Формирование ω-фазы высокого давления в системе титан-железо при сдвиговой деформации
Б. Б. Страумалa,b,c,d, А. Р. Кильмаметовb,d, А. А. Мазилкинa,d, А. С. Горнаковаa, О. Б. Фабричнаяe, М. Й. Кригельe, Д. Рафайяe, М. Ф. Булатовf, А. Н. Некрасовg, Б. Барецкиd
aИнститут физики твердого тела РАН, 142432 Черноголовка, Россия
bНаучный центр РАН в Черноголовке, 142432 Черноголовка, Россия
cНациональный исследовательский технологический университет "МИСиС", 119049 Москва, Россия
dInstitute of Nanotechnology, Karlsruhe Institute of Technology, 76344 Eggenstein-Leopoldshafen, Germany
eTU Bergakademie Freiberg, Institute of Materials Science, 09599 Freiberg, Germany
fНаучно-технологический центр уникального приборостроения РАН, 117342 Москва, Россия
gИнститут экспериментальной минералогии РАН, 142432 Черноголовка, Россия
Abstract
В данной работе изучено (α+β)→ω превращение под воздействием
сдвиговой деформации в условиях высокого приложенного давления в сплаве
Ti-4 масс.
(КВД) использовались два исходных состояния сплава, существенно различающихся по
морфологии фаз и концентрации атомов железа в β-фазе. При КВД наступает
стационарное состояние, в котором оба образца содержат ω-фазу высокого давления с
размером зерен около 200 нм и содержанием железа, близким к номинальным 4 масс.
образом, это состояние при КВД эквифинально и не зависит от исходного
структурно-фазового состава образцов. Обнаружено, что под воздействием КВД в
сплавах Ti-4 масс.
в ω-фазу, но и значительный массоперенос атомов легирующего элемента. Анализ
изменения крутящего момента непосредственно в процессе КВД позволил оценить
скорость деформационно-индуцированного массопереноса. Скорость массопереноса на 18-19 порядков
выше скорости обычной термической диффузии при температуре обработки
THPT= 30 °С,
при этом она близка к значениям диффузионного массопереноса при некоторой
повышенной температуре Teff=700-800 °С. Это связано с тем, что КВД повышает
концентрацию дефектов решетки, что в свою очередь эквивалентно повышению
температуры. Подобная комбинация ускоренного массопереноса при КВД и
мартенситного (сдвигового) превращения наблюдалась нами ранее в сплавах Cu-Al-Ni
с памятью формы, однако впервые изучена при формировании ω-фазы высокого
давления в титановых сплавах.