В.А. Андреев, В.С. Юсупов, М.М. Перкас, В.В. Просвирнин, А.Е. Шелест, Р.Д. Карелин, С.Д. Прокошкин, И.Ю. Хмелевская, А.В. Коротицикий, С.А. Бондарева// Журнал ЦВЕТНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ №5, сентябрь-октябрь 2016, С. 8-9//

Известно, что термомеханическая обработка, включающая интенсивную пластическую деформацию (ИПД) формирует в сплавах c памятью формы (СПФ) ультрамелкозернистую (УМЗ) структуру, обеспечивающую повышенный уровень функциональных свойств (ФС). [1-4]. В настоящее время наибольший интерес с точки зрения получения массивных заготовок из СПФ с УМЗ структурой представляет ИПД методом равноканального углового прессования (РКУП).

Однако, в работе [5] показано, что максимальное увеличение комплекса свойств может быть достигнуто путем формирования нанокристаллической структуры, чего на сегодняшний день применением РКУП, как отдельной операции, достигнуть не удалось. Кроме того после применения этого метода, как правило, требуется дальнейшее изменение размеров прессовки для получения как объемного, так и длинномерного полуфабриката.

Для решения данных вопросов необходимо подобрать оптимальные режимы термомеханической обработки, которые позволят сформировать нанокристаллическую структуру в СПФ Ti-Ni и достигнуть максимального комплекса свойств. Поэтому цель данной работы заключалась в исследовании влияние различных комбинаций РКУП и ротационной ковки на структуру и механические свойства сплавов с памятью формы на основе никелида титана.

Слитки сплава 1 – Ti-50,2ат.%Ni и 2 – Ti-50,0ат.% Ni массой 25 кг прокатывали в горячую на поперечно-винтовом стане до получения прутков диаметром 20 мм за несколько проходов с единичными обжатиями 7-20% и промежуточными нагревами при 950-850^оС. Далее прутки сплава 1 подвергали РКУП с углом пересечения каналов 120^о в квазинепрерывном режиме при температуре 400^оС за 3, 5 и 7 проходов. В качестве контрольной обработки использовали периодическое РКУП за 20 проходов при 450^оС с промежуточными подогревами. Прутки сплава 2 в свою очередь подвергали РКУП в периодическом режиме при 450^оС за 6 проходов и затем теплой ротационной ковке при 500^оС (ТК500) до диаметра 5,0 мм, либо горячей ковке (ГК) до диаметра 12,3 мм и теплой ковке при 450^оС (ТК450) и 350^оС (ТК350) до 5,0 мм. После деформации проводили отжиг при 450 и 550^оС (1 ч).

Механические свойства определяли при испытаниях на растяжение. Обратимую деформацию определяли термомеханическим методом, используя схему изгиба. Характеристические температуры мартенситных превращений определяли методом дилатометрии. Структуру исследовали с помощью просвечивающей электронной микроскопии.

В результате контрольной обработки была получена смешанная ультрамелкая структура с размерами структурных элементов (зёрен и субзёрен) от 50 до 300 нм и высокой плотностью свободных дислокаций внутри. После ТК450 в сплаве создается смешанная субмикрокристаллическая структура (диаметр зерна 100-150 нм) с небольшими вкраплениями наносубзеренных участков и высокой плотностью дислокаций. Структура, полученная после РКУП+ТК500, более однородна по размеру структурных элементов. Последеформационный отжиг при температуре 450°С уменьшает количество дефектов структуры. РКУП в квазинепрерывном режиме уже за 3 прохода формирует смешанную субмикрокристаллическую и наносубзеренную структуру. Увеличение числа проходов с 3 до 7 приводит к уменьшению среднего размера структурных элементов до 103±5 нм.

Использованные режимы обработки обеспечивают высокие прочностные свойства (s_0,2=760-900 и s_в=850-1200 МПа) и высокие характеристики пластичности (d=24-64%). Высокие значения полностью обратимой деформации (6-9,5%) определяются большой разностью между дислокационным и фазовым пределами текучести (Ds=650-870 МПа).

Литература.

1. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией. / Р.З. Валиев, И.В. Александров // М.: Центр «Интеграция» 2000. 272c.
2. Структурообразование и функциональные свойства сплавов Ti-Ni после интенсивной пластической деформации / Трубицина И.Б. // Москва: НИТУ МИСиС, 2005. с.35-47,88,91.
3. D.Gunderov, D.Lukyanov, E.Prokofiev, A.Churakova, V.Pushin, S.Prokoshkin , V.Stolyarov, R.Valiev. Microstructure and mechanical properties of the SPD-processed TiNi alloys. Materials Science Forum, 2013, v. 738-739, p. 486-490.
4. Khmelevskaya IYu, Prokoshkin SD, Dobatkin SV et al (2003) Structure and properties of severely deformed Ti-Ni-based shape memory alloys. J Phys IV 112:819–822.
5. V. Brailovski, S. Prokoshkin, I. Khmelevskaya, K. Inaekyan, V. Demers, Dobatkin S., Tatyanin E. Structure and properties of the Ti-50.0 at% Ni alloy after strain hardening and nanocrystallizing thermomechanical processing, Mater. Trans. 47 (2006) 795-804.