автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Текстуры цветных металлов и прецизионные сплавы на их основе

ргг ол

-7 ЛВГ «

На правах рукописи

Хаютин Сергей Германович

ТЕКСТУРЫ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И ПРЕЦИЗИОННЫЕ СПЛАВЫ НА ИХ ОСНОВЕ

специальность N 05.16.01 "Металловедение и термическая обработка металлов"

Автореферат диссертации на соискание ученой;степени доктора технических наук

На правах рукописи

Хаютин Сергей Германович

ТЕКСТУРЫ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И ПРЕЦИЗИОННЫЕ СПЛАВЫ НА ИХ ОСНОВЕ

специальность N 05.16.01 "Металловедение и термическая обработка металлов"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Работа выполнена в Институте сплавов и обработки цветных металлов АО"Институт ЦВЕТМЕТОБРАБОТКА"

Официальные оппоненты:

доктор технических наук . профессор С. З.Бокштейн доктор физико-математических наук , профессор А.Н.Иванов доктор технических наук , профессор М.И.Цыпин

Ведущая организация: Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии

Защита диссертации состоится SOlcmji'Spfi 1995 г. в часов н; заседании специализированного совета Д 053.08.04 при Московски государственном институте стали и сплавов. Адрес института:

117936, Москва, ГСП-1. Ленинский проспект. 4

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского гос дарственного института стали и сплавов. Справки по телефону 236 99

Ученый секретарь специализированного совета кандидат физико-математических наук

доцент Ю.С.Стз

ктуальность исследования

следование текстур в металлах и сплавах ведутся в течение югих лет в разных аспектах, которые можно сгруппировать в три ос-)вных направления. Во-первых, изучение текстуры является мощным 1зическим методом исследования структуры металла, механизма плас-!ческой деформации, рекристаллизации, роста зерна и т.д. Во-вто-ос, разработка материалов с заданной текстурой имеет непосредс-зенное прикладное значение для достижения определенных свойств, ^вствительных к кристаллографической ориентации. Наконец, в-треть-к, текстуру можно рассматривать как своего рода индикатор происхо-ящих при обработке процессов или признак, по которому можно конт-элировать качество металла, стабильность технологии.

Сложивииеся к настоящему времени представления о текстуре метал-ических материалов предполагают существование преимущественной ори-нтировки на двух масштабных уровнях: обычной текстуры -в объеме по-ядка размеров образца (~1 см) и микротекстуры-в обеме, сопоставимом размерами отдельных кристаллитов (=0.01 см). В настоящей работе редлагается дополнить эту иерархию макроскопическим уровнен -расп-1вделением ориентировок в об'еме порядка размеров "единицы" кеталлур-ической продукции - рулона ленты, бухты проволоки и т.п.

В подавляющем большинстве работ первые два уровня расскатриваят-:я изолированно один от другого, а третьему практически не уделялось шимания. Это не позволяет полностью реализовать возможности повышена свойств материалов на основе оптимизации текстуры. Целью настоящей работы является установление связи между текстурой трех названных '.асштабных уровней и разработка новых прецизионных сплавов и тахно-югий на основе новых представлений о текстурообразовании.

Предметом настоящего исследования было формирование текстуры б процессе обработки металла на различных ее стадиях-от горячей

прокатки до заключительной термообработки готовой продукции в связи с созданием прецизионных сплавов цветных металлов с заданными физическими свойствами, а также производственный контроль текстуры. Этс обусловило выбор объектов исследования.

В отношении связи текстуры с микротекстурой характерно влияние двойников деформации и отжига. Двойники-эго элемент структуры, когс рый можно считать модельным для изучения ориентационной связи смеж ных зерен, поскольку они характеризуются жестко заданной разориента цией. Эти эффекты рассмотрены на примерах холодной и горячей прока тки индия (механические двойники)и рекристаллизации хромовой бронзь (двойники отжига) в связи с разработкой сплавов на основе 1п для ультразвуковой аппаратуры и корректировкой технологии производства проката из жаропрочных медных сплавов- Эти об'екты были рассмотрень в качестве модельных. Формирование соответствующих текстур описано в главах 4 и 5.

В отсутствие фиксированной разориентировки предложен статистический способ описания микротекстуры. Объектом исследования послужи ли сплавы серебра в связи с разработкой проводниковых сплавов.

Для электромеханических преобразователей были предложены никелевые магнитострикционные сплавы с оптимальной текстурой. Наконец, исходя из непосредственных производственных задач были разработаны основы промышленного текстурного контроля рулонов ленты-об1екта исследования макротекстуры.

кучная новизна и практическая ценность работы

В работе развита теория и практика разработки прецизионных спла-зв с заданной текстурой и ее непрерывного неразрушающего контроля в роцессе производства. Основу составляют следующие новые научные езультаты, полученные автором.

. Образование текстуры при горячей деформации обусловлено ростом екристаллизованных зерен с преимущественной ориентировкой одновре-енно по отношению ко всем имеющимся структурным элементам, в частости. при прокатке иидия-к матрице и к двойникам деформации.

. Двойники отжига в ГПК металлах образуются за счет контакта неза-исимо растущих зерен взаимно-двойниковой ориентации, принадлежащих >азным текстурным компонентам.

I. Сформулировано представление о ближнем порядке распределения ори-:нтировок в объеме металла как о характеристике мезо- и микротексту->ы. Изменение порядка сопровождается изменением кинетики роста зерен з сплавах серебра.

4. Обнаружено аномально сильное влияние на предел текучести, температуру рекристаллизации и наследственность границ зерен в бинарных твердых растворах на основе никеля. Это поведение сопровождается специфическим влиянием Э! на текстуру рекристаллизации.

5. Предложена модель, согласно которой образование текстуры куба при

отжиге никелевой ленты и подавление ее примесями, прежде всего Ид и Si, обусловлено избирательной сегрегацией разных компонентов сплава и примесей на разных (высокоугловых и малоугловых) границах зерен i торможением этих границ при рекристаллизации и росте зерен.

6. Разработан метод непрерывного неразрушавщего текстурного контрол в металлургическом производстве-непрерывный технологический контрол в линии. На основании проведенных работ сформулировано представлен о макротекстуре-распределении ориентировок в крупных массах металла Предложен анализ макротекстуры методами теории случайных процессов.

7. Изучено соотношение между прочностью и пластичность» ленты в за висимости от технологии производства и соответственно-от текстурног состояния .меди и латуни.

ч

8. Разработаны методики определения ориентировок зерен и текс.тур1 оценки химического состава, толщины покрытий, анализа формы рентг новских линий, напряжений. Предложен метод оптимизации состава п разработке сплава,предусматривающий минимизацию производной искомо свойства по составу.

9. Предложен экспрессный и надежный метод определения температуры рекристаллизации металлов и сплавов по изменению текстуры.

10. На основе перечисленных научных результатов разработаны матер! алы для согласующих слоев УЛЗ на основе индия, магнитострикционны: электромеханических преобразователей на основе никеля, специальны: высокотемпературных проводников и электрических контактов на осно серебра, откорректирована технология производства хромовой бронзы

зработана рентгеновская аппаратура для промышленного текстурного нтроля при от*иге лент в агрегатах непрерывного действия. Метод |едрен на Кировском и Михайловском заводах OUM. Найдены зависимости :*ду текстурой и механическими свойствами, позволяющие контролиро-1ть качество проката on-line.

Экономический эффект создания новых материалов и технологическо-I текстурного контроля составляет от 380 тыс. до 870 тыс.руб. в год i ценах 1989 г.)

На защиту выносятся: . Концепция трех уровней текстуры в металлических материалах: сово-^пность микроскопической, "обычной" и макроскопической текстуры в це-эм характеризует текстуру металлических полуфабрикатов.

Экспериментальные данные: влияние температуры деформации и исходной ориентировки на текстуру рокатанного индия;

влияние легирования и технологии обработки на текстуру и структуру ент на основе никеля и на их механические и магнитные свойства, в ом числе усиление текстуры куба в отохженной никелевой ленте при ле-ировании большинством растворенных элементов и ослабление ее при егировании кремнием;

влияние текстуры лент на упрочнение,эффекты наследственности границ ерен в твердых растворах никеля; влияние легирования и внутреннего окисления на текстуру серебра; корреляция мегду текстурой и механическими свойствами лент на ос-юве меди и алюминия в процессе их отжига;

• одновременное протекание возврата и рекристаллизации в разных мик-

рообьемах-текстурных компонентах сильнодеформированной ленты;

3. Положение о влиянии деформации двойникованием на текстуру индиево! ленты.

4. Гипотеза о природе аномального влияния кремния на текстуру никеля как результате избирательной сегрегации атомов легирующего элемента на границах зерен разного типа.

5. Модель образования двойников отжига как. результата контактов зерен представляющих различные компоненты текстуры.

6. Описание макротекстуры в терминах теории случайных процессов как распределения ориентировок в большой массе металла.

/

7. Различие кинетики возврата и рекристаллизации в микрообъемах, отвечающих разным текстурным компонентам металлической ленты.

8. Разработка прецизионных сплавов с заданными упругими, электрическими и магнитными * свойствами и технологии их производства на основе создания в них оптимальной текстуры.

9. Разработка метода непрерывного промышленного текстурного контроля и аппаратуры для его реализации.

10. Методы определения рекристаллизации, оценки химического состава, толщины покрытий, методические рекомендации относительно установки Ь-фильтра и др.

Результаты диссертационной работы отражены в 74 публикациях,

екпгачая моиогричлао, и иьоЬре(еиийл- Ос.но^иь,..- гюложе: ¡ия и |/е.ь-уль. гати содержатся с следующих работах:

1. О происхождении двойников отжига в металлах и сплавах с ГЦК

решеткой. ФММ, 1970. 29, Н6, 1316-1318.

2. Влияние механического двойникования на текстуру индия. ФММ, 1972,

34, Н1, 149-154. Совместно с В.Я.Токаревым.

3. Рост зерна при отжиге хромовой бронзы. ФММ, 1973, 36, ГЦ, 173-176.

Совместно с И.Г.Равич и В.К.Розенбергом.

4. Механические свойства разбавленных твердых растворов на основе никеля. ФММ, 1980, 49, N1, 158-165. Совместно с И.В.Мещаниновым.

5. Рекристаллизация и рост зерен в никелевых сплавах. ФММ, 1980, 49, N4, 843-849. Совместно с И.В.Мещаниновым к М.В.Корягиной.

6. Влияние обработки на текстуру и свойства никелевой ленты. "Цветные

металлы", 1981, N3, 65-67.

7. О наследственных границах зерен в твердых растворах никеля. Изв. АН СССР, -"Металлы", 1981, N4. 149-152. Совместно с М.В.Корягиной.

8. Разработка новых материалов с заданными свойствами. "Металловедение прецизионных сплаавов на основе цветных металлов". И., 1984, 4-6. Совместно с Т.Ф.Тарасовой.

9. Рентгенографическое определение рекристаллизации в металлах. Зав. лаб.,1987. N3,36-38

10. Влияние состава на текстуру рекристаллизаци сплавов на меднонике-левой основе. "Конструкционные и прециз. сплавы цв.мет." М-,"Металлургия", 1987, с. 68-73. Совместно с И.В.Мещаниновым

11. Промышленный непрерывный - контроль текстуры в производстве латунной ленты. 5 Всес.конф."Текстуры и рекристаллизация мет-в", Уфа, 1987.

с.213. Совместно с Ю.С.Григорьевым. А.А.Евграфовым и др. 12. Continuous Industrial Texture Control of Non-Ferrous Metal Stri ICOTOM-IO, Abstracts. TO CLausthal-Zellerfeld, 1993, p.346. A.I.Kekalo et al.

Материалы работы доложены 4-х Всесоюзных конференциях по тексту рам и рекристаллизации (1970-1991 гг.), на семинарах в МДНТП, на международных конференциях по текстурам (Clausthal, Germany, 1993) по моделированию- деформации (Riso, Denmark, 1994), по прикладной рентгенографии ( Ленинград, НПО "Буревестник", 1987, ЛПИ, 1991, Мое ква МИСиС, 1994) и представлены на симпозиум по механическим свойст вам новых материалов (Beijin, China, 1995).

ИЗУЧЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА определения ориентировок и текстур. Задачи прикладного характера в настоящей работе решались в связи изысканием новых материалов для радио- и электротехники, а также связи с разработкой металлургической технологии. Этим в значительнс мере определялся выбор объектов исследования.

Были изучены текстуры чистых металлов и сплавов на основе ни* ля, меди, серебра и алюминия. Они представляют группу материалов

ГЦК-решеткой в широком диапазоне энергий дефектов упаковки-от -1 до -200 эрг/см2. К ним примыкает индий с гранецентрированной тетрагональной структурой.

Решетка индия с небольшой теграгональностью t=1.08 определяет принципиальные отличия механизма деформации, связанные с очень малой энергией дефектов упаковки в плоскости (101) и большой-в плоскости (111), что обусловливает характер скольжения и двойникования. Это позволяет проследить особенности текстурообразования в зависимости от преобладания обычного для ГЦК металла механизма деформации октаэдри-ческим скольжением или специфического для ГЦТ решетки двойникования в плоскости (101). Горячая деформация индия позволяет выявить некоторые общие для металлов признаки текстурообразования.

Механизм образования текстуры при производстве полуфабрикатов -ленты и проволоки обусловлен образованием и ростом центров рекристаллизации. При этом принципиальную роль играют ориентационные соотношения между соседними зернами и подвижность границ зерен. Формирование кубической текстуры в ленте из ГЦК металла с большой энергией дефектов упаковки - рассмотрено на примере никелевых сплавов. Другой аспект этой проблемы-двойники отжига в ГЦК металлах, зависящие от текстуры и сами в свою очередь сильно влияющие на нее.В связи с этим двойники отжига были нами изучены в сплавах на основе меди: в латуни и хромовой бронзе. Наконец,разориентировка соседних зерен и ее связь со структурой изучена с связи с текстурой сплавов серебра.

В связи с изысканием текстурованных материалов и с задачей , контроля производства нами предложено новое направление в области, пограничной между текстурными исследованиями и неразрушающим контролем материалов, названное нами текстурным контролем. Последний позволил впервые рассмотреть проблему распределения текстуры в больших массах

металла и практически применен к промышленному производству меди, латуни и алюминия.

Таким образом, исследование текстур в сплавах на основе цветных металлов, предпринятое в настоящей работе, охватывает практически весь диапазон материалов с ГЦК решеткой от минимальной (латунь ЛбЗ и серебро) до максимальной (никель и алюминий) энергией дефектов упаковки и проблемы текстур (по преимуществу прикладные) от разработки новых сплавов до производственного контроля.

В настоящей работе были использованы и отчасти развиты некоторые способы определения текстур применительно к разработке новых сплавов а также в связи с решением некоторых специфических задач текстурного контроля и др.

Разработана статистическая металлографическая методика определения текстур и ориентировок, в основном достаточно крупнозернистых об разцов по двойникам отжига (и линиям скольжения), предусматривающая построение гистограмм распределения частоты зерен по углам между две йниками и направлением прокатки либо по углам между двойниками разнь плоскостей двойникования (в одном зерне). Рассчитаны углы для ряде возможных ориентировок в ГЦК-решетке (плоскость двойникования (111)) и в ГЦТ-решетке индия (плоскость двойникования{101)). Предложен прос той и надежный графический способ определения ориентировки отдельны* зерен по двойникам или следам скольжения.

Сделаны методические усовершенствования рентгенографической мете дики, касающиеся автоматизации съемки текстурограмм с использование!-механики стандартного дифрактометра типа ДРОН и приставки типа ГП-2 ГП-14. Для количественного расчета прямой полосной фигуры разработаь программа расчета на ЭЦВМ "Мир-2" объемной доли материала с огдель-

сыпи ориентировками, которые в виде набора обычно встречающихся текстур могут быть заранее введены в память компьютера либо могут быть «йдены путем последовательного перебора индексов (НКМ<иу\/> в определенном порядке от О до N.

Предложен метод "комбинированных полюсных фигур- комбинация обратных и прямых полюсных фигур для быстрого упрощенного определения эсновных ориентировок. На первом этапе определяют кристаллографическую плоскость с наибольшей Рй(с 1-плоскость текстуры. Далее задают необходимый. наклон образца на текстурной приставке, выполняют один-два азимутальных поворота образца и определяют направление прокатки по азимутальным углам текстурных максимумов.

Предложена проверка методов ОПЧ> независимыми магнитными измерениями (совместно с В.А.Займовским, О.В.Самедовым и Г.Я.Лемберским) при измерении количества остаточного аустенита А в стали параллельно с рентгеновским методом гомологических пар с учетом полюсной плотности и магнитным методом. Неучет текстуры приводит к завышенной оценке А в среднем на 4%.

В случае однотипных текстур для их сравнительных количественных характеристик предложены несложные параметрические методы. Так, при съемке "по спирали" текстурограмма (222) отожженной ленты из никелевых и медных сплавов с текстурой {100}<001>+{211><111> содержит две группы максимумов от данных двух ориентировок. При этом возможна относительная оценка интенсивности, например, кубической компоненты по по параметру 21(100)/1х(211).

Для экспрессной сравнительно грубой оценки качества магнитострик-ционной ленты нами предложен осциллографический способ регистрации текстуры (совместно с А.Б.Шварцманом), позволяющий оценить текстуру образца в течение 1-3 мин.

Предложен метод рентгенографического определения рекристаллизации в металлах, основанный на различии текстур деформации и отжига. В кг честве критерия рекристаллизации принимают отношение двух линий, характерных для плоскостей соответствующих текстур. В частности дл* контроля рекристаллизации ленты из ГЦК металла предлагается измерять отиооение 1(200)/1(220), которое как правило резко возрастает при от жиге. Предложенный метод превосходит известные высокой чувствител! ностыо, простотой и и надежностью.

Предложен оригинальный алгоритм апроксимации рентгеновских линиС путем автоматизированного численного подбора параметров их формы.

РОЛЬ ДВОЙНИКОВ В ФОРМИРОВАНИИ ТЕКСТУРЫ ПРОКАТКИ И ОТЖИГА ТЕКСТУРА ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ И МЕХАНИЗМ ДЕФОРМАЦИИ ИНДИЯ

Индий использован как модельный материал для изучения текстуро образования при горячей деформации при комнатной температуре (t пла: ления =156°С) в условиях развитого двойникования.

- Влияние температуры и степени дефорации

Прокатку индия выполняли при температурах 20, -50(-70) и -196° составляющих соответственно 0.7, 0.5 и 0.2 Тпл.После прокатки при 2 в индиевой фольге наблюдаются как правило плоскости текстуры (311) (111). При понижении температуры прокатки с усилением двойниковани растет доля ориентировок (110) и (100).

С ростом обжатия за проход усиливается ориентировка "куба". Пр холодной прокатке сильная текстура (100) возникает уже при суммарно

¡бжатии на 40X и слабо неняегся с его ростом до 8035.

• Текстуры индиевых сплавов.

У чистого индия и сплава 1п-2,5Бп плоскость прокатки в основном ;111). Бп мало влияет на неханизм деформации 1п. Легирование свинцом ми таллием резко усиливает текстуру (100) и (001).Это сопровождает-:я усилением деформационного двойникования.Наиболее сильная текстура ;юо> получена нами при одновременном легировании индия таллием и се->ебром. Текстуру индиевой фольги можно описать идеальными ориентиро-зками (111}<112> + {113)<112>, текстура тройного сплава 1п-Т1-Ад :Ю0}<011>.

- Влияние двойников деформации на текстуру отжига.

Для изучения связи между механизмом деформации и текстурой про-сагывали специально выращенные монокристаллы индия двух ориентировок, эбеспечивающих примерно равные условия скольжения дислокаций, но существенно различный вклад механического двойникования в общую дефор-<ацию:наибольшие приведенные напряжения сдвига в системах скольжения ),892б и 0,8906, в системах двойникования соответственно 0,4306 и ),640б. Далее рассчитывали последовательность изменения ориентировки сристаллов при прокатке в предположении основного вклада скольжения \ отсутствия динамической рекристаллизации в процессе прокатки.

В образцах, где согласно расчету должно идти интенсивное двойни-<ование, наблюдается четко выраженная преимущественная ориентировка. ( В большинстве случаев на лауэграммах выявляется практически одинаковая монокристаллическая картина). В образцах, где согласно расчету цвойникование развито относительно слабо, после прокатки происходит рекристаллизация и образуется поликристалл. Зерна в целом ориентиро-

ваны хаотически.

По-видимому, в отсутствие двойников при рекристаллизации горячекатаного индия образуются и растут центры разных типов,каждый из которых соответствует условию хорошего сопряжения с решеткой исходногс кристалла. В результате образуется поликристалл со слабо выраженноР текстурой (или с ее отсутствием). В присутствии двойников растущие центры рекристаллизации должны одновременно иметь хорошее сопряжение с кристаллом-матрицей и с двойниками деформации. Поэтому реализуете) лишь те немногие зародыши, которые удовлетворяют этому условию.

Описанный эксперимент позволяет об'яснить роль двойников в фо] мировании текстуры, а вместе с тем и влияние легирования на текстур; горячекатаного индия в случаях, когда при этом усиливается двойнико вание (при легировании таллием и свинцом).

Таким образом, текстура рекристаллизации индиевых сплавов опре деляется механизмом деформации. Усиление двойникования при горячей прокатке вследствие легирования индия таллием и свинцом, а также пр снижении температуры прокатки до 77 К приводит к образованию текстуры (100)<011>.Рост рекристаллизованных зерен происходит ориентире ванно. Наличие двойников налагает жесткое ограничение на число пре! почтительных ориентировок: реализуются лишь те ориентировки, которь соответствуют подвижные границы растущих зерен как с матрицей, так с двойниками.

- Разработка сплавов для согласующих слоев УЛЗ.

Индиевую фольгу, применяемую как согласующий слой ультразвук! вых линий задержки, получали прокаткой на прокатном стане дуо п] комнатной температуре в условиях горячей деформации. Фольга име текстуру с плоскостью (311) параллельно плоскости прокатки.

Для обеспечения наибольшей полосы пропускания УЛЗ необходимо высить акустическое сопротивление согласующего слоя путем повышения орости ультразвуковых поперечных волн. Наиболее благоприятным для ого является направление сдвига <100> при направлении распростране-я волны <010> (практически-плоскость текстуры {100}).

Наиболее простым и технологичным способом достижения текстуры с оскостью (100) является оптимальное легирование. Разработан новый лав, содержащий 0.5-1.5% Т1 и 0,5-1% Ад, фольга из которого имеет ¡кстуру (100}<011>. Направление с наибольшей скоростью поперечных 1ЛН <100> составляет с НП угол 45°.

Скорости проперечных волн в тонкой фольге из чистого 1п и сплава 1-Т1-Ад соответственно 935 и 1186 м/с. Таким образом, легирование >зволило увеличить V ультразвука на 25%.

Лучшее акустическое согласование всех трех элементов линии задер-си: пьезопреобразователей (кварц, титанат бария), звукопровода (КС1 др.) и согласующего слоя обеспечивает увеличение полосы пропуска-1Я УЛЗ с 40-45 до 55-60% от несущей частоты (20-30 МгГц), а также гньшие потери (затухание) при отражении от акустических контактов 1 границах разных сред. Сплав на основе индия и способ его примене-ля в качестве согласующего слоя УЛЗ защищены авторскими свидетель-гвами и внедрены в производство.

ТЕКСТУРА РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ И ДВОЙНИКИ ОТЖИГА

войники отжига в ГЦК решетке.

Нами предложена следующая модель двойников отжига. Предполагается, что двойники образуются в результате срастания

двух отдельно растущих зерен, если их взаимная ориентировка случайнс оказалась двойниковой. В отсутствие текстуры вероятность встреч» двух таких зерен очень мала (- 10~4), однако она сильно зависит от текстуры. При некоторых текстурах эта вероятность может быть очень велика, что ведет к увеличению числа двойников, например при текстурах {311)<112>, (211)<111> и др. В частности при текстуре латун! {311)<112> возможны двойники четырех типов соответственно четырем плоскостям дворцникования семейства (111):

(113)[121], {557)[255], (771)[127] и (113)[712]. Первая ориентировка принадлежит тому же семейству ориентировок и той же текстуре, что и матрица. В соответствии с симметрией прокатки текстура отожженной латуни содержит 4 группы зерен с идентичными ориентировками (311)<112>, но с различными положениями плоскостей (111) относитель

4

но плоскости и направления прокатки. Из них можно получить С =6

2

вариантов попарных столкновений (контактов) зерен,причем в 2 случа$ из 6 зерна окажутся во взаимно двойниковом положении друг к flpyrj по одной плоскости (111) из четырех у них совпадает.

Экспериментальная проверка изложенной модели состояла в том, ч? в электронном микроскопе определяли ориентировки двйников и смежно! с ними матрицы. В качестве объекта исследования была выбрана латун! Л68, деформированная прокаткой на 9655 и затем отожженная при 400 г] в течение 15 мин. По рентгеновским данным, текстура состоит из ком понент (311)<112>, (110)<112> и (110)<011>.

Всего было изучено 80 пар "матрица-двойник", из них более б т.е. 80% имели ориентировку "основного" зерна - матрицы по плоскос

110). Двойникование, соответствующее предлагаемой модели: (110)[112] матрица - (110)[552] двойник

(110)[110] матрица - (110)[114] двойник.

Возможны два типа электронограмм: с совпадающими и частично не говпадающими рефлексами от матрицы и двойника в зависимости от плос-ости двойникования. Во всех зернах, ориентированных по плоскости •екстуры (110), были обнаружены только двойники по плоскостям двой-[икования второго типа (электронограммы с раздвоенными рефлексами), >риентировка которых принадлежит одному и тому же семейству плоскос-ей {110}. Таким образом, эти результаты подтверждают нашу гипотезу, :вязывающую образование двойников отжига с непосредственным сраста-

гием двух зерен взаимно двойниковой ориентировки.

I

Двойники отжига в ГЦТ решетке.

Аналогичным образом рассмотрены двойники отжига в ГЦТетрагона-1ьной решетке индия при степени тетрагональности 1=1.08. Двойники >бразуются в системе {101)<101>. Поскольку плоскость двойникования ¡лизка к плоскости симметрии, ориентировки матрицы и двойника либо ючти совпадают либо имеют переставленные первый и третий индексы, [ри этом двойники образуются при срастании зерен либо с близкими ори-;нтировками и принадлежащими одной текстуре, либо с почти симметричными и сходными физически, например, {100}<001> и {001)<100>.

В результате частота двойников мало зависит от текстуры, поско-1ьку при любой текстуре найдется ее двойниковый вариант. При этом [астота двойников непосредственно определяется энергией их границ.

Двойники отжига в сильно текстурованной ленте.

На основе предложенного механизма образования двойников отжигг нами совместно с И.Г.Равич и В.М.Розенбергом рассмотрено образован! грубозернистой структуры в хромовой бронзе. После закалки и холодш прокатки с обжатием 80% и отжига зерна диаметром до 0,5-1,5 мм сод< жат аномально большое число двойников, расположенных под определен! ми углами к направленно прокатки в зависимости от принадлежности з< на к той или иной текстурной компоненте, причем реализуются лишь н< которые из возможных 4-х плоскостей двойникования {111}.

Текстура деформации сплава характеризуется компонентами, cocpi доточенными в смежных полосах деформации двух типов:в полосах I thi {211}<111> и {110}<001>, более слабая в полосах II типа -{110}<112:

После отжига при 1000° в течение 3 с и более образуется текстура рекристаллизации {112}<111> + {113}<211> + {110}<112> + {110)<001>. Зерна с разной структурой по-прежнему сосредоточены в пределах исходных полос, различающихся ориентацией двойников отно сительно осей образца. Анализ распределения числа двойников по уг. к НП показал, что преимущественно образуются двойники, принадлежащ к одной текстуре {113)<112> и расположенные вдоль НП. (При альтерн тивкых моделях ориентация двойников по 4-м вариантам равновероятна Аналогичным образом при других вариантах термообработки возникают двойники отжига при контакте центров рекристаллизации с ориентиров ками {112}<111>: между зернами, принадлежащими к этой текстуре-к к

понентам (112) t111] и (211)[111]- граница двойника под углом 90° к направлению прокатки. При этом рост зерен происходит путем сраст

ия множества зерен обычных размеров по когерентным поверхностям раз-ела. В результате число двойников в одном крупном зерне (в обычном сжимании термина "зерно") во много раз больше, чем в мелком в том г состоянии.

На основании проведенных исследований была откорректирована тех-элогия производства лент из хромовой бронзы на заводе "Красный вы-оржец" (С-Петербург).

ТЕКСТУРА И МИКРОТЕКСТУРА В СЕРЕБРЕ

Разориентировка смежных зерен определяет характер их границ и в 5ычной полиэдрической структуре и связывает мезо- и микротекс'туру макроскопическими свойствами материала.

Размер зерен с переходом от низкотемпературной стадии роста к ысокотемпературной увеличивается скачкообразно; имеются два участка различной температурной зависимостью скорости роста <3з: с малой ажущейся энергией активации (Е=1-Зккал/моль) при низких и с большой Е=9-30 ккал/моль) при высоких температурах.В лентах чистого серебра сплава Ag-0.01Ni-0.01Si этот переход сопровождается характерным зменением типа микроструктуры:крупные колонии мелких зерен с многобеленными внутризеренными двойниками сменяются полиэдрической стру-гурой с двойниками, пересекающими зерно целиком.

Стадиям роста зерен соответствует изменение текстуры и микротек-гуры.Текстура отжига прокатанных лент серебра после отжига при 15030° содержит ориентировки {124)<253> и {110)<110>,при температурах гжига >/600° только ориентировка (110}<110>. В сплаве после отжига эи 200-800° однокомпонентная текстура (124)<253>.

В качестве характеристики микро- и кезотекстуры предлагается па-1метр типа ближнего порядка: относительная доля зерен разных ориен-

тировок среди ближайших соседей зерна данной ориентировки, в простер шеи случае доля принадлежащих имеющейся текстуре и случайно ориентированных зерен.

Металлографические измерения ориентировки отдельных зерен выше скачка <3з свидетельствуют об отсутствии порядка в расположении зере1 различных ориентации: распределение зерен по ориентировкам случайно При отжиге ниже 400°С в серебре и ниже 600°С в сплаве существует "ближний порядок" ориентировок, или мезотекстура г ориентировка смежных зерен либо близка, либо симметрична. В серебре изменение текстуры влечет также изменение мезотекстуры и соответственно-струк-туры границ зерен и их подвижности. В сплаве текстура номинально Н( меняется, но изменяется ее рассеяние. При этом первоначальное распр< деление зерен меняется от упорядоченного к случайному.

Рост зерен коррелирует с изменением механических свойств-сопро вождается падением пластичности. Этот эффект представляет практичес кий интерес. Исследования были реализованы при создании сплавов для высокотемпературных проводников.

ФОРМИРОВАНИЕ ТЕКСТУРЫ КУБА В ОТОЖЖЕННОЙ ЛЕНТЕ НА НИКЕЛЕВОЙ ОСНОВЕ

Образование кубической текстуры в сильнодеформированной ленте из металла с большой энергией дефектов упаковки представляет модель взаимосвязи между микротекстурой и текстурой, и в то же время-серье эную проблему прикладного характера, в частности для создания магни тострикционных сплавов.

Текстура ленты из никеля и бинарных сплавов на его основе.

При деформации свыше 50% в ленте из технического никеля НП-2 армируется текстура прокатки с основными компонентами {110)<112>, 211)<111> и {531)<231>. После отжига текстура ленты состоит из двух :новных идеальных ориентировок (100)<001>+{211)<111>, а ее развитие писывается линейной моделью

Т=Х1(100)/XI(211)=9.9-0.008И+0.025е-0.004412 , .е. кубическая компонента текстуры усиливается с ростом деформации (%) при прокатке и с понижением температур промежуточного 11 и окон-ательного 12 отжигов.

Текстура отожженной ленты из никеля вакуумнойСплавки состоит из эмпонент {100}<001> и (310)<001>, относительно слабой компоненты 221}<122>, связанной с двойниками отжига, а также (иногда) очень чабой {211}<111?. Кубическая составляющая значительно сильнее, чем НП2; текстура мало меняется при отжиге до 700°, а с дальнейшим эвышением 1о резко ослабевает. Кубическая коммпонента усиливается с эстом е и при е>95% становится доминирующей (при 1отж.<700°).

Текстура и магнитострикция никелевых сплавов.

Текстуру и магнитные свойства лент из сплавов на основе никеля зучали в нескольких кампаниях плавок: при относительно большом (1£) и при малом (0,1%) содержании добавок: Си, Тз., А1, Мп, э, Мд, гг. Опробована индукционная плавка в вакууме, в атмосфере Аг под различными покровными флюсами.

Текстуры прокатки ленты при обжатии 95% практически одинаковы: у летого никеля и всех исследованных сплавов -{211}<111>+ {110}<112>,

наибольшая полюсная плотность соответствует текстуре {521)<123>. После отжига лент при 600-800° большинство сплавов имели сильную кубическую текстуру.

Добавки 31, Мд и гг усиливают ориентировку, близкую к (211)<111: и заметно ослабляют текстуру куба. Это касается также никеля, переплавленном под покровным флюсом из стекла. Практически все раствори мые в твердом состоянии легирующие элементы, за исключением 31, уси ливают текстуру куба.

В многокомпонентных малолегированных сплавах влияние отдельны легирующих элементов на текстуру отожженной ленты такое же, как и двойных.

-----Предложена следующая модель влияния легирования на текстуру

льнодеформированной ленты из сплавов на основе ГЦК мателла.

Влияние легирования на интенсивность кубической текстуры определяется избирательным ростом тех или иных центров рекристаллизацж Преимущественный рост "кубических" центров сопровождается образова нием мало- и среднеугловых зерен вследствие симметрии данной орие| тировки. Рост центров прочих ориентировок в общем сопровождается к грацией и образованием "общих" границ зерен. Влияние легирования н текстуру отжига определяется тем, какие из этих границ сильнее тор мозятся примесяи и добавками.

При изучении текстурообразования в лентах из никелевых сплав исследовали влияние легирования на температуру рекристаллизации и механические свойства,имея в виду, что одновременное влияние добаЕ на эти параметры в своей основе может иметь сходную природу, обус/ вленную взаимодействием с дефектами кристаллической решетки и пр.

_Рекристаллизация и рост зерен в твердых растворах никеля.

Исследовали рекристаллизацию и рост зерен в твердых растворах при наличии и в отсутствие текстуры - после прокатки с суммарной холодной деформацией 95 и 50%. Одновременно определяли изменение периода решетки при легировании, по изменению периода решетки судили об искажениях вокруг примесных атомов.

Тр в целом растет с ростом атомного размерного фактора 5тр(5г). При этом сильное отклонение от монотонных кривых представляют сплавы никель-кремний: увеличивает Тр сильнее, чем можно ожидать.исходя из величины 5г(Ы1-б1).

Независимо от степени деформации наибольший рост Тр наблюдается при легировании Шэ, наименьший - при легировании Со и Си. На рост зерен сильное влияние оказывает текстура. До тех.пор, пока в сильно деформированном (исходном) материале сохраняется текстура куба,зерно растет как правило слабо ("текстурное торможение роста"). По достижении некоторой температуры происходит резкий рост зерна, сопровождающийся исчезновением или резким ослаблением текстуры. В отсутствие текстуры рекристаллизации скачкообразный рост зерен не наблюдается.

По своему влиянию на рост зерна все легирующие элементы, включая кремний, располагаются в точном соответствии с изменением периода решетки твердого раствора.

Влияние легирования на Тр обусловлено взаимодействием с дислокациями и субграницами. Для большинства элементов, за исключением 31, величина 5тр хорошо соответствует упругому взаимодействию связанному с различием атомных прадиусов в растворе. Аномальное влияние добавок кремния на Тр можно объяснить сегрегацией атомов кремния на дислокациях и субграницах за счет электронного взаимодействия вследствие резкого снижения энергии дефектов упаковки в никеле, что затрудняет

перераспределение дислокаций при нагреве, необходимое для формирования центров рекристаллизации.

При росте зерен преобладает упругое взаимодействие с высокоугловыми границами, а оно для Si мало вследствие малости е. В результат« торможение дислокаций и малоугловых границ при легировании кремнием, вероятно, гораздо сильнее, чем торможение высокоугловых границ.

----Влияние легирования на наследственность границ зерен.

С эффектами рекристаллизации и роста зерен в связи с их влияние! на текстуру тесно связана наследственность границ зерен в тверды: растворах никеля.

В связи с этим изучена наследственность границ зерен в тверды: растворах никеля с Si, Mn, ЫЬ и Со концентрацией 1-6 ат.%, а также i НП2. Полосы этих сплавов были получены двукратной холодной прокатко] с первой суммарной деформацией 95 и 50%, промежуточным отжигом npi двух температурах - на 50 и на 300° превышающих Тр и окончательно! прокаткой с суммарной деформацией 50%. Окончательный отжиг пр: Тр+(25-100)°.

После промежуточного отжига сплавы, деформированные на 955£,имел более или менее сильную текстуру (100)<001>. После конечной прокатк с обжатием 50% и заключительного отжига текстура всех сплавов относ тельно слаба.Обнаружены два варианта наследственности.В НП2 и сплав Ni-l%Si с исходной (перед последней прокаткой) текстурой куба после окончательного отжига почти равноосная сетка наследственных грани соответствует малоугловым границам зерен в исходной структуре.

В сплавах никеля с ISSNb и 6% Si при обоих вариантах обработк наблюдаются отдельные фрагменты наследственных границ, связанные с исходными "литыми" границами. Все наследственные границы являйте

[алоугловыми дислокационными границами.

Наследственность связана с закреплением примесями "старых" гра-шц. Границы зерен в литом состоянии в наибольшей степени обогащены 1Томами ЛЬ и 31, наиболее склонными к межкристаллитной ликвации. Со 1 Мп практически не дают ликвации и соответственно не вызывают нас-тедственности литой структуры.

Адсорбция примесей на границах, образующихся при рекристаллиза-дии и росте зерен, растет с увеличением разности атомных радиусов примеси и основы. Почти равноосные "точечные" границы, унаследованные от структуры на стадии промежуточного отжига, связаны с текстурой и с мезотекстурой на этой стадии. Мезотекстура обусловливает ра-зориентровку соседних зерен и, следовательно, структуру границ. При наличии текстуры куба большинство зерен с ориентировкой {100}<001> образуют друг с другом границы с углом разориентировки порядка угла рассеяния текстуры: 5-10° . В отсутствие текстуры практически все границы высокоугловые и определяются спектром случайных разориенти-ровок. Предпочтительная стабилизация атомами кремния мало- и средне-угловых границ по сравнению с высокоугловыми свидетельствует о преимущественной сегрегации этих атомов на первых. Можно полагать, что эффект наследственности в НП2 обусловлен в значительной мере наличием в нем 0,05-0,1%

-----Текстура прокатки и отжига сплавов на медноникелевой основе.

Поскольку в двойной системе никель-медь э.д.у. изменяется довольно сильно (от 120-200 до 40-80 эрг/см2), а.текстура проката практически одинакова, можно ожидать, что дополнительное легирование третьими элементами будет сказываться по-разному в зависимости от состава основы.

Были изучены сплавы-твердые растворы Си-(и-А1 и Си-Ы1-Б1 при соотношениях Си/Ыз.: 1:1 и 1:3 и содержании А1 и 0,5, 3 и 6 ат.%. Аукционной печи в атмосфере аргона; определены их текстуры, периоды решетки и вероятность дефектов упаковки.

Все сплавы имели практически двухкомпонентную текстуру деформации {110}<112>+{211)<111>. Если ослабляет кубическую текстуру I любой матрице- от чистого никеля до чистой меди, то влияние А1 зависит от состава матрицы: при введении его в чистый Ш текстура усиливается вплоть до очень большой концентрации (85= А1). При содержании меди 25-50% влияние А1 немонотонно. В общем с ростом содержания Си I матрице текстура куба отожженной ленты сохраняется.

Изменение состава матрицы приводит к заметному изменению упругогс взаимодействия атомов примесей (А1 и Бз.) с дефектами решетки-дислок; циями и границами зерен. Поскольку атомный радиус Иат.а 1>Еат.си>кн 1 с увеличением содержания Си (с ростом периода решетки матрицы) упру гое взаимодействие атомов А1 с дефектами решетки уменьшается. Наобо рот, упругое взаимодействие атомов растет с изменением состав;

матрицы от N1 к Си.

Как та'к и А1 уменьшают э.д.у. и увеличивают их вероятность в соответствующих трехкомпонентных сплавах Ы1-Си-Ме. При этом текст ра отжига при равной э.д.у. обусловлена величиной упругих искажений вокруг примесных атомов: чем они выше, тем сильнее текстуа куба. По экспериментальным данным были оценены параметры взаимодействия атом атомов и А1 с границами зерен разного типа -высоко- и малоугловы "Упругую часть" считали примерно одинаковой для г.з. обоих типов, для малоугловых оценивали, кроме того, их обогащение, вызванное эле тронным взаимодействием, по аналогии с дефектами упаковки.

Отсюда с учетом известных значений о и о для меди и ее твердых

створов получили оценки ау/с1с=К/а*аа/ас. Результаты расчетов иведены в таблице 1. .

блица 1. Обогащение границ зерен примесяни за счет сегрегации упругой и химической природы

|состав 1

|основы 5с /5с |

1 упр хим| 1

1 1 А1 1 | 1

|никель >7 1 0,1 1

|Ш/25Си 0,45 1 0,111

|N1/50Си 0,06 1 1

|медь(ли- 0,85 1 0,751

1 тер.дан) 1 1

Соотношение величин 5С /бс качественно соответствует предло-;енной модели влияния легирования на текстуру отжига ленты, исходя-1ей из соотношения взаимодействий легирующего элемента с мало- и вы-:окоугловыми границами зерен. В самом деле, для каждого состава мат-зицы т.к. тем сильнее, чем больше это отношение. Так, в никеле этот тараметр при введении в него А1 больше, чем при введении соотве-

тственно текстура куба у Ы1-А1 сильнее, а у N1.-31 слабее, чем у N1. 1аоборот, ослабление текстуры меди под влиянием А1 и имеет один порядок, что соответствует близким величинам бсупр/бсх„м .

------Механические свойства твердых растворов никеля.

Механические свойства малолегированных никелевых сплавов представляют интерес как в чисто прикладном отношении при разработке маг-нитострикционных материалов, так и в качестве инструмента изучения взаимодействия добавок с дефектами решетки и границами зерен в связи с исследованием механизма текстурообразования.

Изучены твердые растворы никеля с медью, кремнием, титаном, алюминием, марганцем и ниобием в виде лент, прокатанных с обжатием 50 и 95%. Измеряли предел текучести при остаточной деформации 0,2% и рассчитывали параметры уравнения Х-П. На кривых деформации сплавов никеля с 0,6 и 1,2% Nb и с 4% Мп наблюдалась площадка текучести после отжига при 800 и 900°, у сплава с 2% Si-после отжига при 600°.

Добавки Si, Мп и А1 заметно повышают бо. При очень большом содержании А1(8%) и Nb(1,2%), т.е. при очень сильном упрочнении Ку в текстурованном состоянии Кт заметно меньше, чем в бестекстурном Кбт, а в сплавах с кремнием (до 2%), наоборот, КтЖбт. Ниобий наиболее сильно повышает бо и Ку. В чистом Ni бо не отличается значимо от нул в пределах ошибки (не превышает 10 МПа), Ку=10 Н/мм3/2. С ростом концентрации Si величина Ку в текстурованном состоянии растет гораздо сильнее, чем в бестекстурном, где он практически не меняется. Твердость никелевых сплавов возрастает при легировании в той же последовательности, что и предел текучести.

В целом упрочнение тем сильнее, чем больше деформация кристаллической решетки, связанная с различием атомных радиусов 5г/г. Это относится как непосредственно к 6s и Н, так и к константам бо и Ку. Исключение из этой закономерности представляет упрочнение при легировании кремнием: вызванные им упругие искажения по абсолютной вели-

ине меньше, чем при легировании медыо, тогда как упрочнение значимо выделяется" из общей зависимости. О закреплении дислокаций атомами ремния свидетельствует также наличие площадки текучести на кривых еформации в мелкозернистом сплаве. По степени упрочнения сравним алюминием и марганцем, у которых величина о намного больше.

Из представленных данных можно заключить, что в сплавах :ущественно упрочнение, обусловленное неупругим взаимодействием 1Томов кремния с дислокациями.

Таким образом, вся совокупность представленных данных о влиянии 1егирования на структуру и механические свойства твердых растворов шкеля позволяют заключить следующее:

-формирование текстуры отжига определяется взаимодействием границ ;убзерен (центров рекристаллизации) и растущих зерен с примесными »томами; атомы Ба, преимущественно сегрегирующие на малоугловых границах, подавляют текстуру куба. Это подтверждается характерными эффектами наследственности границ зерен, а также упрочнением твердых растворов.

Зависимость текстуры отжига от разориентировки центров рекристаллизации есть проявление эффекта микротекстуры и ее влияния на текстуру ленты.

Разработка магнитострикционных сплавов

Основная задача при изыскании сплавов для магнитострикционных электромеханических преобразователей: обеспечить сочетание большой магнитострикции, малой магнитной анизотропии, высоких механических и антикоррозионных свойств. При этом два основных параметра: магнито-стрикция насыщения Х3 и коэффициент электромеханической связи к в

совокупности характеризуют достижимую мощность вибратора и его акустический кпд.

Магнитострикция X никеля и никелевых сплавов имеет резко выраженную кристаллографическую анизотропию. На основе известной ориента-ционной зависимости X и модуля Юнга Е нами получено выражение для механической энергии при намагничивании:

3/2 X!00(Ха/-1/3)4- Хш щга.3г

V = 1/2 Хг*Е=-----------------------------

Яц- гСБц-Б^ -1/2844) Еа^

где Й!! , 84 2 и -упругие постоянные, Хюо и 1ш константы маг-нистрикции, СС1 3-направляющие косинусы.

Энергия упругой деформации и механическая работа, совершаемая при намагничивании, максимальна в направлении <100>. Применяемая до сих пор никелевая лента марки НП2 или рекомендуемая лента американского производства И1ске1-200 и др. практически не имеют текстуры и обладают стрикцией насыщения _35*10~°. Для получения максимальной магнито-стрикции необходимо создать в поликристаллической ленте текстуру с направлениенм <100> вдоль прокатки ( в направлении намагничивания). Эффективным способом повышения коэффициента связи к является легирование кобальтом (около 4%).

Изучены магнитные свойства никелевых сплавов, включая магнито-стрикцию насыщения и магнитную кристаллическую анизотропию. Влияние растворимых и нерастворимых элементов на магнитострикцию различно: первые влияют на нее за счет изменения кристаллических констант и изменения текстуры, а последние лишь за счет текстуры ленты.

Все без исключения легирующие элементы в большей или меньшей

тепени снижают магнитострикцию.Влияние добавок Си и Со в количестве ,5% и более на уровне 1*10~б/ат.%. Промежуточное положение занимают п и Cr: 5XS~3-3,5*10-е/ат.%. Наконец, Ti, Nb и Мо наиболее сильно меньшают стрикцию 5Х3~6-8*10~6/ат.Х.Все эти элементы не оказывают ущественного вляния на характер текстуры отожженной ленты,за исклю-ением Nb при его сравнительно большом содержании (~1%) .

Кремний значительно ослабляет кубическую текстуру и резко снижает агнитострикцию. Очевидно, начальное резкое падение Xs обусловлено слаблением кубической компоненты текстуры, а при [Si]>155 дальнейшее зменение Xs отражает уменьшением констант.В бестекстурном состоянии ожно оценить 5XS~3*10~5/ат.%, что, видимо, соответствует 5XS=4-,5*10_б/ат.% в направлении <100>.

Не растворимые в твердом состоянии элементы Мд и Zr резко ослаб-яют кубическую текстуру, что приводит к уменьшению стрикции. Так, ,1% Мд снижает Xs до -40*10~6, а влияние Zr еще сильнее. При этом х влияние на константы магнитострикции, естественно, ничтожно виду крайне малой растворимости.

Для достижения сильной кубической текстуры при возможно малом нижении магнитострикционных констант наиболее перспективны добавки 'и и Мп, которые достаточно надежно стабилизируют текстуру куба в тожженной ленте и минимально снижают магнитострикцию в направлении :100>.

Текстура куба должна быть устойчива при нагреве ленты до 800-900° ;ля оксидирования поверхности ленты и уменьшения потерь на вихревые ■оки. При этом концентрация легирующих компонентов в сплаве

юлжна быть достаточно мала для сохранения достаточно большой магни-острикции.

Основной практической задачей раздела является разработка магни-

тострикционных лент на основе никеля для электровибробуров, гидроакустики и ультразвуковой технологии. Эти задачи охватывают область частот от сотен герц до 10 кГц. Соответственно к сплавам для низкочастотных преобразователей предъявляется в основном требование высокой магнитострикции, а к сплавам для средне- и высокочастотных-это должно сочетаться с мглой магнитной анизотропией.

На основе данных по текстуре никеля разработан режим производства магнитострикционкой ленты из никеля марки НП-2 на Кольчугинском з-де ОЦМ.Создание кристаллографической текстуры {100}<001> как одной из основных текстурных компонент за счет увеличения степени деформации ленты из технического никеля НП2 позволяет в ограниченных пределах увеличить магнитострикцию насыщения до -40-42*10~6. Отжиг на воздухе и происходящее при этом окисление создает растягивающие напряжения и повышает стрикцию до -42-48*10"6,тогда как собственно стри-кция (после удаления оксидной пленки) падает вследствие ослабления кубической компоненты текстуры до 35-30*10"6.Дальнейшее увеличение деформации сравнительно мало повышает стрикцию.

Сравнительные характеристики лент из технического и чистого никеля представлены в табл. 2.

Сильная кубическая текстура в чистом никеле обеспечивает большую магнитострикцию, которая, однако, неустойчива при нагреве.

Полученные результаты позволяют обоснованно перейти к изыскании магнитострикционных сплавов. Для большинства применений базой должнг быть система Ш-4%Со с миниальной магнитной кристаллической анизотрс пией.В сплав должна быть введена добавка, стабилизирующая кубическун текстуру при высокотемпературном отжиге и подавляющая вторичную рекристаллизацию. Из возожных вариантов выбраны такие элементы,которые

з умеренном <~1%) количестве не слишком сильно уменьшают константы «агнитострикции и по возможности повышают электросопротивление.

Таблица 2.. Влияние вакуумного отжига на магнитострикцию ленты

Материал Iстепень де- | Температура отжига. °.С |

Iформации при] f

I прокатке,% | 1 1 700 800 900 1 1000 1 | 1100 | 1200| 1 1 1

1П-2 1 47 | 35,6 35 34,7 1 1 1.1

1 84 | 39,7 37 35,2 1 1 31 | 30 |

т-о 1 95 | 1 1 53 45 44 40 ' 1 1 1 36,51 1 1 1

Предложены критерии выбора легирующих элементов, в качестве которых приняты комбинации 2-4 основных свойств, в частности параметр

1 dp dX| .

А=|—/--I Idc dc|

- Сплав для низкочастотных магнитострикторов.

Для электровибробуровых установок с низкой частотой и повышений тепературой эксплуатациии предложен сплав, не содержащий Со. Его состав (вес.%): марганец 0,5-1,5,

чедь 0,2-1,

гитан 0,05-0,5,

чикель - остальное. Сплаву присвоена марка НМГТ1.

Рекристаллизация ленты при 500-550° С сопровождается достиже-

нием практически максимально возможной магнитострикции, обусловленной кубической текстурой. Упругое растяжение увеличивает стрикцию до -70*10~е. Магнитострикция сплава превышает стрикцию НП2 во всех полях намагничивания: отжиг на воздухе при 800 и 900° обеспечивает магнитострикцию соответственно -51» и -55*10"6. (При аналогичном отжиге никеля НП2 после прокатки с деформацией 84% составляет соответственно 43* и 48,5*10~б).

------ Сплавы для ультразвуковых преобразователей.

Рассмотрены сплавы двух систем: N1-Со-Мп и Ш-Со-Я, состав которых оптимизировали на основе математического моделирования. На серии сплавов Нд.-Со-Мп измерена энергия магнитной ' кристаллической анизотропии Еан. Зависимость Еан от состава проходит через Еан=0 вблизи 4% Со. В трехкомпонентной системе Ш-Со-Мп результаты измере ния Еан(С1) представлены выражением

Еан*10~3=-49,4+16,7[Со]+14,6[Мп]-2,5[Со][Мп]-1,1[Со]2-1,3[Мп]2 Из уравнения получены оценки погрешностей, связанных со случайным колебаниями состава:

<1Еан/с1[Со] =16,7—2,5 [Мп] — 2 , 2[Со] ; с1Еан/с1[Мп]=14 ,6-2, 5[Со] - 2 ,6[Мп] .

Состав сплава рассчитан из следующих требований: Хз=45х10~б, |Еан|<5х103 (т.е. минимум на порядок меньше, чем у чистого никеля) В то же время необходимо повысить устойчивость Еан. Одновременной выполнению указанных условий относительно величин Х3 и |Еан| отвеча ет состав 3,5% Со, 1% Мп, М-остальное. Этому составу соответствует высокая устойчивость анизотропии по отношению к возможным технолог ческим колебаниям состава: Е'=7х103 эрг/см3/%, что примерно втрое меньше, чем вблизи чистого N1. Данный состав зафиксирован в техниче

ских условиях на ленту из сплава НКоМц 4-1.

Кубическая текстура в отожженной ленте, обеспечивающая максимальную магнитострикцию'в направлениях прокатки, в поперечном и в нормальном к поверхности ленты, одновременно приводит к минимальной скорости звука в этих же направлениях, совпадающих с <100>. Это позволяет контролировать качество ленты по модулю нормальной упругости Е. Нами показано, что Х3 и Е хорошо коррелируют, их связь определяется зависимостью: Х8х10б = 67-0,15 Е, где Е - в ГПа. Согласно действующим техническим условиям на ленту последняя должна иметь в отожженном состоянии Е<150 ГПа.

Магнитострикционный материал для высокочастотных ультразвуковых преобразователей должен иметь повышенное сопротивление. Исходя из этого нами предложен сплав Ыз.-Со-И, подробное исследование которого здесь не приводится. Он может быть эффективно применен для производства ультразвуковых ванн промывки, очистки и т.д. Сравнительные свойства сплавов НКоц 4-1, НКоВо 3-3 и НП2 приведены в таблицеЗ.

Таблица 3 • Свойства магнитострикционной ленты

Марка сплава

,2

б0 г .кг/мм' (после отжига при 800)

*10

р

мком *см

коэф. связи к

НКоВо 3-3

НКоМц4-1

НП2

12 9 8

42 45 35

15,5 12 8

0.40 0.40 0. 27

X

я

---- Влияние текстуры на анизотропию некоторых свойств.

-----Анизотропия пластичности текстурованной ленты.

В связи с разработкой кагнитострикционных,материалов изучена анизотропия механических свойств отожженной ленты из сплава Ых-Со-Мп с сильной текстурой куба и изменение текстуры в процессе испытания.

После растяжения текстура продольных образцов практически не изменилась. С удалением оси растяжения от НП растет рассеяние текстуры после дефорнации, конечная ориентировка удаляется от (100)<001> а ось растяжения перемещается в центр стереографического треугольника. Пластичность растет с удалением конечной текстуры от симметричного положения.

Направлению наибольшего удлинения соответствует минимальное число систем скольжения в "среднем" на протяжении всего испытания. Предполагается, что при этом уменьшается интенсивность динамического возврата. Это ведет к росту пластичности вследствие условия с1б/с1е>б.

----Анизотропия электросопротивления.

Анизотропия электросопротивления холоднодеформированной -ленты из металла с куб'ической решеткой обусловлена анизотропным распределением дислокаций и связанных с ними дефектов упаковки. В модельном материале-ленте из сплава Си-15 ат% А1 разница р вдоль (II) и попе-рек(_1_) направления прокатки около 10%, причем р_1_<ри (совместно с Н.П.Горленко и Э.Н.Спектор).

Интенсивность рассеяния электронов в разных направлениях измерения р, например, вдоль и поперек направления прокатки, определяется средним расстоянием между соседними параллельными плоскостями скольжения данной системы в этих направлениях.Это расстояние обратно

пропорционально sin5, 5-угол между (hkl) и направлением измерения р, следовательно р растет с sin5.

При прокатке сплава Cu+15% Al образуется текстура (011)[112] с направлением вдоль прокатки [112], поперек-[111]. При этом основными действующими плоскостями скольжения являются

(111) и (111) и дефекты упаковки расположены по преимуществу в них. Соответствующие значения |sin5l 0.33 и 0.48. Разность р в двух направлениях бр= p_l_-pil=pd(sin 5_I_-sin 5ll). В процессе возврата рд падает и анизотропия р исчезает.

Аналогичная оценка, сделанная для никеля с текстурой холодной прокатки {531)<211>, подтверждает предложенное объяснение: для никеля sin5_l_>sinóll и p_l_>pil. То же касается НКоМц 4-1.

- Разработка технологии производства магнитострикционной ленты.

Основная задача технологического процесса при изготовлении магнитострикционной ленты-обеспечение кубической текстуры в отожженном состоянии. Один аспект решения данной задачи состоит в обеспечении наобходимого состава; другим условием является обеспечение оптимальной технологии плавки,прокатки, отжига.

При том или ином способе выплавки практически существенно содержание примесей, в том числе технологических добавок-раскислите-лей и т.п. Обычно принятые раскислители и десульфураторы при плавке Ni- Mg и Si ослабляют текстуру куба в отожженной ленте.

Нами разработана технология открытой плавки. Показано, что покровный флюс и раскисление оказывают сильное влияние на состав сплава . Предложено раскисление алюминием при плавке под фторидным флюсом АНФ6. Такая технология обеспечивает достаточную чистоту сплава

по вредным примесям, подавляющим текстуру куба. Если объем производства невелик, то наиболее надежным решением является вакуумная плавка. При этом надежное раскисление обеспечивается углеродом в количестве 0,03-0,05%. Такая технология применена при получении сплавов НКоМц 4-1 и НКоВо 3-3.

Далее, разработана технология получения ленты с текстурой куба в отожженном состоянии с двукратной холодной деформацией.Рассмотрены два варианта такого процесса: а)с большой (-90%) степенью деформации перед отжигом и "на выход"; б)с неполным промежуточным отжигом после большой (80-90%) деформации при первой холодной прокатке и умеренной деформацией при второй прокатке.Предполагаемый механизм стабилизации текстуры куба связан в последнем случае с тем, что при отжиге образуются центры рекристаллизации кубической ориентировки в окружении деформированной матрицы. При последующей деформации 30-50% их ориентировка мало меняется. При этом возникает структура, в которой сравнительно слабо деформированные зерна с симметричной кубической ориентировкой в окружении сильно деформированных при последующем отжиге могут стать зародышами рекристаллизации.

Применительно к заключительному отжигу ленты предложена ступенчатая термообработка; на первой ступени длительным отжигом в интервале рекристаллизации формируется устойчивая текстура куба либо "кубические" центры рекристаллизации, после чего металл нагревают до технологически необходимой температуры. Практически для сплава НКоМи 4-1 после холодной прокатки с деформацией 90-95% tl=500-600 0 , t2=750-800°. В рулонах с невысокой интенсивностью текстуры куба ступенчатый отжиг позволяет на 5-10% повысить магнитострикцию ленты и снизить модуль Юнга.

Изложенный в настоящей главе материал позволяет сформулировать :ледующуп идею текстурообразования при рекристаллизации.

Предполагается, что влияние легирования на текстуру рекристалли-1ации определяется соотношением упругого и неупругого взаимодействия 1егирующих атомов с кристаллической решеткой и границами зерен раст-юрителя: если превалирует упругое взаимодействие (Мп, Си, И и др.)-, :о текстура куба усиливается, в противном случае (Эл.) ослабляется.

На основе выполненных исследований разработаны эффективные магни--острикционные сплавы для электромеханических преобразователей низкой I высокой частоты и технология производства магнитострикционной ленты 13 них. Сплавы внедрены в производство, разработана техническая доку-(ентация. Сплавы использованы для создания электровибрационных буров, ■идроакустических систем, устройств ультразвуковой технологии и меди-1инского ультразвукового инструмента.

МАКРОТЕКСТУРА И НЕПРЕРЫВНЫЙ ПРОМЫШЛЕННЫЙ КОНТРОЛЬ ТЕКСТУРЫ.

Нами предложен экспрессный контроль текстуры полуфабрикатов, основанный на непрерывном измерении интенсивности в двух рентгенов-:ких дифракционных линий. В ГЦК-металле обычная текстура прокатки 1енты (110}<112>+{211)<111>+{531)<213> при рекристаллизации сменяется текстурой отжига {100)<001>+{311)<112>. При отжиге сильно деформированного металла соотношение интенсивностей соответствующих двух текстурных максимумов или двух линий изменяется на 1-3 порядка величины. В частности, рекристаллизация латуни сопровождается резким усилением линий (200) и (311) и ослаблением (220).Это сопровождается изменением твердости и предела прочности не более чем в 2-2,5 раза.

Рассмотрены различные комбинации измеряемых дифракционных линий и текстурных максимумов, среди которых найден ряд статистически равноценных параметров, коррелирующих с изменением свойств. Выбор конкретного параметра текстуры обусловлен конструктивными решениями при разработке оборудования.В качестве простейшего и надежного параметра текстуры предложено отношение Т=1200/1220, причем линия (200) измеря ется в ОС-, (220)-в ß-излучении. При протяжном отжиге медных и латунных лент практически все механические свойства хорошо апроксимируютс линейными уравнениям типа бв=А+ВТ. В частности, при непрерывном отжиге ленты толщиной 0.22 мм из латуни Л90 (лабораторные измерения): бв(МПа)=426-57,б*ЬпТ, коэф. корреляции г=-0,96, ост. отклонение 15; Аналогично

60,2(МПа)=381-80.6*LnT, г=-0,9б, Soct.=21 = 18,7 + 9,3*LnT, г= 0,90, S ост.=3,7

Во всех диапазонах изменения механических свойств наблюдается их очень жесткая корреляция с текстурой, а остаточное отклонение экспериментальных величин от уравнения регрессии намного меньше диапазона изменения прочности и пластичности и практически совпадает с ошибкой механических испытаний.

Аналогичные результаты получены на большой группе материалов, включая медь, Л90, Л63, Л68 разных типоразмеров, изготовленных по различным технологическим схемам при отжиге как в лабораторных уело виях-в соляной ванне и в муфельных печах, так и в промышленных термических агрегатах-на установках индукционного нагрева, струйного нагрева в печи сопротивления (линия Эртей) и агрегате непрерывного отжига (AHO) на контактном ролике.

Текстуры холодной прокатки и отжига лент из латуни марок ЛбЗ, Л68 и Л90 после их прокатки в разных цехах заводов по обработке цве

•ных металлов близки: основные ориентировки твердой ленты (110)<112> i {112}<111>. Компонента {100)<001> при отжиге очень слаба, однако (оступна измерению,притом она усиливается в несколько раз при отжиге >дновременно со значительным ослаблением главных компонент текстуры фокатки. В итоге текстурный параметр, определяемый их отношением, южно использовать как меру развития рекристаллизации и соответстве-шо разупрочнения.

Для каждого материала, его каждого типоразмера и технологической схемы производства вообще говоря характерны свои параметры А * В регрессионных уравнений; у лент близкого сортамента, изготовленных разными заводами, численные параметры текстуры заметно различаются, хотя качественно зависимости механических свойств от текстуры совпадают.

При отжиге алюминия также наблюдается сильная корреляция между контролируемым текстурным параметром, с одной стороны, и стадией рекристаллизации, роста зерен и механическими свойствами, с другой.При отжиге в протяжной печи Sundwig по завершении первичной рекристаллизации Т продолжает заметно расти с ростом зерна (т.е. кубическая текстура совершенствуется и усиливается при росте зерна). В процессе отжига изменения структуры в центральных и поверхностных слоях ленты-при съемке в жестком (Мо) и в мягком (Си) излучениях- не совпадают, но величины Т сильно коррелируют друг с другом, что позволяет в конечном счете вести контроль в сравнительно мягком излучении по текстуре поверхностного слоя.

В итоге текстуре прокатки AI с компонентами (112)<111> и (110) <112> соответствует Т=0.3б, текстуре отжига {100)<001> в зависимости от стадии собирательной рекристаллизации-от 2 до 100. Оптимальный режим отжига фольговой заготовки на Михайловскомм заводе ОЦМ должен

обеспечить Т=3-20. Этому соответствует отожженная мелкозернистая структура алюминиевой ленты.

Метод текстурного контроля разрабатывался нами совместно с НПО "Буревестник". Основная техническая идея состоит в том, что одновременно измеряются две линии при облучении ленты от одного рентгеновского источника. За основу принята фокусировка по Зееману-Болину с одновременной фокусировой двух линий. Детекторы и трубка жестко монтируются, сохраняя устойчивое положение относительно движущейся ленты Измеренные интенсивности вводятся в электронно-вычислительное устрой ство-микропроцессор, где вычисляются Т=11/12 и механические свойства -по формулам бв=А+1пТ. Регистрация производится в цифровом виде на табло микропроцессора и на диаграммной ленте. Константы А и В вводят ся в память микропроцессора перед началом работы. Для наиболее массо вой продукции, подлежащей контролю-полутвердой ленты Л90, толщиной 0.22 константы "зашиты" в память. Предусмотрена возможность использования микропроцессора в системе автоматического регулирования.

Микропроцессор установлен на рабочем месте отжигальщика, так что он непосредственно наблюдает разультат работы отжигового агрегата, при необходимости регулирует его.

Разработана методика метрологической аттестации и поверки текс-туромера, предусматривающая изготовление комплекта образцов-эталоноЕ в разных состояниях, охватывающий необходимый диапазон Т. На них измеряют Т на текстуромере и на стандартном дифрактометре серии ДРОН ^ устанавливают определенное соответствие между этими измерениями. Далее периодически проводят поверку текстуромера по выбранным эталона! и при необходимости юстировку детекторов, источника и т.д.Составлен! соответствующие инструкции, протоколы аттестации и пр.

Текстурный контроль освоен в линии печи Hertey Кировского завода ЭЦМ при отжиге латунной ленты на полутвердое состояние и в линии печи Sundwig Михайловского завода ОЦМ при отжиге алюминиевой ленты. В частности, на Кировском з-де были решены три конкретные технические задачи, касающиеся латуни Л90: оптимизация отжига ленты толщиной 0,22 мм на полутвердое состояние, освоение производства полутвердой ленты толщиной 0,15 мм путем неполного отжига и отжиг ленты на мягкое состояние. На обоих заводах освоен непрерывный контроль отжига.Макетные экземпляры текстуромера опробованы в линия индукционного (Кировский) и теплоконтактного (Артемовский з-д) отжига.

Текстурная неоднородность - макротекстура ленты

Сплошной текстурный контроль впервые позволил изучить распределение структурных и прочностных характеристик по большой массе материала неразрушающим способом. Эта задача решается в рамках теории случайных процессов: распределение Т(1) рассматривается как стационарная случайная функция; рассчитывается корреляционная функция и ее каноническое разложение с дисперсиями, равными коэффициентам разложения. Одновременно подобной же обработке подвергали распределения температуры и толщины ленты во времени или по длине ленты соответве-тственно распределению Т(1) или 1Е(1) и d(t).

Изучены корреляционные функции и спектры дисперии для рулонов ленты Л90 толщиной 0,22 и 0,15 мм, описывающие распределение текстурного параметра по их длине, или макротекстуру рулонов.Основной вклад в неоднородность текстуры и механических свойств по длине рулонов дает периодическое изменение температуры, обусловленное позиционным регулированием печи. При отжиге ленты нормальной точности обнаружены

высокочастотные составляющие дисперсии,совпадающие по частоте с гар-ониками разнотолщинности. Иными словами,колебания температуры и толщины приводят к образованию макротекстуры в рулоне ленты при ее отжиге. При отжиге ленты высокой точности разнотолщинность не дает существенного вклада в макротекстуру полутвердой латунной ленты.

Наличие в спектре Т{1) длинноволновых гармоник указывает на существование источника неоднородности с периодом изменения порядке длины всего рулона; это может быть связано с температурным клином вс время горячей прокатки, изменением натяжения, дрейфом толщины и пр.

Таким образом, текстурный контроль является полезным инструментом исследования распределения свойств в больших массах металла, включая анализ источников неоднородности, влияние технологических факторов и т.п.'В то же время распределение Т(1) характеризует макротекстуру как структурную характеристику металлургической продукции в крупных масштабах.

Текстурный контроль на основе анализа полюсной фигуры

При описанной дифрактометрической схеме текстурного контроля измерение каждым детектором дает информацию только об одной фиксиро ванной точке на полюсной фигуре, близкой к ее центру.Для более слож ной текстуры разработан метод, предусматривающий измерение интенсив ности в текстурных максимумах, заданных любыми координатами на полю сной фигуре.

Предложена принципиальная схема и рассчитана геометрия двух ва риантов регистрации: первый-расположить обычные детекторы на поверх ностях конусов отражений вдоль образующих, второй-регистрация диф ракционной картины двухкоординатным детектором.

Для реализации второй схемы совместно с Институтом космических исследований (Н.С.Ямбуренко, Н.Ю.Паппэ, К.И.Щекин) был использован двухкоординатный позиционно-чувствительный детектор рентгеновского излучения в виде многопроволочной камеры с входным окном 100*100 мм. Дифракционную картину регистрировали на экране компьютера.

9

Регистрируемая картина представляет собой аналог фоторегистрации на плоской пленке и дает двухкоординатное распределение интенсивности, в частности, ее распределение по дебаевским кольцам.

Возможности позиционного детектора продемонстрированы при контроле текстуры деформированного и отожженных образцов алюминия с различной степенью разупрочнения. Фиксировали интенсивности текстурных максимумов на дебаевских линиях (200) и (111), соответствующие текстурам отжига (100)<001> и холодной прокатки {211}<111>. Установлена достаточно жесткая корреляция между текстурным параметром 1100/1211 и прочностью: бв =108,12-24,07*1пТ

Исследование ФРО латунной ленты.

В связи с задачей текстурного контроля была предпринята попытка использовать для этой практической цели технику ФРО. По экспериментальным данным были рассчитаны гармонические коэффициенты текстурной функции холоднокатаной ленты и после ее отжига в индукционной линии Кировского завода. Это позволяет в принципе рассчитать оптимальные координаты установки детекторов для текстурного контроля. Практически при принятой сегодня простейшей схеме текстурного контроля едва ли можно ожидать больших преимуществ от использования техники ФРО.

ВОЗВРАТ И РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ ТЕКСТУРОВАННОЙ ЛЕНТЫ

Альтернатива текстурного контроля-контроль механических свойст (предложен А.Н.Ивановым и др.)по физическому уширению представляете в принципе возможным, хотя и достаточно сложным. Обнаружено различи поведение разных текстурных компонент при отжиге. Так, при сравните льно небольшом разупрочнении латунной ленты (в начале рекристаллиза ции) возможен такой контроль по ширине линий (220) и (331), соответ ствующих текстуре прокатки. Ширина линий (200) и (311), отвечающих компонентам текстуры отжига, напротив, с началом разупрочнения пада ет практически сразу до нуля.

Одновременно с рекристаллизацией в деформированной чарти матер!-ла происходит возврат; его энергия активации значительно меньше, че энергия активации диффузии, последняя различна в кристаллитах разнь ориентировок.

Уширение линий от нерекристаллизованной части материала кoppeJ лирует с прочностью. Однако, контроль разупрочнения по уширению дис ракционных линий менее чувствителен и надежен, чем текстурный.

НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ОБРАЗОВАНИЯ ТЕКСТУРЫ И ЕЕ ВЛИЯНИЯ НА

СВОЙСТВА МЕТАЛЛА.

О масштабе текстуры

Текстура полуфабриката представляет собой сочетание разных ур вней масштаба, в котором она рассматривается. В ряде задач выявляе ся общий эффект, который получил название микротекстуры и мезотек туры, т.е. текстуры в микрообластях и разориентировки соседних кри

шиитов. Это касается, в частности, образования двойников отжига и ;обенностей микроструктуры серебряных сплавов. В этих случаях суще-:вен эффект ближнего порядха-корреляция ориентировок смежных зерен, >торая может проявляться либо в определенном соседстве (как при об-(зовании двойников отжига при текстуре (311}<112>), либо в обра-звании более или менее крупных групп (колоний) зерен с локальной те-;турой.

Следующий по масштабу уровень рассмотрения соответствует тексту-определяемой обычно рентгеновским дифрактометрическим методом, эи этом размеры образца обычно сравнимы с размерами изделий.

Рассмотренные до сих пор уровни предлагается дополнить более эупномасштабным-макротекстурой в объеме порядка партии полуфабрика-

В совокупности эти три уровня более полно описывают состояние гталла.

Образование и подавление текстуры куба при отжиге ленты

Предложена схема формирования текстуры при отжиге, исходя из су-зствования в деформированной никелевой ленте центров рекристаллиза--ш двух типов, в том числе субэерен с ориентировкой куба. Характер гжкристаллитных границ определяется микротекстурой. Легирующие до-*вки могут в различной мере снижать подвижность мало- и высокоугло-лх границ зерен в зависимости от характера сегрегации на них. Эле-энты, сильно снижающие энергию дефектов упаковки (кремний), закреп-яют преимущественно малоугловые границы. В результате замедляется эсг центров рекристаллизации с ориентировкой куба, поскольку при их энтакте возникают границы с малой разориентироакой. При легировании ругими элементами закрепляются преимущественно высокоугловые границы

-между центрами с другими (менее симметричными) ориентировками либо

между "кубическим" и "некубическим" кристаллитами. В результате рост

»

центров, отличных от (100)<001>, подавляется.

Таким образом, текстура влияет на структуру межзеренных границ и сама по себе зависит от этой структуры в связи со способностью примесных атомов к избирательной сегрегации на границах того или иного типа.

Некоторые методические аспекты измерения интенсивности

В связи а текстурным контролем рассмотрено влияние состава и толщины контролируемого материала, влияние поверхностных пленок и.режима съемки на соотношение интенсивностей линий и фона. При этом были выявлены некоторые эффекты, использованные для решения ряда задач металловедения .

--- О практике применения селективно поглощающих фильтров.

При дифрактометрической съемке в случае, когда материмы анода образца совпадают," например, при съемке меди в медном излучении пред лагается устанавливать Р-фильтр перед образцом, а не перед детекторо как это делается обычно. Это позволяет уменьшить фон дифрактограммы. Преимущество передней установки фильтра падает с ростом напряжения н трубке,

--- Исследование механизма коррозионного обесцинкования латуни.

при обесцинковании По характеру текстур латунной ленты и поверхностного коррозионного слоя на ней выяснен механизм коррозии. При коррозии латуни ЛбЗ

растворах CuCl2 и NaCl в раствор переходят ионы неди и цинка, затем едь высаживается контактно на поверхность. Медный слой растет эпи-аксиально, воспроизводя текстуру подложки. Рост обесцинкованного едного слоя происходит с двух сторон: нарастание снаружи воспроиз-одиг текстуру исходной поверхности ленты, рост изнутри (чере поры в оррозионной пленке) определяется текстурой внутренних слоев латунной [енты, т.е. текстурой прокатки.

— Рентгеноструктурный метод определения химического состава.

Предложен способ контроля химического состава, основанный на >азнице поглощения (Х- и (5-излучений в области скачка поглощения рентгеновских лучей. Способ был применен к решению двух практически зажных задач, связанных с разработкой новых сплавов:

Состав дисперсных упрочняющих частиц в сплавах "куниаль"-гвердый раствор никеля в f-фазе на основе Си3А1. До сих пор считаюсь, что это фаза NiAl: они изоморфны, с близкими периодами решетки.

О составе интерметаллических частиц в сплаве Ni-Ca(-C). "делано заключение, что основой интерметаллида действительно никель, составляющий не менее 80% по массе. При этом его структура отлична от строуктуры равновесной фазы NisCa. (Вероятно, это более тугоплавкое соединения на основе Ni-Ca-C) .

ВЫВОДЫ

1. Обнаружены новые явления, касающиеся принципов ориентированного зарождения и роста зерен как факторов формирования текстуры:

1.1. Образование текстуры при горячей деформации обусловлено ростом зерен с преимущественной ориентировкой одновременно по отношению ко всем имеющимся структурным элементам, в частности при прокатке индия-к матрице и к двойникам деформации. Усиление двойникования при легировании и понижении температуры прокатки приводит к изменению текстуры индиевой фольги от {311)<112> до (100}<011>.

1.2. Легирование никеля растворимым кремнием, а также не растворимыми в твердом состоянии магнием и цирконием эффективно ослабляет текстуру- куба в отожженной ленте.Большинство растворимых элементов усили вает текстуру куба и повышает температуру вторичной рекристаллизации

1.3. Легирование и текстура в лентах никелевых сплавов определяют структуру границ -зерен,сегрегации и обусловливают следующие эффекты:

- в бинарных твердых растворах предел текучести в основном находится в прямой зависимости от атомного размерного фактора; температура рекристаллизации растет при легировании в той же последовательности; аномально сильное влияние на Тр в никеле оказывает кремний;

- определены параметры уравнения Холла-Петча для изученных сплавов-твердых растворов и влияние на них текстуры; зернограничное упрочнение бестекстурной ленты сильнее, чем текстурованной;

- наследственность границ зерен проявляется ниаболее сильно при легировании никеля ниобием и кремнием; при этом эффект наследствен-

юсти зависит от характера границ, обусловленного текстурой отжига [еред последней деформацией;

• образование текстуры куба при отжиге и подавление ее примесями,пре-(де всего Мд и обусловлено избирательной сегрегацией разных ком-юнентов сплава и примесей на высокоугловых и малоугловых границах !ерен и торможениен этих границ при рекристаллизации и росте зерен.

1.4. Предложена гипотеза влияния легирования на текстуру рекристал-шзации Ш, предполагающая избирательную сегрегацию растворенных »томов на границах зерен разного типа в зависимости от преобладающего характера их взаимодействия.

1.5. Двойники отжига в ГЦК металлах образуются за счет контакта независимо растущих зерен взаимно-двойниковой ориентации, принадлежа-цих разным текстурным компонентам. Вероятность такого контакта обус-ювлена текстурой. На этой основе объяснен аномальный рдст зерен при этжиге хромовой бронзы.

1.6. Сформулировано представление о ближнем порядке в распределении эриентировок в объеме металла,продемонстрированое в сплавах серебра.

2. Изучена магнитострикция и другие магнитные свойства текстурованных пент из никелевых сплавов.

3. В результате проведенных исследований или с их учетом разработаны новые прецизионные сплавы и технологические процессы их производства: - сплав 1п-Т1-Ад для согласующих слоев ультразвуковых линий задержки; фольга из этого сплава с текстурой {100}<011> обеспечивает увеличение

полосы пропускания УЛЗ специальной аппаратуры на 20-30%. - объяснен аномальный рост зерен в хромовой бронзе и обоснованы практические режимы обработки лент из бронзы БрХ0,8.

-разработан сплав на основе серебра СрНК-99 для высокотемпературных проводников, производство освоено МЗСС;

-разработаны магнитострикционные никелевые сплавы НМГТ-1, НКоМц4-1, НКоВоЗ-З и технология производства из них лент с кубической текстурой; новые материалы внедрены в производство с годовым экономическим эффектом более 150 тыс. рублей/т ленты (в ценах 1980 г.).

4. Разработан метод непрерывного неразрушающего контроля текстуры в металлургическом производстве, разработана и освоена специальная аппаратура текстурного контроля-текстуромер; текстурный контроль освое на Кировском и Михайловском заводах ОЦМ. В результате резко увеличен производство латунных лент в полутвердом состоянии с улучшенным соче такием прочности и пластичности (с 800 до 2500.тонн в 1991 г.) с эко комическим эффектом 2.5 клн рублей в ценах 1991 г.-

5. Установлены статистические зависимости между параметрами текстуры и механическими свойствами проката,использованные при разработке тех нологии непрерывного отжига.

6. Сформулированы представления о макротекстуре-распределении текстуры в больших массах металла; определены характеристики макротекстуры в простейшем случае-параметры распределения текстуры по длине рулона латунной ленты.

7. Предложен метод оптимизации состава при разработке сплава, предусматривающий минимизацию производной искомого свойства по составу. Предложен быстрый и надежный метод определения температуры рекристаллизации металлов и сплавов по изменению текстуры. Разработаны методики определения ориентировок зерен и текстуры, оценки химического состава, толщины покрытий, анализа формы рентгеновских линий, напряжений, использованные при решении отдельных задач практического металловедения (обесцинкование при коррозии латуни, состав упрочняющей фазы в сплаве куниаль и пр.).

Зак. 13 Тираж 60 экз. А0"Институт ЦВЕГкЬТОьГАЪШ'ьА