НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАНОСТРУКТУРНОГО ТИТАНА, ПОЛУЧЕННОГО КРИОПРОКАТКОЙ

 

Семеренко Ю.А., Москаленко В.А., Паль-Валь П.П., Смирнов А.Р.

 

Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина НАН Украины

пр. Ленина 47, 61103 Харьков, Украина

*Факс: +38 (057) 3403370   E-mail:semerenko @ilt.kharkovv.ua

 

В области температур 5<T<325К методом изгибных колебаний на частотах 1.4<f<3.2кГц изучены температурные зависимости декремента d (T) и динамического модуля Юнга Е(T) нано- и ультрамелкокристаллического Ti технической чистоты ВТ1-0. Изучались образцы, полученные прокаткой в вальцах при T » 100 К и 300К до истинной деформации порядка 200%. Электронномикроскопические исследования на просвет показали, что в субструктуре криодеформированного материала преобладают области когерентного рассеяния (ОКР) размером 30¸50 нм. При криодеформациях до 120% ОКР наблюдаются преимущественно в виде кластеров, при бóльших криодеформациях основная масса кластеров распадается, и ОКР распределяются однородно. Генезис ОКР обусловлен процессами многократного передвойникования титана в условиях низкотемпературной деформации [1]. Такие же по величине деформации при 300К не приводят к фрагментации зерен на дискретные ОКР. Внутризеренная субструктура характеризуется дислокационными скоплениями с очень высокой плотностью, что приводит к появлению многочисленных изгибных экстинкционных контуров на электронномикроскопических изображениях. Характерный размер таких областей от долей микрона до нескольких микрон.

Во всех случаях деформация приводила к появлению при температуре »230К пика Р1 на зависимостях d (T). На температурной зависимости E(T) этому пику отвечает особенность в виде размытой ступеньки. Серия отжигов при 525, 720 и 940К последовательно снижает (вплоть до исчезновения) высоту пика и температуру локализации. Оценки активационных параметров Р1: энергия активации U»0.38 eV и период попыток t0»2·10-13 s согласуются с [2]. Совокупность экспериментально наблюдаемых свойств Р1 позволяет говорить о его деформационной природе и высокой структурной чувствительности системы релаксаторов, ответственных за возникновение этого пика. Существенные различия как в механизмах криодеформации и деформации при нормальных условиях, так и в параметрах микроструктуры материала позволяют с уверенностью утверждать об отсутствии связи природы этого релаксационного резонанса с внутризеренной микроструктурой.

Существенной особенностью криодеформированных образцов является наличие в области температур 43¸78К пика поглощения Р2. Увеличение степени криодеформации приводит к снижению температуры локализации этого пика. Отжиг при 525 К снижает высоту и температуру локализации пика Р2. После отжига при 720 К этот пик не наблюдается. Предварительные оценки активационных параметров пика Р2 U»0.03 eV и t0»2·10-7 s. Наблюдаемое в эксперименте снижение температуры локализации Р2 коррелирует с данными электронномикроскопических исследований и позволяет связать Р2 с процессом формирования и гомогенизации внутризеренной субнаноструктуры.

Во всех случаях отжиг также существенно изменял вид зависимостей E(T), так что в области низких и высоких температур величина E увеличивалась, а в промежуточной области 40<T<200K - уменьшалась. Уменьшение E после отжига нанокристаллического Ti наблюдалось ранее в [2].

 

1. V.A.Moskalenko, V.I.Startsev, V.N.Kovaleva, Cryogenics, 20: 507 (1980).

2. I.S.Golovin, T.S.Pavlova, S.B.Golovina, H.-R.Sinning, S.A.Golovin. Mater.Sci.&Eng. A 442: 165 (2006).