Вплив високочастотних вібрацій на механічні властивості нанокристалічного титану

С. О. Бакай$^{1}$, Р. В. Смолянец$^{2}$, К. В. Ковтун$^{1}$, В. А. Москаленко$^{2}$, О. С. Бакай$^{1}$

$^{1}$Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України, вул. Академічна, 1, 61108 Харків, Україна
$^{2}$Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України, просп. Науки, 47, 61103 Харків, Україна

Отримано: 07.12.2015. Завантажити: PDF

Для з’ясування питання про вплив високочастотних вібрацій на механічні властивості нанокристалів виконано дослідження механічних властивостей нанокристалічного титану при однорідному тривісному стисканні під дією ультразвукових коливань із частотою у 20 кГц. Використаний в експериментах нанокристалічний титан промислової чистоти ВТ1-0 одержано методом кріогенної фраґментації зерен. Цей матеріял має широкий розподіл зерен за розмірами (20—80 нм) із середнім розміром біля 40 нм. Амплітуда циклічних напружень сягала 275 МПа. Встановлено, що високочастотні вібрації знижують поріг пластичности й ініціюють утворення катастрофічних смуг зсуву. За швидкости деформації у 10$^{-4}$ с$^{-1}$ поріг пластичности під дією вібрацій знижується в 2,5 рази, а катастрофічна смуга зсуву утворюється при деформації 0,11, яка є у 5,7 разів нижчою, ніж істинна деформація до моменту утворення катастрофічної смуги зсуву без дії вібрацій. При збільшенні швидкости деформації до 10$^{-3}$ с$^{-1}$ ефекти дії високочастотних вібрацій істотно послаблюються.

Ключові слова: наномасштабний титан, механічні властивості, міцність, пластичність, високочастотна вібрація.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v38/i02/0189.html

PACS: 62.20.fg, 62.20.me, 62.25.Fg, 62.25.Mn, 81.40.Jj, 81.40.Np, 81.70.Cv


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. C. C. Koch, I. A. Ovid’ko, S. Seal, and S. Veprek, Structural Nanocrystalline Materials: Fundamentals and Applications (Cambridge: Cambridge University Press: 2007) Crossref
  2. K. S. Kumar, S. Suresh, M. F. Chisholm, J. A. Horton, and P. Wang, Acta Mater., 51: 87 (2003) Crossref
  3. K. S. Kumar, H. Van Swygenhoven, and S. Suresh, Acta Mater., 51: 5743 (2003) Crossref
  4. A. V. Sergueeva, N. A. Mara, and A. K. Mukherjee, J. Mater. Sci., 42: 1433 (2007) Crossref
  5. Y. Estrin and A. Vinogradov, Acta Mater., 61: 782 (2013) Crossref
  6. M. Dao, L. Lu, R. Asaro, J. Dehosson, and E. Ma, Acta Mater., 55: 4041 (2007) Crossref
  7. M. A Meyers, A. Mishra, and D. J. Benson, Prog. Mater. Sci., 51: 427 (2006) Crossref
  8. A. Vinogradov, Mater. Sci. Forum, 503–504: 267 (2006) Crossref
  9. H. A. Padilla and B. L. Boyce, Exp. Mech., 50: 5 (2010) Crossref
  10. R. A. Meirom, D. H. Alsem, A. L Romasco, T. Clark, R. G. Polcawich, J. S. Pulskamp, M. Dubey, R. O. Ritchie, and C. L. Muhlstein, Acta Mater., 59: 1141 (2011) Crossref
  11. V. A. Filippenko, E. K. Sevidova, N. V. Dedukh, S. V. Malyshkina, A. A. Simonova, I. B. Timchenko, and V. A. Moskalenko, Ortopediya, Travmotologiya i Protezirovanie, 3: 69 (2011) (in Russian)
  12. A. V. Sergueeva, V. V. Stolyarov, R. Z. Valiev, and A. K. Mukherjee, Scr. Mater., 45: 747 (2001) Crossref
  13. D. Jia, Y. M. Wang, K. T. Ramesh, E. Ma, Y. T. Zhu, and R. Z. Valiev, Appl. Phys. Lett., 79: 611 (2001) Crossref
  14. A. Vinogradov and S. Hashimoto, Materials Transactions, 42: 74 (2001) Crossref
  15. R. Z. Valiev, A.V. Sergueeva, and A. K. Mukherjee, Scr. Mater., 49: 669 (2003) Crossref
  16. V. A. Moskalenko, A. R. Smirnov, and R. V. Smolyanets, Fizika Nizkikh Temperatur, 40: 837 (2001) (in Russian)
  17. A. V. Rusakova, S. V. Lubenets, L. S. Fomenko, and V. A. Moskalenko, Fizika Nizkikh Temperatur, 38: 980 (2012) (in Russian)
  18. V. A. Moskalenko, V. I. Betekhtin, B. K. Kardashev, A. G.Kadomtsev, A. R. Smirnov, R. V. Smolyanets, and M. V. Narykova, Fizika Tverdogo Tela, 56: 1590 (2014) (in Russian)
  19. M. Papakyriacoua, H. Mayer, C. Pypen, H. Plenk Jr., and S. Stanzl-Tschegg, International Journal of Fatigue, 22: 873 (2000) Crossref
  20. M. Papakyriacoua, H. Mayer, C. Pypen, H. Plenk Jr., and S. Stanzl-Tschegg, Mater. Sci. Eng. A, 308: 143 (2001) Crossref
  21. A. Khalajhedayati and T. J. Rupert, Acta Mater., 65: 326 (2014) Crossref
  22. J. Schiøtz, T. Vegge, F. Di Tolla, and K. Jacobsen, Phys. Rev. B, 60: 11971(1999) Crossref
  23. A. S. Bakai, Topics in Applied Physics, 72: 208 (1994) Crossref
  24. A. S. Bakai, Poliklasternye Amorfnye Tela (Kharkov: Synteks: 2013) (in Russian)
  25. N. P. Lazarev and A. S. Bakai, J. Mech. Behav. Materials, 22: 119 (2013) Crossref
  26. Yu. Petrusenko, A. Bakai, I. Neklyudov, S. Bakai, V. Borysenko, G. Wang, P. K. Liaw, L. Huang, and T. Zhang, J. Alloys Compd., 509: 123 (2011) Crossref
  27. A. S. Bakai, S. A. Bakai, V. M. Gorbatenko, M. B. Lazarev, Yu. A. Petrusenko, and A. A. Scheretsky, Nanorozmirni Systemy: Struktura, Vlastyvosti, Tekhnologiya. Doslidzhennya v Ukrayini [Nanoscale Systems: Structure, Properties, Technology. Investigations in Ukraine] (Ed. A. G. Naumovets) (Kiev: Akademperiodika: 2014) (in Russian)
  28. A. S. Bakai, S. A. Bakai, G. N. Malik, V. M. Gorbatenko, V. M. Netesov, V. A. Emlyaninov, Problemy Atomnoy Nauki i Tekhniki. Seriya Radiatsionnaya Fizika i Radiatsionnoe Materialovedenie, Iss. 4 (87): 104 (2005) (in Russian)
  29. A. S. Bakai, V. V. Kul’ko, I. M. Mikhailovskij, V. B. Rabukhin, and O. A. Velikodnaja, J. Non-Cryst. Solids, 182: 315 (1995) Crossref
  30. A. S. Bakai, E. V. Sadanov, V. A. Ksenofontov, S. A. Bakai, J. A. Gordienko, and I. M. Mikhailovskij, Metals, 2: 441 (2012) Crossref
  31. I. M. Lifshitz, ZhETF, 17: 909 (1963) (in Russian)
  32. L. A. Greer, Y. Q. Cheng, and E. Ma, Mater. Sci., Eng. R, 74: 71 (2013) Crossref
  33. O. Bakai, Physics of Liquid Matter: Modern Problems. Springer Proceedings in Physics (Eds. L. Bulavin and N. Lebovka), vol. 171, Ch. 5, p. 103 (2015) Crossref