УДК 621.789 : 620.18

 

Ультразвуковая и электронно-пучковая обработка технического титана ВТ1-0 и его сплава ВТ6 (Ti-6Al-4V) создают в поверхностном слое неравновесную зеренно-субзеренную иерархическую субструктуру, которая обусловливает многоуровневую фрагментацию материала и проявляет эффект демпфирования. Высокотемпературная ОЦК-структура поверхностного слоя при охлаждении в градиентном поле температур (при электронно-пучковой обработке) и при разрушении ультразвуком β-фазы в исходном сплаве испытывает неравновесный фазовый переход в плотноупакованную ГПУ-структуру α-фазы. Избыточный удельный объем β-фазы иерархически распределяется в α-фазе распространением неравновесных мартенситных фаз α′, α′′ и в виде локального образования ω-фазы по границам зерен α′-фазы. Удельный объем неравновесных фаз превышает удельный объем α-фазы. Это позволяет исключить образование микропор и обусловливает фрагментацию материала на микро- и наномасштабных структурных уровнях при неравновесном фазовом переходе β → α. Полосы мартенситной α′-фазы вызывают фрагментацию α-фазы на микромасштабном уровне. Полосы мартенситной α′′-фазы распространяются в пределах неравновесных полос α′-фазы, имеют толщину ~1.5 нм и фрагментируют материал в пространстве наномасштабных уровней. Этот процесс контролируется электронной подсистемой, которая создает наномасштабные мезоскопические структурные состояния для образования мартенситных неравновесных фаз. Обратимость упругопластической деформации при образовании неравновесных мартенситных фаз на наномасштабном структурном уровне лежит в основе эффекта демпфирования поверхностного слоя, подвергнутого ультразвуковой или электронно-пучковой обработке. Получено экспериментальное подтверждение образования наномасштабных мезоскопических структурных состояний, обусловливающих новый механизм обратимой деформации, при нарушении трансляционной инвариантности решетки в деформируемом твердом теле.

Ключевые слова: титан, сплав Ti-6Al-4V, фрагментация, ультразвуковая и электронно-пучковая обработка, наномасштабные мезоскопические структурные состояния, неравновесные мартенситные фазы, иерархическая мезосубструктура, эффект демпфирования.

 

DOI 10.24411/1683-805X-2018-15001

 

 

 

В.Е. Панин, А.В. Панин, О.Б. Перевалова, А.Р. Шугуров  Мезоскопические структурные состояния на наномасштабном уровне в поверхностных слоях титана и его сплава Ti–6Al–4V, создаваемые ультразвуковой и электронно-пучковой обработкой // Физ. мезомех. - 2018. - Т. 21. - № 5. - С. 5-15