АКУСТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ НАНОКРИСТАЛІЧНОГО

ТА УЛЬРАДРІБНОЗЕРНИСТОГО ТИТАНУ ВТ1-0

 

Ю.О. Семеренко, В.А. Москаленко, О.Р. Смірнов

ФТІНТ ім. Б.І. Вєркіна НАНУ пр. Леніна, 47, м. Харків, 61103, Україна

 

В області температур 5¸325К вивчено температурні залежності декременту d(T) та динамічного модуля Юнга Е(T) нано- та ультрадрібнокристалічного Ti технічної чистоти ВТ1-0. Акустичні дослідження проведено методом резонансної механічної спектроскопії з електростатичним збудженням вільного зразка на частоті згинальних коливань 1.4¸3.7 кГц в амплітудно-незалежній області звукової деформації e0 ~ 10-7. Субструктурний стан зразків формувався деформуванням при температурах 100 та 290 К до значень істинної деформації e = 1.2¸1.9 та наступних відпалів при 525, 720 та 940 К [1, 2]. Електронно-мікроскопічні дослідження показали, що внутрішньозерена субструктура Ti після деформації при 290 К характеризується скупченням дислокацій високої щільності, що призводить до виникнення чисельних згинальних екстинційних контурів які вказують на високий рівень внутрішніх напружень. Розмір таких областей 0.5¸5 мк. У субструктурі кріодеформованого матеріалу переважають області когерентного розсіювання (ОКР) розміром 30¸50 нм. Після кріодеформації e = 1.2 ОКР спостерігаються переважно у вигляді кластерів; при підвищенні ступеню деформації кластери розпадаються і ОКР розподілюються однорідно. Генезис ОКР обумовлено багатократним передвійникуванням титану в умовах низькотемпературної деформації [2].

Створення деформаційних мікроструктур призводить до появи при температурі »230К піку Р1 на залежностях d(T) та "сходинки" на залежностях E(T). Підвищення ступеню деформації призводить до уширення та збільшення амплітуди піка Р1, в кріодеформованих зразках амплітуда піка Р1 вище. Відпали при 525, 720 та 940К послідовно знижують (аж до зникнення) висоту піка та температуру локалізації. Пік Р1 ширше дебаєвського піка, при підвищенні частоти механічних коливань зразка він зсувається в область більш високих температур, що свідчить про його термоактивовану природу. Активаційні параметри Р1: енергія активації U»0.38эВ та період спроб t0»2·10-13с, що погоджуються з [3]. Сукупність властивостей Р1 свідчить о його дислокаційно-деформаційній природі та високій структурній чутливості системи релаксаторів, відповідальних за нього. Відмінності в характері мікроструктур матеріалу, обумовлені різними механізмами деформації при 100К та 290К, свідчать про відсутність зв'язку цього релаксаційного резонансу з внутрішньозеренною мікроструктурою. Кріодеформовані зразки мають деякі особливості: 1) в області 43¸78К спостерігається пік поглинання Р2. Збільшення ступеню кріодеформації призводить до звуження піка Р2 та зниження температури його локалізації. Відпал при 525К знижує висоту та температуру локалізації піка Р2. Після відпалу при 720К пік Р2 практично не спостерігається. Пік Р2 також є частотно-залежним, що говорить про його термоактивоване походження. Оцінки активаційних параметрів піку Р2 U»0.03эВ та t0»2·10-11с. 2) в області низьких температур в кріодеформованих зразках модуль пружності Е на DЕ »0.8-1.2% менше ніж у відпалених зразках, при цьому величина DЕ тим більше чим більше ступінь кріодеформації. Відпал при 525К знижує DЕ, а після відпалу при 720К низькотемпературні частини температурних залежностей Е(T) кріодеформованих та відпалених зразків співпадають.

 

[1] В.А. Москаленко, А.Р. Смирнов, А.В. Москаленко, ФНТ 35, №11, 1160 (2009).

12.[2] V.A. Moskalenko, V.I. Startsev, V.N. Kovaleva, Cryogenics 20, 507 (1980).

[3] I.Golovin, T.Pavlova, S.Golovina, H.Sinning, S.Golovin, Mater.Sci.&Eng. A442, 165 (2006).