Физическая микротекучесть магниевых сплавов с титаном

В. Г. Ткаченко$^{1}$, К. Ч. Ким$^{2}$, Б. Г. Мун$^{2}$, А. И. Дехтяр$^{3}$, О. П. Карасевская$^{3}$, А. С. Вовчок$^{1}$

$^1$Центр электронного материаловедения и прикладных проблем авиакосмической техники, ул. Академика Кржижановского, 3, 03680, ГСП, Киев-142, Украина
$^2$Korea Institute of Materials Science, Changwon, 641-831 Gyeongnam, 531 Changwondaero, Republic of Korea
$^3$Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина

Получена: 26.01.2010. Скачать: PDF

Размягчающий эффект зернограничного скольжения (ЗГС) в ГПУ $\alpha$-Mg поликристаллической матрице магниевых сплавов возникает в области температур и напряжений, соответствующих режимам эксплуатации автомобильного транспорта. Более того, распад пересыщенного $\alpha$-Mg твердого раствора сопровождается появлением нестабильной в условиях ползучести микроструктуры. Эти два основных эффекта в значительной степени снижают сопротивление микротекучести и полезную длительную прочность Mg—Al—Mn- и Mg—Al—Zn-систем магниевых сплавов. По данным о внутреннем трении введение Са подавляет ЗГС, способствуя зернограничному упрочнению Mg—Al—Са-сплавов. Введение малых добавок Ti (0,1-0,2%) вызывает значительное твердорастворное упрочнение из-за эффективного торможения подвижных дислокаций атмосферами Коттрелла с энергией связи 0,27 эВ. Идея динамического самоупрочнения подтверждается также данными прецизионной рентгеновской дифрактометрии. Высокое сопротивление микротекучести и полезная длительная прочность новых экспериментальных сплавов системы Mg—Al—Са, Ti объясняются минимизацией эффектов возврата и разупрочнения при повышенных температурах за счет термической стабилизации фазового состава и концентрации твердого раствора. Термически активированная дислокационная релаксация, аккомодированная диффузией конкурирующих легирующих элементов (Al, Са, Ti), рассматривается как доминирующий (контролируемый скоростью) механизм микротекучести. Его активация существенно (на 150-200°С) повышает жаропрочность новых экспериментальных сплавов.

Ключевые слова: микротекучесть, торможение подвижных дислокаций, магниевый сплав, титан, длительная прочность.

PACS: 61.05.cp, 61.72.Ff, 61.72.Hh, 62.20.Hg, 62.40.+i, 81.40.Jj, 81.40.Lm

Citation: V. G. Tkachenko, K. H. Kim, B. G. Moon, O. I. Dekhtyar, O. P. Karasevska, and O. S. Vovchok, Physics of Microyield of Magnesium Alloys with Titanium, Usp. Fiz. Met., 11, No. 2: 249—272 (2010) (in Russian), doi: 10.15407/ufm.11.02.249


Цитированная литература (28)  
  1. В. Р. Регель, А. И. Слуцкий, Э. Б. Томашевский, Кинетическая природа прочности твердых тел (Москва: Наука: 1974).
  2. А. В. Степанов, Основы практической прочности кристаллов (Москва: Наука: 1974).
  3. К. А. Осипов, Вопросы теории жаропрочности металлов (Москва: Изд-во АН СССР: 1960).
  4. Ж.-П. Пуарье, Ползучесть кристаллов. Механизмы деформации металлов, керамики и минералов при высоких температурах (Москва: Мир: 1988); J.-P. Poirier, Creep of Crystals (Cambridge: University Press: 1987).
  5. В. Г.Ткаченко, И. Н. Максимчук, В. И.Трефилов, ДАН СССР, 320, № 3: 615 (1991).
  6. В. Г.Ткаченко, И. Н. Максимчук, В. И. Трефилов, ДАН СССР, 320, № 3: 873 (1991).
  7. В. Г. Ткаченко, Успехи физ. мет., 10, № 1: 103 (2009). Crossref
  8. Б. Я. Любов, Теория кристаллизации в больших объемах (Москва: Наука: 1975).
  9. N. F. Mott, Proc. Roy. Soc. A, 220: 1 (1953). Crossref
  10. К. А. Осипов, Исследования по жаропрочным сплавам (Москва: Изд-во АН СССР: 1956).
  11. A. Das and E. J. Mittemeijer, Metallurg. and Mater. Trans. А, 31: 2049 (2000).
  12. A. Taylor, X-Ray Metallography (New York: John Wiley and Sons. Inc.: 1961).
  13. M. A. Krivoglaz, X-Ray and Neutron Diffraction in Nonideal Crystals (Berlin–Heidelberg: Springer-Verlag: 1996). Crossref
  14. V. G. Tkachenko, I. N. Maksimchuk, P. Yu. Volosevich et al., High Temperature Materials and Processes, 25, No. 1–2: 97 (2006).
  15. V. G. Tkachenko, I. I. Shuljak, A. M. Strutinsky et al., Hydrogen Materials Science and Chemistry of Metal Hydrides (Eds. N. Veziroglu et al.) (Dordrecht, Netherlands: Kluwer Academic Publ.: 2002), p. 77. Crossref
  16. М. А. Криштал, С. А. Головин, Внутреннее трение и структура металлов (Москва: Металлургия: 1976).
  17. Б. Я. Пинес, А. А. Кармазин, ФММ, 22, вып. 4: 532 (1966).
  18. V. G. Tkachenko, V. G. Khoruzhya, K. A. Meleshevich et al., Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 42, No. 5–6: 268 (2003).
  19. Кэ Тин Суй, Упругость и неупругость металлов (Москва: Иностр. лит.: 1954), с. 9.
  20. J. Deleplace, J. C. Nicond, and L. Trabut, J. Nucl. Mater., 35, No. 2: 167 (1970). Crossref
  21. К. А. Осипов, Вопросы теории жаропрочности металлов и сплавов (Москва: Изд-во АН СССР: 1960).
  22. R. G. Davies and R. C. Ku, Trans. Met. Soc. AIME, 236, No. 7: 1691 (1966).
  23. H. A. Calderon and G. Kostorz, Mater. Sci. Eng. A, 160, No. 2: 189 (1993). Crossref
  24. J. L. Murray, Bull. Alloy Phase Diagrams, 7, No. 3: 1554 (1986). Crossref
  25. M. O. Pekguleryuz and A. A. Kaya, Proc. of the 6th Int. Conf. ‘Magnesium Alloys and Their Applications’ (Nov. 18–20, 2003) (Ed. K. U. Kainer) (Weinheim: Wiley–VCH: 2004), p. 74.
  26. Ж. Фридель, Дислокации (Москва: Мир: 1967).
  27. Ф. Гарофало, Законы ползучести и длительной прочности металлов (Москва: Металлургия: 1968).
  28. F. Garofalo, Trans. AIME, 230: 1400 (1964).
Цитируется (2)
  1. V. G. Tkachenko, Usp. Fiz. Met. 17, 173 (2016).
  2. I. M. Maksymchuk, V. G. Tkachenko, O. S. Vovchok, N. P. Medalovych et al., Metallofiz. Noveishie Tekhnol. 36, 1 (2016).