Анизотропия микроструктуры нанокристаллического титана, полученного криомеханической фрагментацией зерна

Abstract

С использованием рентгеноструктурного анализа проведено системное изучение параметров деформационной микроструктуры, которая формируется в титане технической чистоты ВТ1-0 в результате криопрокатки при температуре 77 К при разных степенях обжатия. Для выяснения наличия анизотропии микроструктуры выполнен сравнительный анализ дифракционных картин, размеров кристаллитов (областей когерентного рассеяния) L и величин микродеформаций 〈ε²〉¹/² в плоскости прокатки и в плоскости, перпендикулярной направлению прокатки, в сопоставлении с относительной активностью действующих деформационных мод. Обнаружена анизотропия в распределении интегральных интенсивностей дифракционных пиков для взаимно перпендикулярных плоскостей. Установлено различие в размерах кристаллитов для плоскости прокатки и плоскости, перпендикулярной направлению прокатки, которое указывает на наличие анизотропии формы кристаллитов. Эффект морфологической анизотропии кристаллитов/зерен является наиболее заметным для нанокристаллического состояния. Наблюдаемый сложный вид изменения величин микродеформаций 〈ε²〉¹/²(e) с деформацией обжатия хорошо коррелирует с относительной активностьюскольжения и двойникования, влияющих на уровень локальных внутренних напряжений и возможность их релаксации. Причиной наблюдаемой анизотропии для величины микродеформаций может быть наличие ориентированных границ, связанных с анизотропией формы кристаллитов/зерен.

З використанням рентгеноструктурного аналізу проведено системне вивчення параметрів деформаційної мікроструктури, яка формується в титані технічної чистоти ВТ1-0 в результаті кріовальцювання при температурі 77 К при різних ступенях обтиснення. Для з'ясування наявності анізотропії мікроструктури виконано порівняльний аналіз дифракційних картин, розмірів кристалітів (областей когерентного розсіювання) L та величин мікродеформацій 〈ε²〉¹/² в площині вальцювання та в площині, перпендикулярній напряму вальцювання, в зіставленні з відносною активністю діючих деформаційних мод. Виявлено анізотропію в розподілі інтегральних інтенсивностей дифракційних піків для взаємно перпендикулярних площин. Встановлено відмінність в розмірах кристалітів для площини вальцювання та площини, перпендикулярної напряму вальцювання, що вказує на наявність анізотропії форми кристалітів. Ефект морфологічної анізотропії кристалітів/зерен є найбільш помітним для нанокристалічного стану. Складний вид зміни величин мікродеформацій 〈ε²〉¹/², що спостерігається, з деформацією обтиснення добре корелює з відносною активністю ковзання і двійникування, які впливають на рівень локальних внутрішніх напружень та можливість їх релаксації. Причиною анізотропії величини мікродеформацій, що спостерігається, може бути наявність орієнтованих границь, пов'язаних з анізотропією форми кристалітів/зерен.

Using the x-ray analysis, a systematic study of the deformation microstructure parameters in commercial purity titanium VТ1-0 was carried out. This microstructure is formed as a result of cryorolling at a temperature of 77 K at different degrees of reduction. For determining the existence of the microstructure anisotropy, a comparative analysis of the diffraction patterns, the size of the crystallites (coherent scattering regions) L, and the microdeformations values 〈ε²〉¹/² in the rolling plane and in a plane perpendicular to the rolling direction is performed. The analysis in comparison with activity of the operating deformation modes was carried out. Anisotropy in the distribution of the integrated intensities of the diffraction peaks for mutually perpendicular planes is detected. The established difference in the size of the crystallites for the rolling plane and the plane perpendicular to the rolling direction indicates the presence of the shape anisotropy of the crystallites. The effect of the morphological anisotropy of crystallites/grains is most notable for the nanocrystalline state. The observed complex variation microdeformations values 〈ε²〉¹/²(e) with deformation is well correlated with the relative activity of slip and twinning. These deformation modes affect the level of local internal stresses and the possibility of their relaxation. The reason of the observed anisotropy of microdeformations may be the presence of oriented grain boundaries associated with the shape anisotropy of the crystallites/grains.