Материал: Физическое металловедение титана

Таким образом, атом внедрения должен выталкивать­ ся из положения в и притягиваться в положение г. Лишь вторая конфигурация является термодинамически устой­ чивой. Качественно этот вывод понятен—в первом поло­ жении реализуются лишь три связи, а во втором четыре.

Хотя неясно, насколько результаты, полученные для двухмерной модели отражают силы межатомного взаи­ модействия в растворах внедрения в а-титане, Тайсон полагает, что при оценке взаимодействия атомов кисло­ рода с дислокациями в а-титане необходимо учитывать не только искажения решетки, вызванные растворенным атомом, но и изменения в числе реализованных химичес­ ких связей. По-видимому, это заключение является дос­ таточно общим и его можно распространить на все рас­ творы, для всех металлов. Разумеется, в одних случаях до­ полнительное химическое взаимодействие может быть ничтожно малым, а в других—значительным.

Позднее Сэржент и Конрад [72] предположили, что в а-титане между атомами кислорода и атомами титана действует не металлическая, а ковалентная связь. Сво­ бодная энергия образования соединения ТЮ2 составляет примерно 200 ккал/моль при комнатной температуре. В соединении ТЮ2 атом кислорода находится в октаэдри­ ческих порах и окружен шестью атомами титана, так что на одну связь Ti—О приходятся 33,3 ккал/моль, или 1,45 эВ/атом (1 эВ соответствует 23 ккал/моль). Энер­ гия одной связи в соединении ТЮ2 оказывается близкой к энергии активации деформации титана при низких тем­ пературах (1,40 эВ). Ковалентный характер связей Ti—О подтверждается также очень большой энергией актива­ ции при диффузии кислорода в а-титане и сильной тен­ денцией растворов кислорода в титане к упорядочению.

Теоретическая оценка энергии взаимодействия атомов замещения с дислокациями в титане встречает затрудне­ ния, так как для них параметры ett и ес неизвестны. Кро­ ме того, для металлов с г. п. у. решеткой характерна большая анизотропия упругих характеристик, которая оказывает влияние как на искажения решетки, внесен­ ные чужеродным атомом, так и на поле напряжений вок­ руг дислокаций. Если исходить из различия размеров ле­ гирующих элементов и атомов титана, то можно заклю­ чить, что в а-титане с дислокациями должны довольно сильно взаимодействовать атомы бериллия, никеля, ко­ бальта, железа, марганца, хрома (энергия взаимодейст­

93

Доказательства взаимодействия атомов водорода с дислокациями в а-титане [73] и его сплавах с алюми­ нием [30, с. 26, 93] получены при изучении внутреннего трения, а также методом элёктронномикроскопической авторадиографии [8, 50].

Г л а в а III

ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ ТИТАНА И ЕГО СПЛАВОВ

СИСТЕМЫ СКОЛЬЖЕНИЯ а-ТИТАНА

В отличие от таких классических гексагональных метал­ лов, как магний, цинк, кадмий, в которых скольжение осуществляется в основном лишь по одной плоскости — плоскости 'базиса (0001) —в а-титане скольжение_про--

исходит преимущественно по призматическим {1010} и

пирамидальным {1011} плоскостям. Скольжение по этим плоскостям развивается вдоль плотноупакованных на­

правлений < 1 2 1 0 > , лежащих в плоскости базиса. .Кро­ ме скольжения в направлениях <1210>, в титане вдоль плоскостей пирамиды {1011} и {1122} наблюдается внебазисное скольжение в направлениях <1213> или с-{-

:+а, которые не лежат в плоскости базиса [10, 67]. По­ добное скольжение было обнаружено не только в титане, но и в его сплавах с 3 и 7% А1 [28, с. 459].

В соответствии с критерием Мизеса пластическая де­ формация 1поликристаллического агрегата протекает без нарушения сплошности, если его зерна обладают не ме­ нее чем пятью независимыми системами сдвига. Этот кри­ терий выполняется для всех кубических металлов, но не для всех металлов с гексагональной илотноупаковаиной структурой.

- В г. п. у. кристаллах комбинация базисного и приз­ матического скольжения или одно пирамидальное сколь­

жение в плотноупакованных направлениях < 1120> обеспечивают лишь четыре независимых способа сколь­ жения. Комбинация скольжения по всем плоскостям при тех же самых направлениях скольжения также дает

95