Search academic texts

Registration Number

0421U102092, Candidate dissertation

Title

Mechanisms of plastic deformation in nanocrystalline titanium obtained by cryomechanical grain fragmentation

Author

Smolianets Ruslan Volodymyrovych,

popup.head Moskalenko Vladyslav Аndriyovych
popup.opponent Boyko Yuriy I.
popup.opponent Sokolenko Volodymyr Ivanovych

Status

Кандидат фізико-математичних наук, 01.04.07, Фізика твердого тіла

Date

11-05-2021

Description

Дисертація присвячена вивченню закономірностей пластичної деформації об’ємного нанокристалічного (НК) титану технічної чистоти ВТ1-0 з моно- та гетерогенною (бімодальною) мікроструктурою в інтервалі температур 4,2 – 395 К з метою з’ясування механізмів пластичної деформації. Досліджуваний НК стан з розміром зерна в діапазоні 80 – 35 нм був отриманий вперше завдяки використанню оригінального методу кріомеханічної фрагментації зерна з застосуванням кріовальцювання при температурі рідкого азоту та подальшого відпалу при відповідних температурах. На основі одержаних при квазістатичному розтязі деформаційних діаграм НК титану (металу з ГЩУ кристалічною ґраткою) була визначена залежність їх основних характеристик, таких як умовна межа плинності σ0,2, швидкість деформаційного зміцнення  = (σ/e)è і відносне подовження до руйнування (резерв пластичності) f від температури, розміру зерна та характеру розподілу в інтервалі температур 4,2 – 395 К. Встановлено, що обумовлена зернограничним (ЗГ) зміцненням залежність межі плинності від розміру зерна d в діапазоні 35 нм – 20 мкм відповідає класичному співвідношенню Холла-Петча σ0,2(d–1/2) при кімнатній і підвищених температурах та порушується при низьких температурах. Запропоновано наукове обґрунтування виконання співвідношення Холла-Петча в широкому інтервалі температур. При цьому фізичні механізми ЗГ зміцнення при низьких температурах пов'язані виключно з активністю ЗГ дислокаційних джерел. Виявлена низькотемпературна особливість ЗГ зміцнення у випадку НК титану (d ~ 80 – 35 нм), яка спостерігається як «позитивне» відхилення від співвідношення Х-П в бік більш високих значень σ0,2, пояснюється появою залежності діаметра дислокаційної петлі ЗГ джерела від розміру наномасштабного зерна, а напруження її зародження є обернено пропорційним його розміру σ ~ 1/d. Виконано термоактиваційний аналіз експериментальних значень температурних залежностей межі плинності і швидкісної чутливості НК титану з середнім розміром зерна в декілька десятків нанометрів (35 нм і 45 нм) та мономодальним розподілом їх за значенням в інтервалі температур 4,2 – 395 К на основі теорії термічно активованого руху дислокацій в площині ковзання. Встановлено відносний вплив на кінетику такого руху локальних бар’єрів (домішкових атомів) і обумовлених границями зерен внутрішніх напружень. Визначено контролюючий механізм пластичної деформації НК титану. Визначено фізичний механізм підвищення резерву пластичності f НК титану з бімодальною мікроструктурою, що не спостерігається у випадку мономодального НК стану. Виявлена особливість залежності f(Т) розглядається як результат поєднання декількох процесів: дислокаційного ковзання, екстраординарного динамічного зростання зерен під дією розтягувальних напружень і активізованого нанодвійникування у виниклих зернах субмікронного і мікрометрового розмірів. Одержані результати вказують на важливу роль нанодвійникування у процесі деформації НК ГЩУ металів з бімодальною мікроструктурою, яка стає більш значною при низьких температурах.