Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 2 2019 126 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вый уровень ИПД включал в себя три операции прессования в пресс-форме с вертикальным ка- налом и двойным симметричным горизонталь- ным каналом одинакового сечения. Заготовка сплава в виде параллелепипеда выдавливалась при нагружении из вертикального канала в два симметричных горизонтальных канала. При этом формировалась новая заготовка в форме параллелепипеда тех же размеров, так как все каналы имели одинаковое поперечное сечение. Второй уровень ИПД – шесть операций много- осевой ковки [28]. При каждой операции прессо- вания и ковки температура находилась в интер- вале 500...400 ºC. Третьим уровнем ИПД была многоходовая прокатка в ручьевых валках при комнатной температуре. Последним для снятия остаточных внутренних напряжений проводился отжиг при 350 °C в течение одного часа. Строение слитков и образцов, полученных СЛС и ИПД, исследовалось на поперечных шли- фах и изломах на металлографическом микро- скопе Carl Zeiss Axio Observer, рентгеновском дифрактометре ДРОН-7 методом рентгено- структурного анализа (РСА), растровом элек- тронном микроскопе LEO EVO50 методами растровой электронной микроскопии (РЭМ) и энергодисперсионного микроанализа (ЭДМА) в ЦКП «НАНОТЕХ», ИФПМ СО РАН, г. Томск. Величину модуля упругости и нанотвердость определяли методом невосстановленного от- печатка при нагрузке на индентор 30 г на при- боре “Nano Hardness Tester” NHT-S-AX-000Х в ЦИСМ ФТИ НИ ТПУ, г. Томск. Результаты и их обсуждение На оптических изображениях поперечного сечения слитка, полученного при малых увели- чениях, на всей поверхности наблюдалось пер- вичное ячеисто-дендритное строение без ярко выраженного градиента структуры (рис. 1, а ). В случае анализа на большем увеличении одно- временносдендритнойструктуройбылизаметны границы полиэдрических зерен (рис. 1, б , в ). В дендритах расстояние между ветвями перво- го порядка равнялось ~700 мкм, второго по- рядка – ~100 мкм; размер зерен находился в интервале 500…1000 мкм [24]. Процесс форми- рования зерен вторичной структуры был связан с затвердеванием расплава, заполняющего ден- дритный каркас. В исследуемом сплаве зерна сформировались не на базе цельного дендрита, а на основе отдельных элементов соседних ден- дритов, объединенных определенным кристал- лографическим соответствием (рис. 1, б ) [9]. Зерна включали в себя части нескольких ориен- тированных дендритов, при этом их размер был близок к размерам дендритов. Размер структур- ных элементов, а именно расстояние между вет- вями дендритов второго порядка, указывает на то, что при кристаллизации слитка скорость ох- лаждения сплава составляет порядка 10 2 ºС/c и кристаллизация слитка проходит в равновесных условиях [9]. По данным РСА (рис. 2), было выявлено, что основной фазой в сплаве является β-фаза (твердый раствор Ti и Nb с ОЦК-решеткой). На Рис. 1. Изображения микроструктуры ( a , б , в ) и результаты ЭДМА ( в ) слитка. На рисунке ( в ) указаны зна- чения концентрации Nb в мас. %, измеренные на поверхности в локальных местах, выделенных белыми точками Fig. 1. Microstructure images ( a , б , в ) and EDMA-results ( в ) of the ingot. At figure ( в ) Nb concentration values are in wt. % measured on the surface in local areas which are marked with white points а б в