Прамысловы чысты тытан пры пакаёвай тэмпературы, структура і цвёрдасць апрацоўкі ECAP

Прамысловы чысты тытан належыць да сплаваў, якія маюць шчыльную шасцікутную (HCP) рашотчатую структуру з добрай каразійнай устойлівасцю, механічнымі ўласцівасцямі і зварачнымі ўласцівасцямі. Ён шырока выкарыстоўваецца ў аэракасмічнай, хімічнай прамысловасці, марской інжынерыі і іншых галінах. Дэфармацыя ECAP можа значна ўдасканальваць зярністасць, паляпшаць структуру і механічныя ўласцівасці матэрыялаў. Таму тэхналогія ECAP у апошнія дзесяцігоддзі шырока цікавіць навукоўцаў у краіне і за мяжой. У цяперашні час у многіх літаратурах паведамляецца, што ECAP паспяхова атрымліваў ультратонкія крышталічныя (UFG) матэрыялы, у тым ліку металы з гранецэнтраванай кубічнай структурай, аб'ёмнацэнтраваныя металы з кубічнай структурай і шчыльна размешчаныя металы з шасцікутнай структурай.

Цвёрдасць вызначаецца як здольнасць паверхні металічнага матэрыялу супраціўляцца ціску іншых цвёрдых прадметаў, што можа адлюстроўваць фізічныя і механічныя ўласцівасці, такія як эластычнасць, пластычная трываласць, глейкасць і зносаўстойлівасць матэрыялу. Цвёрдасць па Вікерсу, шырока выкарыстоўваны паказчык цвёрдасці, шырока выкарыстоўваецца ў дакладнай прамысловасці і матэрыялазнаўчых даследаваннях, асабліва выкарыстоўваецца для вымярэння цвёрдасці тонкапластовага пласта металу або хімічна апрацаванага павярхоўнага пласта, а таксама цвёрдасці меншых і тонкіх дэталяў. Было шмат паведамленняў аб зменах цвёрдасці матэрыялаў, апрацаваных па тэхналогіі ECAP. Аднак, з-за таго, што прамысловы чысты тытан - гэта метал з шчыльна размешчанай шасцікутнай структурай, яго сістэма слізгання меншая, чым у металу кубічнай структуры, і яго пластычнасць нізкая, дэфармацыя ECAP абцяжараная. Большасць замежных даследаванняў праводзяцца пры высокай тэмпературы, і паспяховая экструзія пры пакаёвай тэмпературы сустракаецца рэдка. Даследчыкі ў асноўным вывучалі змены мікраструктуры і цвёрдасці прамысловага чыстага тытана пасля ECAP-экструзіі розных формаў пры пакаёвай тэмпературы і аналізавалі фактары ўплыву, каб дапамагчы палепшыць тэхналогію апрацоўкі.

Эксперыментальным матэрыялам з'яўляецца прамысловы чысты тытан (TA1) у гарачакатаным стане. Яго хімічны склад (масавая доля, %): 0.10O, 0.001H, 0.01N, 0.007C, 0.03Fe. Сярэдні памер зерня 23 мкм з роўнавосевай аднафазнай структурай. Трываласць на расцяжэнне складала 407 МПа, цвёрдасць па Вікерсу — 1588 МПа, а падаўжэнне — 35%. Гарачакатаны ліст, нарэзаны на ўзоры ECAP памерам 15 мм * 15 мм * 70 мм, з выкарыстаннем двух каналаў з вугламі Φ = 90° і Φ = 120°, з закругленымі кутамі, для Ψ = 20°, ECAP-дэфармацыя пры пакаёвай тэмпературы на працягу пэўнага часу. Час, калі форма Φ = 90°, эквівалентная дэфармацыя складае каля 1.08; час, калі форма Φ = 120°, эквівалентная дэфармацыя складае каля 0.635; перад эксперыментам канал формы і ўзор былі... пакрыта самаробнай змазкай. Хуткасць экструзіі складала 120 мм/мін. Вынікі даследавання:

(1) Адна прамысловая тытанавая форма з чыстага тытана, дэфармаваная ECAP пад вуглом 90° і 120°, была паспяхова рэалізавана пры пакаёвай тэмпературы, і былі атрыманы палоскі тканіны, выцягнутыя ў адным кірунку адпаведна.

(2) Дэфармацыя прамысловага чыстага тытана метадам ECAP пры пакаёвай тэмпературы можа значна ўдасканальваць зярняткі і палепшыць цвёрдасць, прычым значэнне цвёрдасці пасля адной экструзіі з рознымі формамі (90° і 120°) мае нязначную розніцу.

(3) Значэнні цвёрдасці на верхняй і ніжняй паверхнях узораў пасля экструзіі пад вуглом 90° крыху ніжэйшыя, чым у сярэдзіне ўзораў, у той час як размеркаванне цвёрдасці на паверхні ўзораў пасля экструзіі пад вуглом 120° больш раўнамернае.