НАНОСТРУКТУРНЫЙ ТИТАН: АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

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

Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина НАНУ

 

В области температур 5¸325К методом изгибных колебаний на частотах 1.4¸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 при 100К и 300К до деформации »200%. Электронномикроскопические исследования 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 кластеры распадается, и ОКР распределяются однородно. Генезис ОКР обусловлен процессами многократного передвойникования титана в условиях низкотемпературной деформации [1]. Деформации при 300К не приводят к фрагментации зерен на дискретные ОКР. Внутризеренная субструктура характеризуется дислокационными скоплениями с высокой плотностью, что приводит к появлению многочисленных изгибных экстинкционных контуров на электронномикроскопических изображениях. Размер таких областей от долей микрона до нескольких микрон.

Деформация приводит к появлению при температуре »230К пика Р1 на зависимостях d (T). На зависимости E(T) ему отвечает размытая ступенька. Серия отжигов при 525, 720 и 940К последовательно снижает (вплоть до исчезновения) высоту пика и температуру локализации. Оценки активационных параметров Р1: энергия активации U»0.38eV и период попыток t0»2·10-13s согласуются с [2]. Совокупность свойств Р1 позволяет говорить о его деформационной природе и высокой структурной чувствительности системы релаксаторов, ответственных за возникновение пика. Различия в параметрах микроструктуры материала, обусловленные различными механизмами деформации при 100К и 300К, позволяют утверждать об отсутствии связи этого релаксационного резонанса с внутризеренной микроструктурой. Особенностью криодеформированных образцов является наличие в области 43¸78К пика поглощения Р2. Увеличение степени криодеформации приводит к снижению температуры локализации Р2. Отжиг при 525К снижает высоту и температуру локализации пика Р2. После отжига при 720 К Р2 не наблюдается. Оценки активационных параметров пика Р2 U»0.03eV и t0»2·10-7s. Снижение температуры локализации Р2 коррелирует с данными электронномикроскопических исследований и позволяет связать Р2 с процессом формирования и гомогенизации внутризеренной субнаноструктуры. Отжиг изменяет вид зависимостей E(T), так что в области низких и высоких температур величина E увеличивалась, а в промежуточной области 40¸200K - уменьшалась. Уменьшение E после отжига нанокристаллического Ti наблюдалось ранее [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).