Автор: Чабанец А.А . , магистрант НИУ «ТПУ», МСФ, гр.4М252

1. ИФПМ Исследование термической стабильности структуры и механических свойств титана в субмикрокристаллическом состоянии, полученного методом abc-прессования с последующей многоходовой прокаткой Автор: Чабанец А.А., магистрант НИУ «ТПУ», МСФ, гр.4М252 Научный руководитель: Ерошенко А.Ю., м.н.с. ИФПМ СО РАН Томск 2010

2. Титан и сплавы на его основе являются распространенными конструкционными материалами. Сочетание низкой плотности, высоких коррозионной стойкости и прочности делает их привлекательными для многих областей, таких как авиация, космонавтика, химическая промышленность, медицина и др.; Одной из областей применения титана является медицина. Технически чистый титан марок ВТ1-0 и ВТ1-00, выпускаемый в России, по сравнению с титановыми сплавами не всегда обладает требуемым уровнем прочностных свойств, хотя отсутствие легирующих элементов как Al, V, Mo и др., токсичных для организма человека, определяет его применение в медицине; Традиционные методы обработки металлов не позволяют обеспечить требуемый уровень прочностных свойств. В связи с этим весьма перспективным направлением материаловедения является формирование методами интенсивной пластической деформации субмикрокристаллического и /или наноструктурированного состояния в металлах, в том числе, в титана.

3. 10 мкм 5 мкм Объект исследований Технически чистый титан марки ВТ1-0 Химический состав титана, масс. %

4. Получение субмикрокристаллического титана аbc- прессование 1 2 3 4 5 Этап 1. Многократное одноосное прессование Размеры заготовок титана после первого этапа прессования составляли 202040 мм. 1 – исходная заготовка (стрелкой показано направление приложенной нагрузки при прессовании), 2 – заготовка после первого цикла прессования, 3,4,5 – повторение последующих циклов прессования со сменой оси деформации Многократное одноосное прессование проводилось в интервале скоростей 10-3-10-2с-1 при последовательном ступенчатом понижении температуры в интервале от 500C до 400C. Каждый цикл при заданной температуре включал 3-кратное прессование со сменой оси деформации. 2 1 Этап 2. Пластическая деформация прокаткой Накопленная деформация - 75% Размеры получаемых заготовок в форме прутков - 66500 мм, Температура дорекристаллизационного отжига прутков - 300 C 1 – прокатка, 2 – вид заготовки после прокатки 4

5. Методы исследования: • Просвечивающая электронная микроскопия (просвечивающий электронный микроскоп ЭМ‑125 К) • Измерение микротвердости (микротвердомер Duramin 5)

6. 0,3 мкм 0,3 мкм 0,8мкм 30мкм 0,25 мкм 900°С 30мкм 700°С 500°С 400°С 350°С Зависимость среднего размера структурных элементов и зерна титана от температуры отжига  300°С Все исследуемые образцы субмикрокристаллического титана были предварительно подвергнуты отжигу при температуре 300°С.

7. Зависимость микротвердости образцов от температуры отжига 350 7

8. Заключение 1. Комбинированным методом интесивной пластической деформации , включающей трехстадийное abc-прессование и многоходовую прокатку, получено субмикрокристаллическое состояние в титана ВТ1-0 со средним размером элементов структуры от 400 нм до 160 нм. 2. Построена температурная зависимость среднего размера элементов структуры (фрагменты, субзерна и зерна) и механических свойств от температуры отжига СМК титана. В качестве механических свойств была выбрана микротвердость. После отжига при 350°С наблюдаются признаки процесса рекристаллизации. Отжиг при 400°С приводит к исчезновению областей с зернами, имеющих размеры менее 0,1 мкм. При температурах выше 400°С имеют место процессы собирательной рекристаллизации и происходит существенное увеличение среднего размера зерен. По мере увеличения температуры отжига микротвердость образцов титана понижается. 3. Верхний порог термической стабильности для механических свойств заготовок титана, полученных комбинированным методом abc-прессования и прокатки, с сформированной субмикрокристаллической структурой равен 350°С. Автор выражает благодарность научному руководителю А.Ю. Ерошенко. за постановку задачи, помощь в эксперименте и обсуждении результатов; Толмачева А.И. за помощь в подготовке образцов, сотрудникам лаборатории физики наноструктурных биокомпозитов ИФПМ СО РАН за выполнение части экспериментов и помощь в исследованиях. 8