимо определенно не менее трёх ГШ, что не всегда возможно, как например при исследовании двухфазных титановых сплавов. К тому -те в задачах автоматизированного контроля текстуры лорвлчнугэ апуормацпл удобнее получать в виде но прямых, а обратных полисных *игур (СШ>). Вели рассматриваются структурно-чувствитслыгле свойства и текстура не . муллетс: острой, чр Дополнительно к №0 необходлш учзжшать атачкиа и '¿тп^ *Ч*> материал». Б саязн с ш»«« тдаЛыа п»-

тодов расчёта ÍF0, определения свойств кристаллитов и использования их в задачах физики текстурированш к поликристаллов является весьма актуальной проблемой.

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

1. Нахоицоние электрических, магнитных, упругих и пластических овойств для текстурировакного поликристалла по ограниченному числу измерений в различных палравлешшх.

2. Нахождение критерия пластичности по результатам одноосных испытаний и предсказание поведения текстурированного .материала при произвольном виде напряжённо-деформированного состояния.

3. Анализ деформированного и напрятанного сосгояшш гекстурирован-ных материалов.

4. Анализ изменения параметров дефектной структуры по изменению эффективных свойств криста'шитов.

Основными объектами исследования слугшли листовые полуфабрикаты широко используемых в авиа- и ракетостроении гексагональных сплавов • системы Tt-AE-Y; двухфазного сплава ВТ-23 и кубического жаропрочного сплава Fe -Cr - Аб.

Научная новизна. В диссертации разработаны новые методы текстурного анализа:

I. Вероятностный метод расчёта ФРО из одной ГШ (£00) доя случая кубической симметрии и из ПГИ?(10Г0) - для с.лучэя гексагональной симметрии, обеспечивающий, в отличие от метода Буяге-Рое ноло;;штолыюсть ФРО, отсутствие л;,-.еыаксиг.!умов и гарантирущил достоверность результатов расчёта свойств текстурированнцх поликристаллов.

'¿, Вероятностны!) метод расчёта ФРО и свойств поликристалла no (Ш.

3.' Способ описания многокомпонентных текстур листов сплавов системы "П -AC-V при помощи элективной. ш.еальной ориентировки, учитывающим возмогаюсть несовпадения кристаллографического .направления [ю1о} с направлением прокатки, и метод определения её угловых координат.

4. Методы определения компонент тензора магнитной восприимчивости (М-О), удельного электрического сопротивления, податливости; г.оэ!>ри-циентов дислокационного и зернограилчного упрочнения кристакштов из экспериментальной анизотрелш, интегральных характеристик текстуры и некоторых параметров дефектной структуры*текстурированных поликристаллов.

М

5. Способ проварки корректности критерия пластичности и определения компонент тензора пластичности по ориентационной зависимости ме-хаш1ческих свойств в зона равномерной деформации.

6. Метод исследования остаточных макронапрякеиий в газотермических покрытиях с учётом их текстуры и пористости.

7. Метод исследования напряжённо-деформированного состояния состояния текстурированных поликристаллов по результатам рентгеногра$№». ческих 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 В'П-О, меди и латуни а применение их к промышленно важным сплавам позволило установить:

1. оаг.опо:.;орности текстурообразовагаш и формирования анизотропии их физических и механических свойств этих сплавов.

2. Явление оорромагштшх аномалий для листов сплавов ПТ-ЗЗкт и Т| -'.Аб и возможность огшсания орпеитациопной зависимости »того эффекта тензором четвёртого ранга.

3. Текстурное условие повышения уровня слулобных качеств.

4. Приме,шность критерия Ашкеиази дда описания пластических свойств листов сплавов ВТ1-0, Т1 -5 АС —X,5V .

5. Корреляцией! шэ зависимости меяду физическиш и механическими свопстви.ш силпвоп БТ1-0, ПТ-аВкт, ПТ-СВ и ВТ-23.

5. Закономерности изменения элективных значений электрических, ¡етлэттных, упругих свойств, скалывающих напряиешШ активных систем суслк.;ешь1 п двоыгикования и кристаллитов, а тагде коэф'шцкентов Пуассона исследованных сплавов в процесса плаотическол деформации.

7. Значения интегральной плотности дислокаций, сре/ней длины дис-лжгцлолпого сегмента и коэффициента, учитаваетцего зависимость моду-л.7 ¡..ига от нагрузки в обобщённом законе Гука.

8. Пзмэ.че;п:е 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; листах спллво- Ш-0, Т1 -aAe.-I.5V , ИТ-ОВят, П'Г-ИЗ, ВГ-ЙЗ; Г<? -Сг - А6 , нпобил, стали СТ21; тонких плёнок ,. Т) -М и газотерг.ш-чосяк:-: :юкрмда2 гитана.

10. С. града тгсооо значение анизотропии упругих ренггоковеквх молу-ля'' чд-г го^мнрогашгя ос'лттоЯ ле'ярмощга.

Практическая лютость. Разработанные методы и полученные в днсс тации результаты шгут бить непосредственно использованы в исследоь ниях структуры и свойств текстур:: рошшшх поликристаллов научно-исследовательских институтах и практической деятельности ЦЗЛ.

По результатам диссертации по.г/чопы акты внедрения от ШО "Ьнергии где эффективные упругие свойства титановых сплавов использованы в ко-нсгрукторских расчётах сосудов шсокого давления; от Института Металлургии шл.А.А.Байкова PAfI, где проведено исследовали^ нанрялёшю-де-JropîvDipoBaHiioi'o состояния листов сплаца Fc- Cr-AS. с учётом анизотропии рентгеновских упругих модулей и от Института Ьлектросварки ил. Б.Е.Патона, где л ро веде на тензометрия газотержческих аокрытий с учётом их текстуры и пористости.

Научные поло::-:ешм. выносимые на заыиту.

1. Вероятностный метод расчета JP0 из одно* !ШЗ (100) для случая кубической симметрии и Шй(1010) - дли случая гексагональной симметрии обеспечивает, в отличие от метода Бунге-Рое, поло;:и;тельность SP0, отсутствие жемаксимумов и гаралтирует достоверность результатов расчета свойств текстуриррвашшх поликристаллов.

2. Повышение точности и сокращение времени при нахождении остаточных uanpmemik s текстурировашшх одтериачах достигается применением, Еороятиостного метода исследования текстуры и представления связи свойств поликристалла с его кристаллитами посредством интегральны? характеристик текстуры. Определяющий тшад в .¿юршрование нелинейной зависимости остаточной деформации от )Ч' вносит анизотропия рентгеновских модулей.

3. -¿»урье-апаяиз ориентационной зависимости механических ¿вомта в зона равномерной дефриоции в сочетании с постулатом Друкера позволяет осуществить выбор критерия пластичности, определить компоненты тензора пластичности полнкристакла, а также эйОешшные кошочеитн 'тензора пластичности кристаллитов при использовании характермггш; текстуры.

'1. Использование' эф вкмшиих свойств кристаллита,! юзишеу успешн проводить исследования щизическю; и мехалкчосках ею-ств, a Taic.œ па— ралотров до^кгноЕ структуры текстурировшпих поли'.ипст&глов.

Совокупность научных положении я основных результатов диссертации псаьолязт с.оошулировать новое научцсо начудг.танпо - црклиеиле ве-ргг.кюетвох'о похода пссладоглнм текстуры е« й«тс.ч>яль!ш;: :.аракте-р.>стшс для poaei'jT. задач ¿дочке юталлов.

Апробация ;диЗоты. Основные результата и иоло'.:з;с:я доссортидк:. били ;;o-Wv3iiu и обсуг.-дены на: .. е 6

- международных конференциях: 8-th Int&rnatConat Conference Of So£ld Surface and 12.-th Vacaum Confess. Ha^au. ¡¡eth&rtanas, -1992.-\IA6 October; Ufcrkshop on poCucrusia^i-ne thin ptms. Baiatonatiaa.499Z.-5-QOctobe.ri /З-th Manse e Semunaг. feut-te.T7tot. №stria..4№rZU~2BMayJ<)-th International Gonj* гепег onTextuies of Materials,daustaC.Germary.-/Ш-г^ве^.

13Меддунаролной конференции "Физика, прочности и пластичности металлов и сплавов" /Самара,1992г./

- 5|и 6 Всесоюзных конференциях по текстурам и рекристаллизации в металлах и сплавах /Уфа, IS87r. и Свердловск, 1991г./; Всесоюзном Си гтпозиугле "Актуальные проблеяли прочности*' /Череповец, 1288г./; Всесоюзной Конференции "Силыювозбукдёшше состояния в кристаллах" /Томск, 1ЭС8г./; ¡IepBoii Всесоюзной конференции "Новые жаропрочные

и -таростолкие материалы." /:1осква, 1989г./; Всесоюзной школе-сешна-ре по количественным методам анализа текстуры /Свердловск, 1289г./; Первом Всесоюзном Семинаре "Структура и химическая неоднородность материалов" /Киев, 1930г./; Всесоюзной Научно-техническсй Кон.Т.ерен-ции "Пртжладная рентгенография метаалов" /Ленинград, 1990г./; Всесоюзном Совещании "Высокотемпературная газовая коррозия и её влияние на физико-механические свойства титана и его сплавов" /Львов, 1987г.-и 1969г./';- 1-м и 2-й Межреспубликанском Семинаре "Современные методы и аппаратура'рентгеновских дайрактометрических исследований rn-то риалов в особых условиях" Диев, 1988г. и 1991г./.

- Республиканской Научно-технической Конференции "Совершенство- . ва;ше оупоствулцих и создание новых ресурсосберегающих технологий"-/¡ЬгклУв, 1991г./. ;

Один из вздущих специалистов текстурного анализа прой. H-J. bunge. . /TechnCsche l/nlversliat Ctoa^that , Гермашм/ дал высокую оценку результатов диссертации, доложенных на Меицународной Конференции [СОТОМ-Ю..

Публикация. Основное содержание диссертации опубликовано в 3 8 науччнх работах, Структура и объём -работы. Работа состоит из введёшь, пяти глав, основных выводов и результатов, списка литературы,-' содераачего 256' ншЕленоадвий, .¡грплодеши п содерли 475 стр. ма-иииописаого текста, вкладе рисунков, 72 таблиц.

РАБОТА,

Во введении анализируется соврсии.ыое состо.'нте физики текстуриро-ванких, поликристаллов, обосновывается актуальность теш и выбор объектов исследования. Сформулирована цель исследований; отражена научная новизна полученных результатов и их практичешсая ценность. Формулируются развитое в работе новое научное направление и полояешш, выносимые на защиту.

В первой главе поликристалл и составляющие его кристаллиты рассматриваются к 1,. с точки зрения статистической физики как мшсросистзма и ее структурные элементы. Анализируются теоретические и эксиеримен-талыше аспекты задачи восстановления одной из основных функций распределения кристаллитов, а именно ФРО из рентгенографического и эле-ктронномикроскоиического экспериментов. Приведено вероятностное обоснование получе.-шя 1Ш и Шй из порьнчних рентсоиодш'фактомотричёских и аналитической связи мо.зду ними и -Ж). Так,, основное уравнение метода Еунге-Рое: ^

' С1)

о

где

РЯвДО- иолюсиат: плотность ЛШ> (ЬкОв точке (^ЧО ;

-1(Ф ~ 3,1ачешю ^РО ЯУ111 данной - ориентации кристаллита может быть получено приминанием теоремы сложения вероятностей для не-совместшлнх побитий, каждое из которых состоит в обнарукеш-.и в поликристалле кристаллита с заданной ориентацией (Ч1, V) нормали к кристаллографической плоскости ТГ , и произвольным углом поворота вокруг этой нормами, а основное уравнение развиваемого в-диссертации метода получения ¡>Р0:

Ш V » ь Рй. 0/<,Ч5) , РьАЧ) _

гдз ,

с11г - элемент дуги на ЩШ, даш которой вшголнлегся условно

И) "7ц = СОп^Ь

применением теоремн ушшзешщ вероятностей зависит!:: собн'лн:, первое из шторах состоит в обнаружении кристалла с оошт»ц.:>«11 нор мали (41, х^) к к^юталлогра^ическои плоскости Ум , а второе ооошт в обнаружит кристалла с ориентацией но шал:; (^а.^г) ¡: кр.четг -лор) • {ической плоскости И» » .при уелошк того, что первое 1ч»-.глб у:е имеет ¡«сто.

г

¡13 аналогиЧ2ШХ сосоуа'йзшгЁ плодится смзь мвцду ЗРО п '0115:

Л* ф ф \__ШМ• Т(рнМ-Фнн)____ЛЛ

ГД9

Т(рР.полисная плотность 011$.

Расчёт ФРО из соот)юшоп:1я (¿) и (1>), в отлично от метода Бунге-Рое, заведомо обосиочивааг поло/штольнбсть значении И'О и отсутствие л;/е!..аксн;.1умо;з. Ьолоо того, сишетрпя кубических >; хпжспгонадьжсс сялаиоь позволяет использовать цця получения распределении полисной плотности для нормален Ь< и Иг. л (2-а) данные одно!; 1Ш. Дллслу-чач куипчоской симметрии удобно использовать 1ВД (100) , а для случая гексагонально.; шювгерш - 1Ш(Ю1о) .' Этот результата на первый взгляд противоречит исследованиям Матхиза и других авторов, где из рептгспоьских данных :.-.о:.;от быть нолучона только "чотнач" часть *>Р0 и только тогда, когда используется бесконечное число !№, и л:.-:омакси-муш Л'О БОЗ!1;:Г.а;тг из-за отсутствия "нвчИтоИ" части ¿РО. iku.ni, по-казачо, что основной арцчлно.; как л..:емакскмумов, так и отрицательных значении ЬРО в вычислениях по Ьунге- Рое является обреэагаш ряда для ФРО по специальным с дорическим .рушарши. С целью лоолодоватт устойчивости метода Бунге-Рое проводилось возмущение первичных рентгеновских данных посредством датчика случайных чисел в интервале статистической погрешности окспоримонта, оцененной предварительно. Из анализа полученных результатов и данных ш;:слабораторпого эксперимента, вынолнешкч'о н.В.Гориасьоши, А.Г.д'нгалшшм, В.д.Соловьшзш.т 0!®<1 РАН Екатеринбург); П.В.Александровым, Т.В.Отарцевон (Ш! "/[.и) , В.П.Яш-ннковим, .'¡.Г.Яед.чевон (111/ГТ Черноголовка) сделан вывод оо удовлетворительной устойчивости .метода Ъунге-Рое и о том, что случае не слишком острых текстур он правильно воспроизводит координаты текстурных максимумов, но но всегда точно - их интенсивность. При увели-чешш числа используомю. ГШ, а следовательно и прошении рчда для ¿ГО отрицательные, значзгпы шРО уменьшаются по иодула. Гасу.мотршга Ъупэдионпльнзя сачзь ,»Р0 и некоторых интегралов по ЕГО, представления!. при помели техники нроойразоватп; Радона, и подтво^.^.ои вывод Т.И.Саволсвой о яршилышеишки ¿;оз;.;о:.пюсти досстааоаяешет Ж) из од-•,1,(5 ши для кух5ичеокил и ммаигь-мычы к(ысгалто.ч а .'••лзичсс;:к раа-

случае конечного числа «¿»истагга.тое в ойпучгвмм; ос-ь^е» д-цяк'-зц-л в дисеслтцц,ш Ре^ю^ИССТНвго ДОТеда дсссц^но-

ь* ПМ и Ш песиецшчсь к» ¡хглкг^тлдх' ос-

-»рей тексту«*, пали смиегг^ьм^енвнт»»" гекегаес« м ггкничлелоге ■»«из ^З-с исйсА&йгегаммм деяфиссшммо* П«>.

проверка данного метода Оша шиолиеиа с участием автора в ме;клабо рагорном эксперименте при испол^зоьашш модельных ПШ> келеза, рассчитанных В.Н.днепренко и С.и./пвлпскш в соответствие с разработа' яым иш иредставлошшм токстурн кубических материалов в соде су/юр-позиции Гауссовых распределении. Совпадение результатов применения вероятностного метода получения и?0 с данными аналитических внчислс нип, отсутствие ллемаксимумов и отрицательных значении позволяют р£ комевдовать указанны;! метод для использованы в задачах текстурно« анализа, используоцих ограниченное количество первичных рентгеновой данных,' В первой главе приведена рекомендации по оптимизации рентгб иовского спосооа о проделошш *>РС с целью получения максимума информации по ¿РО и свойствам поликристаллов при минимальном объёме экс-поршенталь.'шх затрат. Показано, что усовериенствоиипшй автором алгоритм расчета пнтограчыюй штомсшлосгл роушкса при наклоне образца по даднш о про оиле линии, опро дало иного при исходном положении образца, и геометр::чоским параметрам събжк обеспечивает достаточную точность учета эуОекта дефокусировки при сокращении времени исследований по сравнении с известными методами.

Во второй главо и$ло;.:ены результаты псохолошш развития текстуры и ориентационпой зависимости упругих, электрических и мапштнцх свойств прокатанных листов сплава БТ1-0, выбранного в качестве тестирующего методики, нромнллешшх сплавов системы Т» — АС — V ;

Т! -о А5 -1,6У , ПТ-иБкт, НТ-УВ; листов сплава ЗТ-20 -после терпоупро-чняицих обработок, июючаиидах комбинации операций закалки и старения! и листов сплава Ге-Сг-йС, полученных по двум альтернативным технологиям: порошковой и нсподьзушой ли-гьё. Липзотрот.ч шдули к ига (Е) ь удельного электрического сопротивления ( р) определялись по результатам измероняя обманов, ьырезанных иод углами^« 0, Ш, УО, 45, 60, 75 и 90°к направлении ирокатки (¡И). Е опрс,;-,оллллсл длпамн-чеоким методом ио собственной частоте поперечных к/лобгнпь;, 1 р -компэнсациошшм четнрёхзондовш методом. Относптольп/ш типичность определения Б составила а - 0,1%. Для получения .чиадити-ческой зависимости £ и ¡¡>(Ч) была использована шотшя ор .'отрои-нпя симметрия листов, иор.'.шрующаяся при их иртдоГ. прокатке. Л этом случае искомые .¿ункции могут быть представлены в ьндо следу; 1 -[их ря-дон Фурье:

^-Ао^Аг^г^-СОЗ^У, (4)

рСО-Во^Вл'седаГ, (5)

го

КоэУдашеитц ( Ао , ht , An) и ( Во , В г) пахо/ципсь походом наименьших квадратов из условий близости оксноримонтальиы:: и рассчитан-ннх по (4-5) зависимостей. Известны,! аналитический вод Е(ч>) и p(f) позволяет на.:ти Е и р для произвольного угла и наДти экстремаигшо значения Е и р .

Определение i.IB проводилось методом Фарадед с погрешностью 1%, (%) измершгась пак в плоскости прокатки, так и в направлении, нормальном, к плоскости люта (НН). Определялись две характеристики за-висшосте.; У- = (Н) - асимптотические значения п максимальные значения Xw . Аналитическая зависимость (V) определялась аналогично otiKcainraii вшае процедуре для pOf) . Для нахсувдония фушщии %n£f) использоахчось ¿урье-щюдставлсгше о двумя, тремя и четырьмя коэ <иш; ситами. Окопчатодышйыбор аналитической зависимости проводите я на основе, согласия расчётных данных с экспериментом. Для (ot+fS)-сплава ХГ-йо дополнительно определялось процентное содерскалше кубической н гвксагаюлыюа Заз по методу автора, позйолящому по только строго учесть влияния текстурного .Оактора, позволяющему не только строго учесть в-яшшя текстурного рактора яри обработке рентгеновских данных, но и не иоедлагащему изготовление порошкового бестек-сгурного образца, Текстура листов титановых сплавай исследовалась по при помог» 1Ш, 0ID и iPO; Листов сплава Fe-Cr - Ai - при помоги ГШ и jPO, а влияния ее на свойства - посредством ИЛ'. Текстура листов сплавай системы Ti -Ai-V , в отличие от сплава BTI-0, является moroi:oi.!iio;,u;miojl с макешумаш полюсной плотности как в Ш1, так и понорочном наяра^чешзи (Ш)' Для исходных листов сплавов IIT-3U и UT-^лст, полученных тёплой поперечно:; прокатке;! обнаружен максимум под углом 4R0 к ГШ на ¡Ш(000х!). В процессе последующей /элодной прокатки данный максимум исчезает в листах сплава №i~L'3 и сохраняется в листах сплава Ilï-МЗкт. Достоверность тгайдениои закономерности подтвердилось съёмкой отдельных областей ППЗ (0002) с шириной «¡ели счётчика 0,1мм дяя исключения пало:::ения с линией(1010). Для листов сплава Т> -0AC-I.5V интенсивность максимума в П11 больше, чем в НП для всех степеней'обжатиИ холодной прокаткой кроме обжатия 40/5 по толдиие, когда интенсивности в НП и ПН приблизительно одинаковы. Из характера текстуры сплавов системы Ti -At-Y следует, что ориентация эффективной идеальной орке.чторовки, ойлада^яей агашотропгей слойств, совпадающей с ami30TpouneïL свойств в плоскости прокатки, доляна задаваться не толо-ко углом , кок в случае ггвлвпгроваяно-го титана, но к углом , не равны;.! 0° ¡яг W>°. Разработан метод

определения параметров CJL*^ , f>*w) из результатов йЗМерйПШв НН tî Аниготкяш: Е(Ч>) а плоскости прокатки, ©оадоанни« вэ йА^иищ

соотношениях:

где

У"i * Лз ~ КОМ1ЮНЭ1ГШ тензора -из кристаллитов;

'(/-cosl0)* Su♦cosUSsb+ ({-cos*Q}cos^O • (?)

где '(2S<b+S«i<<)

Si* - компоненты тензора гго,;<делкБоетп кристаллитов;

0 - угод мо;.аду гексагональной ссыо "С" и исслодуишал направлением;

COsO^SCnd^-COsC^acpp), (e)

Из (G) находится. значение otjq«^ , из (?) - значение CX>s€ , и па (8J-зцачонпе P*pf . Результат« расчета по (.G-0) были попользованы вычисления орпэнтационной зависимости модуля сдвига Gí4?) , экспериментальное определенно которой явллотся весьма трудоемкой процедурой для листовых материалов. Анизотропия модуля сдвига лдя всех исследованных листов оказалась монотонно убывающей па к.т/ервпле [о°, 1Ю°3 за искдю-чэпием листов сплава Tí -lA£-I,5V, прокатанных с обратном 60;á, для которых обнаружен прше.'.суточпыл максимум под углом о0° к Ш.

Листы сплава li'i'-^Li исследовались поело вакуумного от:.;:,та при температуре 7bG°U и гечолио часа и после терыоуиротанащих обработок, яоюгадася комбинацией операции закалки и старошш. Кило подучоио умедм;это содержания кубической ¿лзы в результате rejajoyaiponjui5 j:uix ооработок на i4-I5'/á но сравнен;.« с copi:.i¡toü технологией, цсиольлуидви вакуумшЖ от.тлг. Лолиеяпе твдшерат/ри загадок ирпш^шт к yj *-л>чвю&о средних знатоки.! упруг;;:: свойств и умоны iouil) шгааогрошш как модуля Юнга, таг. и удельного улектр'лчиежого соиротишнил ¿ плоикосгл ирогл-тк:и Результаты исследования текстуры показал;;, чте ь .лиульглтв ш*-Оишиотк шшт нрл íj80°C в точа-.шо часа с последу* ц»л о;;ла.;>,ош о:i в воде, а оатем старения нри 500ÜC в 1оче;те десяти часов получается наьиолео близкое к бостокстуриому состояюге .чистой сплава bT-¿3.

листы .чароирочиого ытзиа ^'ч^йюлучались по диуы тохаологичоск»" схемам. Первач ¡;з них вютлаот гидростатическое прессованно + опек^ üH'j &>рш + нохааичослия обработка поверхности + горючая про.:ат:са + + (олодаш лрокяткз i жшмеоте] ¡дотаскал оу и',отк:\ -;о..о:иь"л нсог-ит-г.а i от;.иг (р&ли: .0 1). Вторая техаологнчос.-дл с;.с\;а bii.jvtu.ix ли-гьз и аро;';ат;:у но рипели ¡5 ü-5, cT.w.4awr.«j тоглорат./ро;'. v. сто ei-ьо ус'-.¡р'.ацпл при термомеханичэскоп обработке. ¡Соличостьоиаи.; а ;а цз

IZ

текстуры позьолил установить, что преобладавши текстуршди г.ото-нвнтши листов, получеттк по росвацу Л X, льдядаоя акспалыше компоненты (100) н (ill) , процоптпоо содержало которых соответственно равно 4о,6'/ и 40,С,'«. J листах, получоппц;; по ра.-дклам .',5 2-5, шюцонт-ноа содержание указанных компонент уменьшается за счет шыаешш дополнительно» орноитироша:(£Ю) . использование 1иа позволило сТюр,мутировать тробоишшя к текстуре, обоснечизаэдие по.ишзычуи упругость, а следовательно и жаропрочность листов citoaua Fe -Сг - Лб в 1Ш и изотропии отпх свойств в плоскости прокатки:

а/ Условие повыленпо;! жлропрочности в Ш1: I/ 1ъ< I; 3t+ 2 3* < i;

если S«>S«*&Sw, • t

2/ 1, + 2 i; Зя * 21» r I; UQJ

если St( < Sn + -jrSw!

б/ /словно изотропии .жаропрочности в плоскости прокатки:

Чк + 6 3» = У 1*. "з* Н s ii = 0 (II)

о/;*- капрашод.о косинусы осе;» ИП, ГГИ, Ш в систомо координат кристаллита;

< >- усреднение по всем орпентадилм кристаллитов в лксто. Условия (10, II) наилучшим образом выполнятся для листов, полученных по режн'лу .'.> 5. L-ксаорижентаяыьтя анизотропия модуля Ькто листов деПс-твитально оказалась гзкпшальноя для листов, получении:: по ро:.;;:му И 1 и нетипично.': для кубической с^г.етрик, поскольку отсугстнжад промежуточно* э«строил :ю интервале £С-°, 90°]. Обпаоу.,;с:шал анизотропия удельного рлачтрг.чосиого сочрслшошы, шталадьная тю;а> для листов, полученных ;;о ре.д'ллу ..'■ I, указывает на необходимость учь-та до ахтпол структуры при расс;лотоон:ш служебных характеристик исследованных листов сшака F« -Сг

Л третье., главе рассматривается орхентацконпая ^авжскмость шхастп-чссгс:с.: :: ггрочностпых сво.'.стэ, ггаходг.тся щторы пластичности и ярогт-подпругой служебные сзоЛства листов сгпавов

U'i'-GBkt и ЬТ-21). Но результатам одноосных пепытанг..; на растяжение на особо .wc/rKoh p;',;pi,ia;ioii кагшю " INSTR0N" с шхиовлдши.ш зплуичам о jt-олелнлпсь относительное с,уже ке (Ч1") , чсэ >''.иу.оыт ¡юхглГаНо'Л шш-с л;ч iocvh {К) , относительное уд-гнет» н зоно радиожурнал й'Ж?''^'.. и (<ff). прело., текучести (бе,г) U предел прочности (St) мя тох -,;с иа-п.»а&оч-»й, ллч кото? и: :'змерягг..сь «рг^чои::» i;„o,.cTua. С мг.из лелу-чнгля а ¡ает.;:чсс.лго ик\а mmacrpsim/ mmnUHtafu* с«систв иермыо-^ ГЭР^НЙЧ^С»®^ awwsa 8 ссчвшш с МСТсреМ h»"m«№<w»*

квадратов, аналогично тому как ото было сделано для »¡зичоски;; свойств Подучено, что рядом .;урье с троил ;'ар..:оннха:.п; описшлотся орионтацион-ная зависимость //64 , //(Jc,ttf), R.(f) все:; листов сплава НТ-УВкт;

//6eM» //OÔ.aCfJ- всех листов смат 7] -üAe-I,SV , a таю» деформированных с обратном '¿ÜJÍ листов сплава 7> - уА£-1,5У и cf^Vj- для обратил 40 и 60;í. Рядом îynj»o с чотырьш гармоникам описывается ори-ентацнонная зависимость (f) и У (40 все;: листов сплава ¡IÏ-оБкт; всех листов сплава Ti -LsAE-i.SV ; йутздш V(<f )для об:.;атий 40 и 60>; .¡дикции r счо — для исходных и деТхэрмнроьашшх с обратном 20/5 листов сплава

Известный аналитически.; вид позволил плоаиашзироиать ¡шмонание средних значений, степени анизотропии я опасные нанрашошл для шха-нпческих свойств. Установлено, что минимальная анизотропия прочностных свойств для листов сплавов ИТ-СБкт и T¡ -bAÊ -I ,!ЗУ достигается в результате деформации со стопонью о6..;атия ¿O'j, a пластических свойств -в результате де::к>риац;п1 со степенью об;,;атия 10 и 60 соответственно. Значения опасных направлений s раде случаов но сошодн ни с 1Ш, ни с Ш1, ни с накрашенном, составляшрям с 1111 угол 45°, что необходимо учитывать при планировании эксперимента по определению ориентацношюй эа-висщдости механичесг-их свойств.

Для различных критериев пластичности бшш получены irai помощи постулата друкера úymcmnt ГОР) , R(4>) , . //Со,^ //&(?) wt одноосного нагруг.аиня. йз еравнзлля оксноримепталкюй и госротичисной зависимости для одноосного погружения было установлено, что ышеа-нг.я пластических и прочностных свойств поело,;.01;а:шш: листов uuuúwiee корректно использовать критерий Лшсонази, в явном видо учглшьегип зависимость ме.:ан чеопше свойств ьаториала от гадюетатичзсп);: нбллошн-ты тензора напряжений. !,с::од.ч ив иолуче-пнс: результатов inwju'.vb'íW метод определения компоконт тензора пластичности 0-¿¡kí o¡>tortXw*iU листов, нс.чользу.о pul слоду. л гло аналитические coothol.o.iu ;:

т т / т О^ж т О^шг п ^ r г т г

RÍO") Jim

* S^W) 2 1 l)

¡;:it.ocra;;o Kciaio¡:o:mi тензора• H/JaefwvH«cíü ПДООДДО irpc îiv-iicitoe преданно иатера-.чи щи «¡-с..»:,.;ы|о\; виде 14

(юрмнрова.пюго состояния. Нами било рассмотрено двухосное сбалансированное магру ;о:г.:о и онло получено, что прк переходе от одноосного к двухосному нагруженному состоянии среднее значение и анизотропии коэ'ь-Тяэдюнта нормально»; пластичности аамопга уменьшается. Кроме того, на основе результатов порроля.'цюш'гого анализа показана возможность создания норазр.умах'пего автоматизированного контроля прочности и пластических свойств сплавов ИИгО, Т; -С; А€. -1,5V , 11?-03кт и ВТ-23 посредством р.'хчзта их из !|Л'Г шш шшзотропии физических свойств.

Л четвертой главо приведены разработанные автором метод« определения з.тсзтр;; чески*, магнитных, упругих ;: пластически;: свойств кристаллитов но результатам измерения текстуры и анизотропии свойств поликри-стагчсв. Долов рассчитывается модули сдвига б ¿к » коо.ЭДоскнгш Пуассона ^ кЬ , модуль Ьнга, удельное олектричоское сопротивление и теплопроводность п 1И, коо'1 андонт текстурного упрочнения (к.т.у4 , скалывание нанр:(;;ош:я систем скольменхл и двопш;коваипя, коз гшцнентц дислокационного и зораогршшиого упрочнешш, а таю;;о оценивается «ц-теграчьнач плотность слок&цпЛ в исследованных материалах. Удельное электрическое сопротивление поликристалла представляется в виде сушы кристачлогра г.ческого вклада; велада, обусловленного рассеянием электронов ;:а точечных дефектах; рассеянием элоктронов па дислокациях и вклада, обусловленного рассеянием электронов на границах кристаллитов. Кр-.хтатлограТшческиЛ вклад записывается через ИлТ:

где

'¿=1,2,3- соответствует Ш1, ПН н НЛ

¿и - направляющие косинусы оси ."С" кристаллита в системе координат листа.

Величина вклада, обусловленного рассеянием электронов па точечных допоктах, определялась экспериментально по результатам изучения изменения удельного электрического солротивлега'л при дорекристаллизацион-ном от::иге. Для оценки вкладов, обусловленных рассеянием электронов па дислокациях с границах зёрон, использование:» результаты теории Броуиа, который добился учоаштворитшюго согласия с экспериментом для 2г моталлов из 1С подгрупп таблицы .«андо:;оова, в том число.я для титана, благодаря то:;;/-, что ь отлично от дравторов ь-ро/ду удалось корыстно учостъ >езо-.шг.1С0 рссселч;.а йдоптроиоз поверх- _ кос?:; на лдоау-. где пока^

1

9UC/1

вЬЛо/Зе'-п,, С17)

<-г> > Cía;

г.",о

- площадь зёрен па единицу объёма; f/g - интеграл»пая ¡ыогаост), дислокации; Л,с - объьчл прилг/лтпо": лчо.пси кристалла; 17 - полно'"1 число носителей тока в едшшао объема; - сро.г;г,;й обратинп размер дислокаций в грагадах зёрен, влияние границ зёрен учитывалось такле посредством соооноиенпя, полученного Р.А.Адашску и Е.Л.^итюиошм в корреляционном приближении:

Угр (р<+2р*) W

Величина Sv оцсшталась для ílií и Ш по результатам металлогра ón-ческих исследовать!. Значение Ыч дуы исходны" листов сплава ¿Я.'1-O было взято равным Ш И согласно результатам анализа '¡г.зичоского умирания линии. Компоненты тензора удельного электрического сонротив-лення и находились из условия близости экснори1лзитгш.шк пшпотронии Р(МО , за вичотом вклада рассоятш на точечных дефекта;:, п шраче-ипя лдя S, . записанного с учётом,. (15-11'). На.>,шпше значения pí = - 5L,0O\L0~*J Ом-м и j>i - GS^d'IO-0 Ом-г.1 сказались выше значош«, изморенных на монокристаллам. Используя найденные значения р< и рА результат!,' металлографии, и эксперпмонтачыше значения р на cohobo соотношений (15-19) дачее оценпв.мась величина /\£у в Ш1 г. ffii. л.-л протонных листов сплава LTÍ-O. .Лаксниольпап плотность дпелокацыг и нс-

слодованннх листах не превысила LO^M"2" и в Ш оказалась несколько ш-'.;з, че?! в ПН. }\ля определения J в ПН россчишхиллись -эат-йкпц.ию значения О?4* и О?7. 1-3 (15) в к; >j;c тахло г ¡ >а Г'ПЧо с псы цри^-нт&т-:

р**%р . Рнв-Рпч нг

Л J' ' (.JO)

Искомое значение находилось из (LG), зашгсашк-го ¿та ь - П. /дельная теплопроводность Ли* рассчиткиатас, ¡«neo согласно .rSodcwt-inw ооотноио-.тми Еунгарта-Спнра дяп тптача:

jmh

v'>:C'íT¡ti-Jti»Q ::нгчонгя к Pj для крлс1 я/мяток цуыъ% сщцё* ib У

77 -аАе-1,5/ и Г1Т-ЗВкт не определялись ввиду слабой плоскостной анизотропии . Расчёты по-схеме (15-19) для листов сплава Ti-ЗАЕЧ5/, прокатанных с обратном 60/» и листов сплава П'Г-ЗВкт, прокатанных с обтаем 40'-¡о, позволили найти значения и ра , которые состав1Ш1 92,74-Ю-® Ом-м и II8,G4»I0~6 Ом-м дая кристаллитов сплава Ti и 103,4-10"® Omm.i и 151,96»10"® Ом-м - для кристаллитов сплава ПТ-0Вкт. Оценка плотности дислокаций в 1Щ и ПН показала, что W^"1? fi/j1 и для всех исследованных листов. Объективные значения компонент тензора MB У-\ и Xj находились с учетом изотропии ¡ДБ в плоскости прокатки н сильной анизотропии !.Ш в поперечном сечении люта из следующей системы урав-

Хин +

Из анализа литературы, в частности результатов Р.Л.Адамоску и Ё.А.Ми-тюи'ова, сделан вывод о возможности использования приблшенил ¿ллла для э .поктивного учёта границ зёрен при вышелетт упругих свойств поликристаллов. В сглзц с этим эффективные свойства кристаллитов определялись вначале в приближении Poiicca, потом в нриолилегти Фоигта из экспериментальной анизотропии упругих свойств и листов, и если результаты обоих приближений находились в узкой вилке (до 5%) , то затем в приближении Хилла. В качестве математического обеспечения попользовались методы нелинейного программирования, а именно метод Иел-дера-^ида при исследовании кубическк-орторомбпческих поллкрпсталлов и метод Пауляла, наиболоо э^оективный при болотом числе переменных, -при исследовании гексахоыально-орторомбических поликристаллов.

Связь иодяу упругими сво/'.'стбяш поликристалла и его щтстггпгов в прибхнт.шдш Poiicca шрсцпется через ИлГ следуыпим образом: а/ куопчсокал сггаетрня кристаллитов:

SÜ*«

Sw»-S|»♦ ty i S«*i-S«i+ K. Ü? i C23j

где

К - 5« -5« " j

о/ ге.чсягоиолыш с .—.г-.отрад кристаллитов

(г

5гт = Ба+а-^е + С^.ь-8а)№ Щ

$т«м = (^-^еНЗи-ада-^)) (24)

$тшг Д(5«-Зи.Уа'#« с(й,г4 Й),

5т»гь - {- ЭаН а( - С (

й»« - $ ($« -йя) + а(Я,г- и;- с и -32).

где

В приближении Фойтта соотношения ыезду упругими свойствами кристаллитов и поликристалла аналогичны (23-24), однако они записывается для компонент тензоров упругости Суке и Су . Соотноиения в приближении Хилла записываются как среднеарифметическое Лормул приближения Ройсса и выражений, получаемых в результате обращения ¡.1атр;щы'упругости, соответствующей приближению Фоигта.

Из наДденных таким образом Si.it вычислялись все независимые компоненты тензора податливости , а из них три модуля сдвига би , Он, бл> ; три коэффициента Пуассона ^а , V« , ^гъ и Енч , а таюле оценивался к.т.у., согласно соотношению:

Установлено, что эффект текстурного упрочие!шя наиболее ярко выражен для сплава ПТ-ЗБкт и практически отсутствует для сплава *П -ЗА1-1,5У. Подтверждение этому получено при измерении микротвордости в Ш, ПН и НИ.

На основе известной зависимости меаду дефектом модуля Юнга, плотности дислокаций и средней длины дислокационного сегмента I- :

где

Д - коэффициент пропорциональности, завися, ;нй от механизма пластической деформации; оценено изменение величин» L в процессе прокатки титановых материалов. При этом использовалась модель эффективной идеальной ориентировки многокомпонентна:-: тохстур гексагональных материалов, изложенная во

второй главе. Изменение модуля Юнга прослеживалось но компоненте S« , поскольку её значения определялись с наибольшей точностью. Получено, что. уменьшение L , имеющее место из-за осодашш атомов примемей или других точечных дефектов в-определённой степени нейтрализует влияние возрастания интегральной плотности дислокаций на упругие модули. Аналогичный э'рбокт был ранее обнаружен для медных сплавов. Кристаллиты в поликристаллах находятся в напрятанном состоянии и вследсияш этого ' . их упругие свойства мешштся в процессе прокатки. Известный немецкий исследователь Мутраби вводит для физических состояний такого рода дИ'йеренцировашшГс модуль Юнга, который в явном виде зависит от приложенного наяряяения:

Е d'iiuuice, и

1'де

К* - постоянная в'обощённом закона Гука:

+ ( С28)

Для исследуемых титановых сплавов оценена по (27) величина К в модели Э'.&оектшзных идеальных ориентировок и с привлечением результатов тензометрии остаточных напряжений. Для листов сплава f-e -Сг -АС, полученных по режиму J> I но уда"ось найти Ушичоски обоснованные значения Su при использовании приближения £ойгта, а ;рш листов, получение по режиму Гг 5 - при использовании приближения Poiicca.

Для листов сплава fe-Cr-At, полученных порошковой технологией, установлено максимальное значение Ени , что позволяет с учотом гли— нидалыюй aic;aoTt»omi« свойств, обсузд&шой во второй главе, рекомендовать укаданпно листы в качестве конструкционных жаропрочных материалов.

Пайденныо гпшчотш Sc«. для кубическое н гексагональной ч'оэ сплава JT-2U позволили но только рассчитать значения G«. , Gib , (?гь , ^it, 'Jib , ^iti j-tUi исследованных гокетурнрогшных листов, но и ко-э ;>■ ицнопт Пуассона для '.¡естокстурного состояния этих лпстов^иодсуа-новкой значений йй'Г для этого случал: tii - 'J*. = Зэ = 1/3; Os = 3s = = 0,2; Ус = I/ib; i." - tit = 0,G; = 0,2, величина которого может бить выбрана в качество индикатора вязко-хрупкого перехода. 0Т>>окт текстурного упрочнения для сшива ДТ-23 слабее, чем для еллавотз -титана.

Онроцплони-; сиги/лгли-лих пппршняК, коо'рлщиоигов дислокационного и зег>Hvi',A'!m.4.:ojч> '/Пг>г;-¡иония сплавов Tf -¡¿И -1,51/ п IK-DOct нрод-

(9

шествовал анализ особенностей пластическое деформации монокристаллов и текстурировашшх поликристаллов этих материалов. Согласно результатам исследований С.Я.Бецофена и К.Б.Рубинок было принято, что при одноосном растяхешнш исследованных образцов активными является призматической, пираглвдалыгое, базисное сколк.шпке и двошшкование (1012) [юГз]. Ориентащюнная зависимость продела текучести в плоскости прокатки представлялась в видо суммы следующих вкладов: а/ выслал, обусловленный силами типа Лайерлса-паборро, записанный с

учётом текстуры:

Тлр Ь 0^9)

- орнентаццошшй фактор Шмвда для зерна. б/ вклад, обусловленный сопротивлением дислокаций:

О<&)

где

о( - коэффициент дислокационного упрочнения; ^ - коэффициент, учитывающий неоднородное распредэлеш!е дислокации, в частности образование ячеек; 6 ~ модуль.вектора Ьиргерса. в/ вклад, обусловленный зернограничнш упрочнением:

где

коэ'й-Тлщиант зорнограничного упрочнения, характера зута(кй лорораспределошю напряжений вблизи границ зерна да счёт сдвиговой д&Тюрмации, а коэффициент К^г,- за счет поворотно»! моды деформаций.

Рассма?рпваяись направлеткя под углами 0°, 30°, 45°, 60° и 90° с ¡Ш, Для этих направлений рассчитывались СЮ из предварительно найденных №0.

При решении обратной задачи получаю, что как гля сплава ^^-Ъ^t-l,5Уl так и для сплава ПТ-ЗВкт справедлива теория вихревого поля, однако, трансляционная мода деформздип лрояашотся слабее, чем ротационная мода ]кля листов сплава ПТ-ЗВпт поело проката! с об:.;ачыем

20,ь установлено уменьиение размеров струит/раогс ллемента, в предела; которого происходит аккомодация сдвиговых и поворотни:: мод. Высокие 10 .;

по сравнению с другими материалами значения коз.Гйиционтов свидетельствуют о существенном вкладе дислокационного унрочнешш в формирование предела текучести, Значения скалшзшлрк тиртмпий й&а ,?*ар, Т-пр и для кристаллитов сплава ПТ-ЗВкт оказались виме, чем для кристаллитов сплава Т1 А£ -1,5V , и лдя обоих сплавов меньше значений, рассчитанных по йюрмуле Наборро с учетом анизотропии упругих э^ :реКТИВ1ШХ подуло!'!. У

Из компонент тензора пластичности полшсрнстчла и ИЛ' были рассчитаны аналогично упругим константам в приближении ^клла компоненты ..-. тензора пластичности кристаллитов, а из них - скашнавдпе напряжения систем скольжения и затем - значения предела текучести в Ш1.

3 пятой главе развиваются методы расчета рентгеновских упругих модулей токстурированпых поликристаллов и излагаются розультаты исследования остаточных напряжений ряда кубических и гексагопачышх металлов.

Известны два способа расчёта свдйств .поликристаллов, описываемых пссредством тензора. Первый способ заключается в непосредственном интегрировании ориентацконной зависимости данного свойства монокристалла с учетом распределения кристаллитов по ориентациям* Второй способ, преддожошшй ьупге и обладающий рядом преимуцеств, использует внешнюю ортотропнуи симметрию поликристалла и состоит в предварительном внчи-слении независимых компонент тензора для данного свойства поликристалла усреднением по всем ориочтацкям кристаллитов"с последумиим опредо-нием анизотропии данного свойства в поликристалле на основе закона преобразования тензора соответствующего ранга для случая ортотропной спгл.ютрип. В методам: рентгеновской тензометрии токстурированных поликристаллов, развиваемых Доуле, Ван ^уттом и другими исследователями, рентгеновские упругие модули вычисляются в соответствии с портим способом, а №0 тюссчитшзаегсн методом Бупга-Гое, т.о. внешня« симметрия образца учнт'шютвм, :ю в неявном виде.

В диссертации разшваетоя метод рентгеновской тензометрии, н явном виде учнтлшщ^ шапито симметрию образца. В отом случав из зокшш Гука получаем следующую аналитическую зависимость между остаточной де/юрмацивм £ в направлении (Ч* ,"40 остаточными напря-кениямп (Зм и 6«г и рентгеновскими компонентами тензора податливости в пренебрежении нормальными к поверхности и сдвиговыми компонентами:

£ 5«Н -СО& * 51».-ЗшаТ- - .

+ со^-ЯиьЬи^Чб-«' * С« - 5м»0,

Легко можно показать, что в случае отсутствия текстуры ( S«« = Sim. = = {/Б ! = S«bb = StiM = *УЕ) соотношение (32) переходит в из-

вестное уравнение метода "sth^V". Значения S^'xl могут быть рассчитаны посредством ИХТ по огшсанной выше методике, если корректно приближение. Фойгта. Расчет tíXT не предполагает обязательное вычисление ФРО и раализиется такке из одной 1Ш или двух 0П5. Из (32) видно, что при использовании приближения ¿ойгта отклонение от линейного закона " StrfH'- " tie имеет место даже при учете текстуры, хотя обусловленную текстурой гшизотропию упругих модулей необходим: учитывать при проведении рентгеновской тензометрии. Taie, для листов титана ВГ1-0,про-каташшх с обкатаем 80$- имеет место линейная зависимость 6 =£(scn'"lO, и при учете текстуры по (32) сумма(б«+ (Згг) составила 7,71'10§Па, а без учёта текстуры - 17,10-10® Па.

При корректности приближения Poiîcca компоненты в (Ь2) зависят от выбора используемого рефлекса и направления измерения (Чо,Ч£)и становится очевидной нелинейность зависимости £ =£(sLh*4Q. Расчёт Sijfct ив этом случае может быть проведен из ИХТ, однако при вычислении ИХТ теперь долинн учитываться не все кристаллита, а лишь с норглалью к плоскости (hk.6), совпадающей с исследуемым направлением. Соответствующие условия имеют следующее математическое выражение:

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

cosr- cos Но + sinV -Stn^o • cosOHVp)* cos la. с _ (33)

б/ для кубической симметрии при расчёте ИХТ из ГШ (LOO) :

К

du f« +с1<»}[м "уьЧ|<*

. k C34)

oífu oU J. fw. + dib-ft» » ^iJ^lV- _ где fr-Sln^- cos^.. 'Sin« -, fib » cos^..

Согласно упругих модулей (32-34) в приближении Poücca проведено вычисление рентгеновских упругих модулей прокатанных дистов сплавов Ti-ЗАе -1,5V , ЛТ-ЗВкт, ¡ÍT-GB; термоупрочнёшшх листов сплава ВТ-23; листов сплава Fe-Сг-А£ ; листов сплава ыпобня, стали CT-2I, тонких плёнок Tt - tí , полученных котюплазмзшшгл напылишем. Из результатов расчёта ИХТ и рентгеновских упругих модулей слодуот .чалзшалюсть за-впсимостк £ - í (¿¿п^Щ которая н была обнаружена окспориглонтатьно ZZ

для всех исследованных материалов за исключением 2).

сплава ВТ!-О (табл. I, Таблица I..

,1 сходные листы спла ва ПТ-ВВ рефлекс ,1015) 41 з; Б«« « ■«Гпа О/и* Бнзз'

V = сГ 0,0472 0,3718

^ =20° Ч=3(Г 4« 45* 0,0472 0.С2С2 0,0301 0,3718 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

Ч1* =90* Ч =20* Ч,=зо* =45° 0,3292 0,2656 0,0956 0,1505 0,0494 0,0281 0,0419 0,0174 0,0051 0,6664 0,7266 0,9334 -0,1701 -0,1940 -0,1939 -0,0104 -0,0110 -0,1743

Таблица 2.

Тонкие плёнки Т1 -Ы рефлекс (П2) г .«Г"Па

0* 0,0002 0,0002 0,0001 2,439 -0,357 -0,357

у =30* 0,4076 0,4874 0,2111 2,269 -0,431 -0,431

ЦГ=45* 0,5184 0,5183 0,2315 2,259 -0,445 -0,445 .

Нелинейность зависимости £ =£($С.п*'11г) может быть также обусловлена анизотропией упругой макроскопической деформации, обусловленной па-пряжениями, которые генерируются избыточными пластическими деформациями. Суть этого э (пякта, как показал Гриннаф состоит в том, что для самоуравиовешиваиш остаточных напряжений високомодульные элементу испытывают меньшие по величине упругие 'деформация, чем противоположные но знаку упругие дэ/юрмации тэиоподулытх элементов. Оценка ло-

гь

личин» обсуждаемой деформации проводилась дли исследованных материалов на основе обобщения результатов, получоппнх ЛД.Зисманом в предположении нопрерпвности полной деформации на границах зёрен, на случай двухосного нагруашгая текстурированпого по.;шкристалла: .wtr.c .ч .. ^ \ С .. F-Рмп

e'=6ei<t [<S«Ü>HR<(C

•<5зги (CtvU " < Сььи >hh)ShU v 1 ,

(35)

гдо

FHH

(Ц - 'значение действующего на материал напряжения непосредственно перед разгрузкой;

Я1 - орионтациошши фактор Шмида для наиболее загруженной системы

скольжения в 5 -м зерно; ¡г- результата усреднения Р , по орнентациям с учётом текстуры.

Величина <3*** выбираясь равной пределу текучести в Ш; выявление наиболее загруженной системы скольжения и усреднение в (35) проводилось при помощи 0Ш>, 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 £ = 6 ($ СГ^ЧО.

В некоторых задачах тензометрии необходимо наряду с учётом текстуры учитывать и другие характеристики структуры, напримор, интегральную пористость 1П . Нами рассмотрена задача определения остаточных напряжений газоторшчеекпх покрыт. титана'ЗТ1-00. Метаяаограунчоскии исследования показали, что покрытия имеют слоистое строошю, соорми-ропашюе укладкой множества до:ррмирущихся частиц различного размера, чго неизбежно приводит к появлению микропустот на стыках частиц. Величина 1т\ , изморенная методом микроструктурного анализа на количественном анализаторе "ОММГМЕТ ", составила Текстура учитывалась посредством ГЕЙ (0002). Ср;шпоние экспериментально найденных и вычисленных с учётом ИХТ значений- модуля Юнга указало на необходимость введения в расчёт упругих свойств интегральной пористости. Наилучшее согласие с экспериментом получено наш в теории перколяцион.шх систем. Вот почем:; при решении задач тензометрии выбрала " ладшвюпиая модель указанно!! теории. Контаптпрук.дио частицы покрытия рассматривались как- гоитндрц с высотой, параллельной №1 и чоч-идч:ш ссногалием. Коа-

5т. ПОР

мл . достаточная в данной задаче для расчота остаточшн; пдп)1Акс(тй, вычислялись как среднее ар;т.*доткчвсцо« оценок, лодучоюсег

при условной предо тс гительного объ5хг опкн раз на елок,

гц

перпендикулярные 1Ш, и сторон раз - на призмы, параллельные НН. Найденное значение остаточных напряжений (,184 Ша) удовлетворительно коррелирует с результатами исследований других авторов.

вывода.

1. Вероятностный метод восстановления ФВО из НПФ и СШ обеспечивает отсутствие даемаксимумов и отрицательных значении ФРО и гарантирует высокую точность определения свойств.

2. Многокомпонентная текстура листов сплавов систоны описывается аффективной идеальной ориентировкой, кристаллографическое направлешге [Ю10] которой не совпадает ни с НИ ни с ПН. Угловые координаты такой ориентировга! находятся из анизотропии модуля Кл1га плоскости прокатки и анизотропии МВ в поперечном сечении листа.

3. Выбор критерия пластичности и определение компонент тензора пластичности ортотропннх тнтаноЕых сплавов монет проводиться но результатам Фурье-анализа пластических свойств в зоне равномерной деформации.

4.' Удельное слектрическое сопротивление титановых листов после до-рекристаллизацианного откига представлено в виде кристаллографического вклада и вкладов, обусловленных рассеянием электронов на дислокациях и границах зёрен, записанных в модели Броупа, учитывающей рассеяние электронов вблизи поверхности Ферми на ядрах дислокаций. Такое представление позволяют найти компоненты тензора удельного электрического сопротивления кристаллитов по интегральной плотности дислокаций, размерил зёрен, ИЛ1 и орнентациошюй зависимости удельного электрического соп-ротивленил листов.

5. Эффективные компоненты тензора ИВ кристачлитов определи! ггея с достаточной точностью из ИХТ и трехмерной анизотропии ).1В иоллг истал-лов, Найденные ташш образом величины несут информации о дефектноН структуре кристаллитов.

6. Эффективные компоненты тензора податливости кристаллитов могут быть найдены из анизотропии упругих свойств в приближении липла при ис-иользовашш в качестве математического обеспечения методов нолппонюго программирования с учетом физического ограничат«! в гащо г.рнтегрпч Спль-вестера.

7. Предел текучести титановых сплавов представлен л виде суили текстурного вклада, рассчитанного по Заксу, с учётом посредством >'->Р0 различного удельного веса действующих систем сколымаия, дислокационного вклада и вклада, обусловленного ззрнограничиым упрочненном. Такс.1 представление позволяет оценить сиялииаачио иапрянеишг и кооЯ'ИЦЮнз» дислокационного и зь«пограничного упрочнения. Из получениях зппчппи^ <;лг>-

Р.5

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

8, Точность определения остаточных макронапрякешш существенно повышается за счёт использования вероятностного метода определения ФРО и использования ШТ.

9. Нелинейная зависимость б =■ efstrf'fОбусловлена главным образом ориеятационной зависимостью рентгеновских упругих модулей.

Основные достижения диссертация:

L. Создано новое научное направление: применение вероятностного метода исследования текстуры и её интегральных характеристик для' решения задач физики металлов.

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

3. Применение этого аппарата к реальным материалам позволило решить ряд вакгаы задач, связанных ис исследованием свойств тексгурлрованных материалов, относящихся к Кубической й гексагональной сингонии.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. A.A.Брюханов, А.Р.Гохман, В.В.Паромов, Е.Ф.Сильникова. Текстура прокатки алюминиевых лент и фольг после бесслитковой прокатки /Известия Высших учебных заведений СССР. Серия Цветная Металлургия,.1985, S 2, с.12-17. • >.

2. А.А.Врюханов, А.Р.Гохман. Интегральные характеристики векстуры кубических и гексагональных металлов У/Известия Высших учебнях заведении СССР. Серия Физика. Томск, 1985, 36с.,- Деи.й 3569-65, М., .ШШШ, 1.985 й 8, с.126.

34 A.A.Брюханов, А.Р.Гохман. Использование приближения Хилла при определении упругих характеристик ксцокрпсталлов по, результатам ис- ■ следования текстурировашшх, листов //Ш!, 1987, т.64, вып.3, с.572-576. : ...

4. А.Л.Брпханов, А.Р.Гохман. Расчётный метод определения текстурных параметров. тензорных свойств кубически;: и гексагональных металлов Заводская лаборатория, 1987, т.53, Б I, с.24-26.

.5, А.Р.Гохман, З.А.Броханова. В.ияние термомеханическоЛ обработки на фазовые преврацення в ГШП-сталях /Известия Высших учебнЕК.заведений СССР; Серия Чёрная металлургия, 1987, ß 12, ,с.23-'26, ,:'.

G. А.Р.Гоядагг, Л.Л.Брюханов, СЛ.Бошфен. Веоояттгостпый 'метод • 26 ; '

восстановления ФРО из обратных полюсийх фигур гексагоналыю-ортором-бических поликристаллов.// Пятая Всесоюзная конференция но текстурам и рекристаллизации в металлах и сплавах: Тез.докл. - Уфа, 1987, с.238.

7. Ю.Г.Михашшвский, А.Р.Гохман, А.А.Брюханов. Прогнозирование прочности на основе анизотропии магнитной восприимчивости листов титановых сплавов // см.6, c.IS6.

' 8, А.А.Брюханов, А.Р.Гохман, А.Н.Царенко. Упругие и олокгрические свойства, коэффициент текстурного упрочнения листов ПТ-вВкт //см.6, с.178. . .

9. А.А.Брюхаяов, А.Р.Гохман, Н.И.Сшлогуб. Распределение поносной -плотности изотропной плоскости (III) и анизотропия упругих свойств аустенитной стали I2JISHI0T //Известия Высших учебных заведений. Серия Чёрная металлургия, 1988, iS I, с.120-125.

10. Л.А.Брюхапов, А.Р.Гохман, Ю.Г.Млхгаишвский, В.М.Цмоць. Физические. свойства, текстурами коэффициент текстурного упрочнения листов сплава ПТ-ЗВ /препринт Академии Наук АзССР, Институт Физики, Баку, IS88, 13с.,

11. А.Р.Гохман, Ю.Г.Мшсайяивский. К корректности гипотезы о тензорной природе прочностных свойств промышленных листов сплава Ti-Afi-Sn //Всесоюзный Симпозиум Актуальные проблемы прочности: Тез.докл. - Череповец. .1988, с.87.

12. А.Р.Гохман, А.А.Брюханов. Влияние терпомоханпческой обработки на физико-мехашческие свойства листов сплава ВТ*23 //см.II, с.121.

. 13; А.Р.Гохман, A.A.Брюханов. Реализация метода молекулярной динамики в задачах текстурообразовашш //Сшшгоаозбуидёшше состояния кристаллов: Тез.дога., - Томск, 1988, с.27.

14. А.Р.Гохман, A.A.Брюханов. К учёту эМекта дефокусировки при мо-следовшши титановых сплавов с механически нестабильным jVwouiu составом // заводская лаборатория, IS89, т.55, В 6, с.22-25.

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

16. А.й.Соколенке, А.Р.Гохман. Адсорбционная способность каропроч-ных сплавов //Первая Всосоизна! Конференция "Новые каропрочпые и жаростойкие материалы: Тез.докл. -М., 1989, с.22-аз.

17„• Н.Г.Захарченко, А.Р.Гохман, А.А.Брюхшюв, Л.А.Бунин. Влияние

2.7

термической обработки на механические свойства сплава 3T-23 /Д!звестпд Высших учебных заведений СССР. Цветная металлургия. 1920, Jí> 3, с.108-112..

18. JI.M.Малышев, А.Р.Гохман. Адсорбция водорода в деформированных титановых сплавах //Первый Всесоюзный Семинар "Структура и химическая неоднородность материалов: Тез.докл. - Киев, 1930, с.20.

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

с.176.

20. А.А.Брюханов, А.Р.Гохман, Ю.Г.Михайливский, В.Ы.Цмодь. Влияние пластической деформации на текстуру и свойства мою- и поликристаллов сплава ПТ-ЗВкт //М'Л, 1991, т.68, вып.4, с.175-180.

21. А.А.Ьрюханов, А.Р.Гохман, Ю.Г.Михайливский. Влияние пластической деформации на текстуру, свойства моно- и поликристаллов сплава Ti -3A645V //Известия РАН.'Серия Металлы, 1391, № 6, c.ILQ-123.

22. А.Р.Гохман, Л.И.Резник. К использованию интегральных характериа-тик текстуры в задачах рентгеновской тензометрии кубических и гексагональных поликристаллов //Заводская лаборатория, 1991, т.57, J£ I, 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 производства и строительстве: Тез.докл.-Минск, L99I, о,134..

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

• 25. Л.Р.Гох1лан, Ю.Г.Михайливский. Текстура и анизотропия физических и механических свойств некоторых сплавов системы Tí -At-V /ДДестая Всесоюзная конференция да текстурам и рекристаллизации в металлах и сплавах: Тез.докл.-Свердловск, 1991, с.117.

. 26. А.А.Брюханов, А.Р.Гохман,' Н.В.Береванская. Влияние пластической деформации и дорекристаллизацпошюго отжига иа , аффективные свойства монокристаллов и поликристаллов ниойиа //см.25, с.150.

27. А.Р.Гохман, С.В.Дивинский,В,Н.Днепренко. К. вычислению интегральных характеристик текстуры кубических и гексагоналышх поликристаллов из прямых полисных фигур //Металлофизика, 1992, т.14, 'Л 5, с.57-63.

2?!. А.Р.Гохмап, Ю.Г.Михайливский. Ориентационная зависимость меха-l'itv/îcra'x г;: онотв некоторых сплавов системы Tf -At-V/ //Известия РАН.

Я» '

Серия Металлы, L992., № 4, с.158-164.

29. А.Р.Гохмаи, Ю.Г.Михайливский. Влияние .■"взаимодействия зёрен на свойства системы Tí-At-V //Тринадцатая Международная Конференция "Физика прочности и пластичности металлов и сплавов: Тез.докл. -Самара, 1992, с.105.

30. A.R.éokHmcm.Texture. <W rtbloluad. macrostress Tí-Ncoo-idngs № International Vacuum Ccnartss and 8-th Inb>rnat¿onc<e СопШ&псг o¿ SotCd Surface. Hayei/. №hertands.-(99Z, p.ZZO,

31. А.Р.Гохмаи, Ю.Г.Михайливский. Определение влияния напртаённо-деформированного состояния на пластические свойства текстурированных материалов //Заводская лаборатория, 1993, т.59, й 2, с.58-61.

32. А.Р.Гохмаи, Л.И.Рвзншс. Использование приближения Ройсса в задачах рентгеновской тензометрии //Заводская лаборатория, 1993, т.59, J5 4, с.33-38.

S3, И.Г.Захарченко,'А.Р.Гохмаи, А.А.Брюханов, Ю.Г.Михайливский Ориентационная зависимость механических свойств текстурированных листов сплава Т! -3 At-1.5 V //МП, 1993, т.7б, вып.1, с,164-169;

34.A.R. Gokbman, Х-^у residual macrodress of iextuñied materLais hotn poh ¿Cautes //Ю-thIfibzrnatíonat Conierence anT«b*es a MaizriaEíCÍac/stal Germany, /?9¿.Tedinúsche Ub№rsLtat. p. 7Ь.

35. А.Я. Gokhman. Texture and residual macrostress o¿ Tl-V йоаШпр/Then SotCdi ПЬ*s. /995, p.U

36. А.Р.Гохмаи, Ю.Г.Михайливский/£ описанпо текстуры листов сплавов системы TT -At -V //Заподская лаборатория, 1994, т.60, J& 3,

с. 16-21.

3?. А.Р.Гохмаи, С .А.Иванов, Л.М.Урмамшгов. '¿ормирование остаточных напряжений в холоднокатанннх листах ПТ-ЗВкт //Известия РАЛ. Серия металлы, 1994, ¡i 2, с.120-124.

38. А.Р.Гохмаи, Н.А.Даренко, Л.Н.Резшш, Л.А.Бунин, Ю.А.Скачков. Текстура и свойства ноли- и монокристаллов сплава Fe-Cr - At //Известия Высших учебных заведений. Серия Чёрная металлургия, 1994, № 5, с.69-72.