blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2014-12-50-55blackmet-610Research ArticleТЕМАТИЧЕСКАЯ ПОДБОРКА СТАТЕЙ «НАНОСТРУКТУРНОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ»TOPICAL COLLECTION OF ARTICLES «NANOSTRUCTURED MATERIAL SCIENCE»ВЛИЯНИЕ РАВНОКАНАЛЬНО-УГЛОВОГО ПРЕССОВАНИЯ НА ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ ЗЕРНА И НЕУПРУГИЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛИДА ТИТАНАINFLUENCE OF EQUAL-CHANNEL ANGULAR PRESSING ON GRAIN REFINEMENTAND INELASTIC PROPERTIES OF TiNi-BASED ALLOYSЛотковА. И.LotkovA. I.

д.ф.-м.н., профессор, заместитель директора по научной работе

Dr. Sci. (Phys.-math.), Professor, Deputy Director for Research

lotkov@ispms.tsc.ruБатуринА. А.BaturinA. A.

к.ф.-м.н., доцент, старший научный сотрудник

Cand. Sci. (Phys.-math.), Assist. Professor, Senior Researcher

ГришковВ. Н.GrishkovV. N.

к.ф.-м.н., доцент, ведущий научный сотрудник

Cand. Sci. (Phys.-math.), Assist. Professor, Leading Researcher

КопыловВ. И.KopylovV. I.

к.т.н., доцент, ведущий научный сотрудник

Cand. Sci. (Eng.), Assist Professor, Leading Researcher

ТимкинВ. Н.TimkinV. N.

к.т.н., научный сотрудник

Cand. Sci. (Eng.), Researcher

Институт физики прочности и материаловедения СО РАН(634021, Россия, Томск, пр. Академический, д. 2/4)РоссияInstitute of Strength Physics and Material Science Siberian Brunch of Russian Academy of Sciences (2/4,Akademicheskii pr., Tomsk, 634021, Russia)Russian FederationИнститут физики прочности и материаловедения СО РАН(634021, Россия, Томск, пр. Академический, д. 2/4) Национальный исследовательский Томский политехнический университет (634036, Россия, Томск, пр. Ленина, 30)РоссияInstitute of Strength Physics and Material Science Siberian Brunch of Russian Academy of Sciences (2/4,Akademicheskii pr., Tomsk, 634021, Russia) National Research Tomsk Polytechnic University (Tomsk, Russia)(30, Lenina pr., Tomsk, 634036, Russia)Russian FederationФизико-технический институт НАН Беларуси(220141, Беларусь, Минск, ул. Купревича, 10)БеларусьPhysical-Technical Institute of National Academy of Sciences of Belarus (10, Kuprevicha str., Minsk, 220141, Belarus)Belarus20140104201557125055Copyright © Лотков А.И., Батурин А.А., Гришков В.Н., Копылов В.И., Тимкин В.Н., 20152015Лотков А.И., Батурин А.А., Гришков В.Н., Копылов В.И., Тимкин В.Н.Lotkov A.I., Baturin A.A., Grishkov V.N., Kopylov V.I., Timkin V.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/610

На основе собственных результатов и литературных данных сделан обзор закономерностей и возможных механизмов измельчения зерна в сплавах на основе Ti – Ni при равноканально-угловом прессовании (РКУП). В рамках модели непрерывной динамической рекристаллизации описана зависимость размера зерна от накопленной истинной деформации. Представлены результаты экспериментального исследования влияния РКУП на функциональные свойства сплавов на основе никелида титана TiNi. Эволюция микроструктуры сплава Ti50Ni47,3Fe2,7 при увеличении числа проходов РКУП немонотонно влияет на его механические свойства, закономерности накопления и возврата неупругой и развития пластической деформации в изотермических циклах нагружение – разгрузка и при формовосстановлении в процессе нагрева предварительно деформированных образцов. Показано, что максимум упрочнения, достигнутый при формировании ультрамелкозернистой структуры в образцах этого сплава после одного прохода РКУП, коррелирует с максимальным (5 %) проявлением сверхэластичности при 295 К. 

The review of regularities and possible mechanisms of grain refinement  in TiNi-based  alloys  under  the  equal-channel  angular pressing (ECAP) on the basis of the experimental results and liter-ary data is presented. The dependence of grain size on the accumulated true deformation in the framework of the continuous dynamic recrystallization model  is considered. The  results of  experimental researches of ECAP effect on functional properties of TiNibased alloys are presented. The microstructure evolution of Ti50Ni47.3Fe2.7alloy  with  increasing  number  of  ECAP  passes  affects  nonmonotonically on mechanical properties, the regularities of accumulation and the recovery of inelastic deformation and the development of plastic deformation under isothermal loading  unloading cycles and the shape recovery during heating predeformed samples. It is shown that the maximum of hardening achieved after the formation of ultrafine grain structure in samples of this alloy during the first pass of ECAP correlates with the maximum (5  %) of superelasticity at 295 K. 

сплавы на основе никелида титана TiNi равноканально-угловое прессование измельчение зерна сверхэластичность эффект памяти формыTiNi-based alloysequal-channel angular pressing grain refinement superelasticity shape memory effect.ReferencesВалиев Р.З., Рааб Г.И., Боткин А.В., Дубинина С.В. // Изв. вуз. Черная металлургия. 2012. № 8. С. 44 – 47.Valiev R.Z., Raab G.I., Botkin A.V., Dubinina  S.V. Obtaining  of ultra-fine-grained  metals  and  alloys  by  the  methods  of  intensive plastic  deformation.  New  approaches  in  engineering.  Izvestiya VUZov. Chernay metallurgiya = Izvestiya – Ferrous Metallurgy. 2012, no. 8, pp. 44–47. (In Russ.). Yamada K., Koch C.C. // J. Mater. Res. 1993. Vol. 8. P. 1317 – 1326.Yamada K., Koch C.C. The influence of mill energy and temperature on the structure of the TiNi intermetallic after mechanical attrition. J. Mater. Res. 1993, Vol. 8, pp. 1317–1326.Huang J.Y., Zhu Y.T., Liao X.Z., Valiev R.Z. // Phil. Mag. Letters. 2004. Vol. 84. Р. 183 – 190.Huang J.Y., Zhu Y.T., Liao X.Z., Valiev R.Z. Amorphization of TiNi induced by high-pressure torsion. Phil. Mag. Letters. 2004, Vol. 84, pp. 183–190. Rentenberger C., Mangler C., Scheriau S. etc. // Mater. Sci. Forum. 2008. Vol. 584-586. Р. 422 – 427.Rentenberger C., Mangler C., Scheriau S., Pippan R., Karnthaler  H.P. TEM  study of  local disordering: a  structural phase change  induced by  high-pressure  torsion.  Mater. Sci. Forum.  2008,  Vol.  584–586, pp.  422–427.Процессы пластического структурообразования металлов / В.М. Сегал, В.И. Резников, В.И. Копылов и др. – Минск: Наука и техника, 1994. – 232 с.Segal  V.M.,  Reznikov  V.I.,  Kopylov  V.I.,  Pavlik  D.A.,  Malyshev  V.F. Protsessy plasticheskogo strukturoobrazovaniya metallov [Processes  of  plastic metal  structure  formation]. Minsk: Nauka  i tekhnika, 1994. 232 p. (In Russ.). Сегал В.М., Резников В.И., Дробышевский А.Е., Копылов В.И. // Изв. АН СССР. Металлы. 1981. № 1. С. 115 – 123.Segal V.M., Reznikov V.I., Drobyshevskii A.E., Kopylov V.I. Plastic metal  working  by  simple  shear.  Izvestiya. AN SSSR. Metally. 1981, no. 1, pp. 115–123. (In Russ.).Zhu Y.Th., Lowe T.C. // Mat. Sci. Eng. A. 2000. Vol. 291. P. 46 – 53.Zhu Y.Th., Lowe T.C. Observations and  issues on mechanisms of grain  refinement  during  ECAP  process. Mat. Sci. Eng. A.  2000, Vol.  291, pp. 46–53.Valiev R.Z., Pushin V.G. // The Physics of Metals and Metallography. 2002. Vol. 94..Suppl. 1. P. 1 – 3.Valiev R.Z.,  Pushin V.G. Bulk  nanostructured metallic materials: production,  structure,  properties,  and  functioning.  The Physics of Metals and Metallography. 2002, Vol. 94,.Suppl. 1, pp. 1–3.Li Z., Xiang G., Cheng X. // Materials and Design. 2006. Vol. 27. P. 324 – 328.Li Z., Xiang G., Cheng X. Effects of ECAE process on microstructure and transformation behavior of TiNi shape memory alloy. Materials and Design. 2006, Vol. 27, pp. 324–328.Khmelevskaya I.Yu., Prokoshkin S.D., Trubitsyna I.B. etc. // Mat. Sci. Eng. 2008. A. Vol. 481-482. P. 119 – 122.Khmelevskaya  I.Yu.,  Prokoshkin  S.D.,  Trubitsyna  I.B.,  Belousov  M.N.,  Dobatkin  S.V.,  Tatyanin  E.V.,  Korotitskii A.V.,  Brailovski V.,  Stolyarov V.V.,  Prokof’ev  E.A.  Structure  and  properties  of Ti – Ni-based  alloys  after  equal-channel  angular  pressing and high-pressure  torsion. Mat. Sci. Eng. 2008. A, Vol. 481–482, pp.  119–122.Zhang X., Song J., Huang C. etc. // J. Alloys Compd. 2011. doi.org/10.1016/j.jallcom.2010.11.189.Zhang X., Song J., Huang C., Xia B., Chen B., Sun X., Xie C. Microstructures evolution and phase transformation behaviors of Ni-rich TiNi  shape memory  alloys  after  equal  channel  angular  extrusion. J. Alloys Compd. 2011. doi.org/10.1016/j.jallcom.2010.11.189. Столяров В.В., Прокофьев Е.А., Прокошкин С.Д. и др. // ФММ. 2005. Т. 100. № 6. С. 91 – 102.Stolyarov V.V.,  Prokof’ev E.A.,  Prokoshkin  S.D., Dobatkin  S.V., Trubitsyna  I.B.,  Khmelevskaya  I.Yu.,  Pushin  V.G.,  Valiev  R.Z. Structural  features, mechanical  properties,  and  the  shape-memory effect  in  TiNi  alloys  subjected  to  equal-channel  angular  pressing. Physics of Metals and Metallography. 2005, Vol. 100, no. 6, pp.  608–618.Fan Z., Xie C. // Adv. Mater. Res. 2007. Vol. 26-28. P. 385 – 388.Fan Z., Xie C. Recrystallization characteristics of Ti – 50.9 at. %  Ni alloy processed by equal channel angular extrusion. Adv. Mater. Res. 2007, Vol. 26–28, pp. 385–388.Лотков А.И., Батурин А.А., Гришков В.Н., Копылов В.И. // Физическая мезомеханика. 2007. Т. 10. № 3. С. 67 – 79.Lotkov A.I., Baturin A.A., Grishkov V.N., Kopylov V.I. Possible role of crystal structure defects in grain structure nanofragmentation under severe cold plastic deformation of metals and alloys. Physical Mesomechanics. 2007, Vol. 10, no. 3–4, pp. 179–189.Прокошкин С.Д., Белоусов М.Н., Абрамов В.Я. и др. // МиТОМ. 2007. № 2. С. 8 – 13.Prokoshkin S.D., Belousov M.N., Abramov V.Ya., Makushev S.Yu., Khmelevskaya I.Yu., Dobatkin S.V., Stolyarov V.V., Prokof’ev  E.A., Zharikov A.I., Valiev R.Z. Creation of submicrocrystalline structure and  improvement of functional properties of shape memory alloys of the Ti–Ni–Fe system with the help of ECAP. Metal Science and Heat Treatment. 2007, no. 1–2. pp. 51–56.Bondar M.P., Psakhie S.G., Dmitriev A.I., Nikonov A.Yu. // Physical Mesomechanics. 2013. Vol. 16. № 3. P. 191 – 199.Bondar’ M.P., Psakhie S.G., Dmitriev A.I., Nikonov A.Yu. On  the conditions  of  strain  localization  and microstructure  fragmentation under  high-rate  loading. Physical Mesomechanics.  2013, Vol.  16, no. 3, pp. 191–199.Tyumentsev A.N., Ditenberg I.A., Korotaev A.D., Denisov K.I. // Physical Mesomechanics. 2013. Vol. 16. № 4. P. 319 – 334.Tyumentsev A.N., Ditenberg I.A., Korotaev A.D., Denisov K.I. Lattice curvature evolution in metal materials on meso- and nanostructural scales of plastic deformation. Physical Mesomechanics. 2013, Vol.  16, no. 4, pp. 319–334.Hallberg H., Wallin M., Ristinmaa M. // Mater. Sci. Eng. A. 2010. Vol. 572. P. 1126 – 1134.Hallberg H., Wallin M., Ristinmaa M. Modeling of Continuous Dynamic  Recrystallization  in  Commercial-Purity Aluminum. Mater. Sci. Eng. A. 2010, Vol. 572, pp. 1126–1134.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.