ПАРАМЕТРИ ТЕКСТУРИ КЕРНСА ТА ВЛАСТИВОСТІ ГЕКСАГОНАЛЬНИХ МОНО- ТА ПОЛІКРИСТАЛІВ

В. В. Усов; Н. М. Шкатуляк; С. І. Іовчев

doi:10.30838/J.BPSACEA.2312.300824.142.1085

Автор(и)

В. В. Усов Південноукраїнський національний педагогічний університет імені К. Д. Ушинського, Україна
Н. М. Шкатуляк Південноукраїнський національний педагогічний університет імені К. Д. Ушинського, Україна
С. І. Іовчев Одеський національний морський університет, Україна

DOI:

https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.300824.142.1085

Ключові слова:

гексагональні полікристали, параметри текстури Кернса, вальцювання, знакозмінний вигин, гвинтова екструзія, модуль Юнга, механічні властивості

Анотація

Постановка проблеми. Фізико-механічні властивості полікристалів визначаються відповідними властивостями монокристалів (кристалітів), що складають полікристал, та розподілом останніх за орієнтацією в полікристалі (текстурою). У металів із гексагональною структурою використання параметрів текстури Кернса, що показують ступінь збігу гексагональної осі кристалітів із заданим напрямком у полікристалічному зразку, дозволяє визначити властивість полікристала у цьому напрямку, якщо відомі властивості монокристала у напрямку його гексагональної осі та перпендикулярному напрямку. Можливе також розв’язання зворотної задачі: визначення властивостей монокристала у напрямку його гексагональної осі та перпендикулярному напрямку за даними властивостей полікристала та визначеними параметрами текстури Кернса. Матеріали та методики. Досліджували пружні та механічні характеристики гексагональних сплавів на основі титану (Grade 1 і VT1-0) і магнію (Mg–10 % Li і ZE10) після різних типів деформації – вальцювання, поперемінного згинання і гвинтової екструзії. Параметри текстури Кернса визначали рентгенівським методом за даними побудови обернених полюсних фігур (ОПФ) напрямку нормалі (НН) до площини листів та напрямку вальцювання (НВ). Результати експерименту. Показано, що вказаний метод дозволяє розраховувати пружні та механічні властивості зазначених полікристалів після проходження ними різних видів деформації з похибкою не більше 5–10 %, а також розв’язувати обернену задачу розрахунку властивостей монокристалів із похибкою не більше 5 %. Висновки. Використання параметрів текстури Кернса та характеристик монокристалів магнієвих сплавів ZE10, Mg 5 % Li, титану Grade1 і ВТ1-0 дозволило розрахувати відповідні властивості полікристалів та їх анізотропію. Використання параметрів текстури Кернса, експериментальних значень модуля пружності, меж міцності та плинності полікристалічних листів досліджуваних магнієвих і титанових сплавів дозволило оцінити характеристики. Між значеннями модуля пружності, механічними характеристиками досліджуваних листів магнієвих і титанових сплавів, з одного боку, та відповідними параметрами текстури Кернса, з іншого боку, існують сильні кореляційні зв’язки.

Посилання

Methods of leveling sheet metal. URL: https://www.arku.com/en/magazine/sheet-metalleveling-methods-en/

Segal V. Review : Modes and Processes of Severe Plastic Deformation (SPD). Materials. 2018. № 11 (7). P. 1175. URL: https://doi.org/10.3390/ma11071175

Magnesium-based alloy for wrought applications. URL: http://www.sumobrain.com/patents/wipo/Magnesium-based-alloy-wrought applications/ WO2011146970A1.html

Standard Test Method for Dynamic Young’s Modulus, Shear Modulus, and Poisson’s Ratio by Impuls Excitation of Vibration. URL: http://forlab.pt/wpcontent/uploads/2015/08/E1876_mvuj8965.pdf

X-ray diffraction (XRD). URL: https://ywcmatsci.yale.edu/xrd

Morris P. R. Reducing the Effects of Nonuniform Pole Distribution in Inverse Pole Figure Studies. Journal of Applied Physics. 1959. № 30 (4). Рp. 595–599. URL: https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.1702413

Kearns J. J. Thermal expansion and preferred orientation in zircaloy. URL: https://ntrl.ntis.gov/NTRL/dashboard/ searchResults/titleDetail/WAPDTM472.xhtml

San’kova S. V., Shkatulyak N. M., Usov V. V., Volchok N. A. The Elastic Constants of the Single Crystal of the Mg−Zn−Zr−REM Alloy from the Data of the Elastic Anisotropy and the Texture of the Polycrystalline Sheet. International Journal of Metals. 2014. Article ID 142920. 6 p. URL: https://www.hindawi.com/journals/ijmet/2014/ 142920/

Shkatulyak N. M., Usov V. V., Smirnova S. V. Single crystal magnesium lithium alloy elastic constants. International Journal of Advances in Materials Science and Engineering (IJAMSE). 2015. № 4 (4). Рp. 1–11. URL: https://issuu.com/ijamsejournal/docs/4415ijamse01/1

Gong J. & Wilkinson A. Investigation of elastic properties of single-crystal α-Ti using microcantilever beams. Philosophical Magazine Letters. 2010. № 90 (7). Pp. 503–512. URL: https://doi.org/10.1080/09500831003772989

Zambaldi C., Yang Y., Bieler T.R. et al. Orientation informed nanoindentation of α-titanium : Indentation pileup in hexagonal metals deforming by prismatic slip. Journal of Materials Research. 2012. № 27. Pp. 356–367. URL: https://doi.org/10.1557/jmr.2011.334

Lubenets S. V., Rusakova A. V., Fomenko L. S., Moskalenko V. A. Micromechanical properties of single crystals and polycrystals of pure α-titanium: Anisotropy of microhardness, size effect, effect of the temperature (77-300 K). Low Temp. Phys. 2018. № 44 (1). Pp. 96–105. URL: https://www.researchgate.net/publication/ 322199541_Micromechanical_properties_of_single_crystals_and_polycrystals_of_pure_aitanium_Anisotropy_of_microhardness_size_effect_effect_of_the_temperature_77-300_K

Weaver J. S. et. al. On capturing the grain-scale elastic and plastic anisotropy of alpha-Ti with spherical nanoindentation and electron back-scattered diffraction. Acta Materialia. 2016. № 117. Pp. 23–34. URL: https://doi.org/ 10.1016/j.actamat.2016.06.053

Zhang P., Li S. X., Zhang Z. F. General relationship between strength and hardness. Materials Science and Engineering A. 2011. № 529. Pp. 62–73. URL: https://doi.org/10.1016/j.msea.2011.08.061

Gong J., Wilkinson A. Investigation of elastic properties of single-crystal α-Ti using microcantilever beams. Philosophical Magazine Letters. 2010. № 90 (7). Pp. 503–512. URL: http://dx.doi.org/10.1080/09500831003772989

Zhang J.-M., Zhang Y., Xu K.-W., Ji V. Anisotropic elasticity in hexagonal crystals. Thin Solid Films. 2007. № 515 (17). Рp. 7020–7024. URL: https://doi.org/10.1016/j.tsf.2007.01.045

Karpinos B. S., Pavlenko D. V., Kachan O. Ya. Deformation of a submicrocrystalline VT1-0 titanium alloy under static loading. Strength of Materials. 2012. № 44 (1). Pp. 100–107. URL: https://link.springer.com/article/ 10.1007/s11223-012-9354-9