Дослідження механізмів руйнування сплавів на основі інтерметаліду Ti₃Sn

Abstract

Досліджено процес руйнування в однофазному Ti₃Sn, складу Ti₇₄,₅Zr₁Sn₂₄,₅ та гетерогенному сплаві Ti₆₉Sn₂₁Si₁₀ на базі Ti₃Sn з евтектикою (Ti₃Sn + Ti₅Si₃) методом триточкового згину зразка з тріщиною та in situ спостереженням деформованої поверхні. Встановлено, що зародження і розвиток тріщини здійснюються за містковим механізмом, який зумовлений впливом двійників. Під дією напружень інтенсивно відбувається самоакомодація двійників в кожному зерні відповідно до його кристалічної орієнтації. Мікротріщини зароджуються на границях зерен, які є бар’єрами для двійників. В процесі свого розвитку тріщина створює попереду зону деформації шляхом переорієнтації двійників. Подолання тріщиною такої конфігурації потребує великих енергетичних витрат.

Исследован процесс разрушения в однофазном Ti₃Sn состава Ti₇₄,₅Zr₁Sn₂₄,₅ и в эвтектическом материале Ti₃Sn + Ti₅Si₃ состава Ti₆₉Sn₂₁Si₁₀ методом трехточечного изгиба с введенной в образец трещиной и с in situ наблюдением деформированной поверхности. Выполнены фрактографические исследования этих материалов. Согласно результатам, установлено, что зарождение и распространение трещины осуществляются по мостиковому механизму, который обусловлен влиянием двойников. Под действием напряжений интенсивно происходит самоаккомодация двойников в каждом зерне соответственно его кристаллографической ориентации. Микротрещина зарождается на границах зерен, которые являются барьерами для двойников. Преодоление трещиной такой конфигурации требует больших энергетических затрат.

Fracture of a single-phase Ti₃Sn alloy with a composition of Ti₇₄,₅Zr₁Sn₂₄,₅ and eutectic Ti₃Sn + Ti₅Si₃ material with a composition of Ti₆₉Sn₂₁Si₁₀ has been investigated using three-point bending testing of notched samples with in situ microstructure observation of deformed material. Fractography studying has been performed. The Experimental results have shown that crack’s nucleation and propagation occure by bridging mechanism caused twins movement. Application of stress causes the self-accomodation of twins inside each grain accordingly to its crystall orientation. Microcraks nucleate on the grain boundaries that are the obstacles for the movement of twins. During the crack’s propagation a plastic deformation sone in front of the crack forms by twin’s reorientation process. Such mechanism leads to the big dissipation of energy during the propagation of cracks.