книги / Физическое металловедение титана

УСПЕХИ

СОВРЕМЕННОГО

МЕТАЛЛОВЕДЕНИЯ

Серия под общей редакцией

М. Л. БЕРНШТЕЙНА, И. И. НОВИКОВА

УДК 660.295.017.12

УДК 669.295.017.12

Физическое металловедение титана. К о л а ч е в Б. А. Серия «Успехи современного металловедения». М., «Металлургия», 1976, 184 с.

Рассмотрено строение титана, его взаимодействие с легирующими элементами и примесями, стабильность фаз в титановых сплавах, связь структуры со свойствами титановых сплавов. Уделено внимание свойствам дислокаций и их взаимодействию с легирующими элемен­ тами и примесями. Обсуждаются механизмы скольжения и двойникования в титане и его сплавах, упрочнения при легировании, раз­ рушения при разных схемах нагружения. Описаны результаты элек­ тронномикроскопических исследований титана после различных ус­ ловий деформации и разрушения.

Книга предназначена для научных и инженерно-технических ра­ ботников, связанных с производством и применением титана и его сплавов. Она может быть полезна студентам и аспирантам метал­ лургических и машиностроительных-вузов. Ил. 72. Табл. 13. Список лит.: 127 назв.

БОРИС АЛЕКСАНДРОВИЧ КОЛАЧЕВ

ФИЗИЧЕСКОЕ МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ ТИТАНА

Редактор издательства А. И. Зимина Художественный редактор Г. А. Жегин Технический редактор Г. Я. Каляпина

Корректоры В. В. Левин, Т. А. Рюмина

Издательство «Металлургия», 119034, Москва, Г-34, 2-й Обыденский пер„ д. 14

Подольская типография Союэполнграфпрома при Государственном комитете Совета Мнннбтров ССОР

по делам издательств, полиграфии и книжной торговли

г.Подольск, ул. Кирова, д. 25.

©Издательство «Металлургия», 1976

31101—057 К 040(0 1 )—76 110—76

ОТ ИЗДАТЕЛЬСТВА

Впоследние годы в СССР получены ценные научные результаты в области исследования строения и свойств металлических сплавов, физической природы фазовых и структурных превращений в них. Улучшены многие эксп­ луатационные свойства сплавов и расширены области применения их в технике.

Всерии «Успехи современного металловедения», под­ готовленной известными ученыминашей страны, осве­

жаются достижения отечественной науки о металлах и обобщаются важнейшие данные по наиболее актуаль­ ным вопросам металловедения.

наук С. 3. Бокштейну, проф. докт. техн: наук И. И. Но­ викову, канд. физ.-мат. наук Ю. С. Старку и канд. техн. •наук С. Г. Федотову, а также рецензенту рукописи за ценные замечания, которые позволили улучшить содер­ жание изложенного в книге материала. Автор признате­ лен А. В. Малькову, М. Г. Мишановой, которые оказали большую помощь в изготовлении оригинальных иллюст­ раций.

последовательных сдвигов, что иллюстрируется рис. 1 на примере циркония. Вверху слева показана элементар­ ная ячейка о. ц. к. решетки,^ориентированная таким об­

разом, чтобы плоскость (ПО), наиболее плотноупакованная атомами, была горизонтальна. На следующей схеме, расположенной правее, эта ячейка показана в цент­ ре с четырьмя пристроенными новыми ячейками (две сверху и две снизу). В этой схеме выделена тетрагональ­ ная объемоцентрированная ячейка с восемью атомами в вершинах и одним атомом в центре. Эта ячейка сверху и снизу ограничена плоскостями типа {ПО}, а сбоку —

Рис. .1. Схема, иллюстрирующая крметаллографичеакне сдвиги при •превращении (3-фазы с о. ц. к. решеткой в a -фазу с г.п.у. решеткой

плоскостями семейства {112}. Для получения гексагональ­ ной ячейки необходимо сместить плоскости {112} в про­ тивоположных направлениях, как показано на следующей схеме, расположенной правее. Угол между направления­ ми < 1 1 1 > должен три этом уменьшиться ic 70°32' до 60°. Для достижения размерного соответствия получен­ ной ячейки с ячейкой а-циркония необходимо растянуть

•о

ее©доль оси с с 5,10 до 5,16 А и сжать юдоль направле­

ний < 1120> с 3,12 до 3,24 А.

ю

Из приведенной схемы перестройки о. ц. к. решетки в г. п. у. следует, что между ними должны наблюдаться сле­ дующие ориентационные соотношения:

(0001)J{110}P <1120>о < ш > р

i iToo}a || I '21 !р <0001 > а 1 < Т 0 1 > ,

{ n S o J J Im ^ n o o ^ l < 1 5 1 > э

Таким образом, наиболее плотноупакованные плоскости в г. п. у. и о. ц. к. решетках оказываются примерно парал­ лельными. В первом приближении параллельны между

собой «плоскости {112} о. ц. к. 'решетки .и тризм атичеокие {1100} гексагональной плотноупaiKOвэнной структуры.

ЭЛЕКТРОННОЕ СТРОЕНИЕ ТИТАНА

Титан относится к* переходным металлам; электрон­ ная структура свободного атома титана ls22s22/?63s^3p6 3d24s2. В конденсированном состоянии (жидком или твер­ дом) валентные 3d — 4s электроны Ti коллективизиро­ ваны и образуют обобществленную энергетическую по­ лосу.

.Электронная структура титана в конденсированном состоянии не установлена с достаточной полнотой. Это связано с тем, что электронная структура переходных ме­ таллов занимает промежуточное положение между мо­ делью энергетических зон (или коллективизированных электронов) и моделью локализованных электронов. Об­ щей электронной теории переходных металлов до сих пор не создано, и разработанные модели применимы для объяснения тех или иных особенностей переходных метал­ лов, а не их электронного строения в целом. В настоящей монографии нет необходимости рассматривать все пред­ ложенные гипотезы электронного строения переходных -металлов'(ши описаны в обзорных работах [13, 14]); достаточно рассмотреть лишь те из них, в которых име­ ется описание структуры исвойств титана и его сплавов.

В приближении почти свободных электронов энерге­ тические свойства кристаллической решетки описывают­

ся зонами Бриллюэна, представляющими в пространстве

—>■ —

волновых векторов k (^-пространстве) геометрическое место точек, в которых происходит скачкообразное изме-

И