Copper–Titanium Solid Solutions are a New Generation of High-Strength Age-Hardening Alloys

Abstract

In this review the precipitation phenomenon and age-hardening response in Cu–Ti alloys founded on the Ukrainian and Russian authors investigations mainly was discussed. At that point, it was especially underlined that a mechanism of the early stage of the decomposition was not as spinodal one (American authors point of view) but more likely as a nucleation of fine-scale coherent precipitates of the metastable α′-phase (Cu4Ti). The kinetics of the continuous and discontinuous (cellular) precipitation; the morphology of the metastable α′-phase and stable β-phase precipitation; an influence of the external effects (plastic and ultrasonic deformation, external pressure, radioactive irradiation) on these processes; the nature of the high age-hardening response in Cu–Ti alloys and the reversion phenomenon was considered. It was postulated that these alloys could replace the beryllium bronze successfully according to their mechanical properties.

Проведен обзор результатов процессов старения Cu-Ti сплавов, сопровождающихся их необычно высоким упрочнением, основанной в основном на исследованиях украинских и российских авторов. При этом особо подчеркнута малая вероятность спинодального механизма в этих сплавах (точка зрения американских авторов). Полученные экспериментальные данные указывают на большую вероятность зародышеобразования дисперсных зародышей метастабильной когерентной α′-фазы (Cu4Ti). В обзоре рассмотрена кинетика и морфология непрерывного и прерывистого (ячеистого) выделения метастабильной α′- и стабильной β-фаз; влияние внешних воздействий (пластической и ультразвуковой деформации, внешнего давления и радиоактивного облучения) на эти процессы; возможные механизмы высокого упрочнения состаренных Cu-Ti сплавов и явление возврата твердости. Сделан вывод, что по своим механическим свойствам эти сплавы вполне могут заменить бериллиевую бронзу.

Виконано огляд оригінальних досліджень українських та російських авторів, які відносяться до вивчення явища виділення і зміцнення при старінні Cu-Ti-сплавів. При цьому особливо підкреслено, що механізм початкових стадій розпаду не є спинодаль-ним (точка зору американських авторів), а скоріше являє собою зародкування диспер-сних частинок когерентної метастабільної α′-фази (Cu4Ti). В огляді також розглянуто: закономірності кінетики і морфології неперервного та переривчастого (коміркового) розпаду, морфологію виділення метастабільної α′- і стабільної β-фаз; вплив зовнішніх чинників (пластичної та ультразвукової деформації, зовнішнього тиску, радіоактивного опромінювання) на ці процеси; можливі механізми надзвичайного зміцнення старіючих Cu–Ti-сплавів та явище звороту міцності. Зроблено висновок, що за своїми механічними властивостями ці сплави можуть замінити берилійову бронзу.