Аннотация результатов, полученных в 2021 году
1. Методами вакуумно-дуговой плавки получены однородные слитки сплавов с памятью формы с составами близкими к заданным: Ti-22Nb-6Zr, Ti-41Zr-12Nb и Ti-18Zr-15Nb (ат.%). Слитки имеют низкое содержание примесей. 2. В результате холодной прокатки со степенями е=0,3, 1,5 и 3 последующим последеформационным отжигом при 600, 700 и 800°С и длительностью от 5 до 180 мин. получены термомеханически обработанные образцы сплавов Ti-22Nb-6Zr, Ti-41Zr-12Nb и Ti-18Zr-15Nb с разными структурными состояниями β-фазы от ультрамелкозернистого до крупнозернистого. 3. Проведено исследование структуры методами световой и электронной микроскпоии и фазового состава методом рентгеновской дифрактометрии термомеханически обработанных образцов сплавов Ti-22Nb-6Zr, Ti-41Zr-12Nb и Ti-18Zr-15Nb. После умеренной пластической деформации е=0,3 с последеформационным отжигом формируется преимуществнно крупнозернистая структура с размером зерна 18…172 мкм, которая увеличивается с ростом температуры и времени отжига. Исключениями являются сплав Ti-22Nb-6Zr, где после термомеханической обработки е=0,3+600°С, 30 мин формируется большое количество пластин α или α”- фазы и сплав Ti-18Zr-15Nb, где после такой обработки формируется мелкозернистая структура со средним размером зерна 3,4 мкм. Увеличение пластической деформации до е=1,5 и е=3 приводит к формированию мелкозернистой структуры со средним размером зерна 1,1…4,2 мкм в случае последеформационного отжига 600°С, 30 мин. Повышение температуры и времени выдержки приводит к увеличению размера зерна и выхода его в крупнозернистую область размеров. Термомеханическая обработка по режиму е=3+600°С, 5 мин позволяет получить ультрамелкозернистую структуру со средним размером зерна 0,4…0,6 мкм во всех трех сплавах. При этом все термомеханически обработанные образцы сплавов Ti-22Nb-6Zr, Ti-41Zr-12Nb и Ti-18Zr-15Nb находятся в однофазном состоянии β-фазы: вне зависимости от размера зеренной структуры: субмикронной, мелкозернистой или крупнозернистой. Увеличение степени деформации от умеренной е=0,3 к интенсивной е=1,5 и 3 приводит к сильному текстурированию β-фазы. 4. Исследовано влияние состава и структурного состояния на кристаллографический ресурс обратимой деформации сплавов с памятью формы Ti-Zr-Nb. Так повышение содержания циркония в сплаве Ti-Zr-Nb приводит к увеличению кристаллографического ресурса обратимой деформации. Самый большой кристаллографический ресурс обратимой деформации у сплава Ti-41Zr-12Nb и составляет 7,2%, а самый маленький у Ti-22Nb-6Zr – 3,6%. Причем разница кристаллографического ресурса между сплавами Ti-41Zr-12Nb и Ti-18Zr-15Nb (εmax= 6,3) меньше чем между сплавами Ti-18Zr-15Nb и Ti-22Nb-6Zr. Измельчение зерна и переход сплавов Ti-Zr-Nb в ультрамелокозернистое состояние приводит к уменьшению кристаллографического ресурса обратимой деформации на 1…2% по сравнению с крупнозернистом состоянием в независимости от состава сплава. 5. Проведен анализ результатов исследования влияния различных структурных состояний на механические свойства СПФ системы Ti-Zr-Nb. Установлено, что сплав с повышенным содержанием Zr (Ti-41Zr-12Nb) проявляет низкую чувствительность к режиму термомеханической обработке, то есть комплекс механических свойств изменяется в узком диапазоне значений. При этом, наблюдается тенденция к увеличению характеристик, как и прочности, так и пластичности с ростом степени холодной деформации. Показано, что явное разделение на фазовый и дислокационный пределы текучести в условиях растяжения, подтверждающее протекание мартенситного превращения под нагрузкой, наблюдается у сплавов Ti-18Zr-15Nb и Ti-22Nb-6Zr в мелкозернистом и ультрамелкозернистом состояниях после отжига при температуре 600°С. Ультрамелкозернистая структура β-фазы, формирующаяся в сплавах Ti-18Zr-15Nb и Ti-22Nb-6Zr в результате термомеханической обработки по режиму е=3+600°С, 5 мин способствует проявлению наиболее высокого комплекса механических свойств, сочетающего высокую прочность, достаточную пластичность и низкий модуль Юнга.

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
1. Проведена дополнительная термической обработки (старения) для выделения частиц ω-фазы. Получены образцы сплавов Ti-22Nb-6Zr, Ti-18Zr-15Nb и Ti-41Zr-12Nb (ат.%) с исходно разными структурными состояниями β-фазы (крупнозернистым после е=1,5+800°С, 30 мин; мелкозернистым после е=1,5+600°С, 30 мин и ультрамелкозернистым после е=3+600°С, 5 мин) после дополнительной термообработки (старения) при 300°С в течение 5, 30 и 180 мин. 2. Проведено исследование морфологии частиц ω-фазы после старения методами световой и электронной микроскопии. Так показано, что увеличение времени старения с 30 до 180 минут при 300°С приводит к видимому увеличению количества частиц ω-фазы в крупнозернистом сплаве Ti-22Nb-6Zr, при этом частицы ω-фазы имеют вытянутую форму, и их средний размер увеличивается с 2,8×5,9 нм до 3,3×6,2 нм. Переход от крупнозернистого к мелкозернистому и тем более ультрамелкозернистому состоянию β-фазы приводит к уменьшению частиц ω-фазы, так в ультрамелкозернистом Ti-22Nb-6Zr их размер составляет 2,8×3,7 нм после старения при 300°С в течение 180 минут. Изменение состава сплава не приводит к изменению формы частиц ω-фазы, однако может меняться их размер. Так в сплаве Ti-18Zr-15Nb в исходном крупнозерностимом состоянии после старения при 300°С в течение 180 минут частицы ω-фазы имеют размер 4,4 х 7,2 нм, наибольший по сравнению с другими сплавами в аналогичном состоянии. 3. Проведен рентгеновский дифракционный анализа для изучения фазовой структуры сплавов после термомеханической обработки. Установлены закономерности влияния исходного состава сплава и структурного состояния на особенности выделения частиц ω-фазы. Показано, что увеличение легирования цироконием и понижения ниобия и переход от состава Ti-22Nb-6Zr к Ti-18Zr-15Nb приводит к интенсивному увеличению интенсивности образования ω-фазы при старении. Дальнейшее увеличение содержания циркония вплоть до перехода к составу Ti-41Zr-12Nb приводит к замедлению увеличения циркония, что говорит о нелинейной концентрационной зависимости легирования цирконием на интесивность выделения ω-фазы и возможном сдвиге температурного интервала старения в этом сплаве. Как правило изменение структурного состояния от крупнозернистого (е=1,5+800°С, 30 мин) к мелкозернитостому (е=1,5+600°С, 30 мин) и ультрамелкозернистому (е=3+600°С, 5 мин) приводит к образованию большего количества ω-фазы при старении сплавов Ti-Zr-Nb, однако в сплаве Ti-18Zr-15Nb наибольшее количество ω-фазы образуется именно в мелкозернистом состоянии (е=1,5+600°С, 30 мин), что возможно связано с менее полно прошедшей рекристаллизацией. 4. Проведены статические механические испытания сплавов Ti-22Nb-6Zr, Ti-18Zr-15Nb и Ti-41Zr-12Nb после старения. Получены диаграммы деформации для дальнейшей их обработки, анализа и определения комплекса механических свойств для всех трех сплавов в трех структурных состояниях (крупнозернистом после е=1,5+800°С, 30 мин; мелкозернистом после е=1,5+600°С, 30 мин и ультрамелкозернистом после е=3+600°С, 5 мин) и старении при 300°С в течение трех времен выдержки: 5, 30 и 180 мин. 5. Проведен рентгеновский in situ дифракционный анализ фазовых превращений в широком интервале температур от -187 до +110°С. Установлено, что особенностью фазовых превращений в широком интервале температур в сплавах Ti-22Nb-6Zr, Ti-18Zr-15Nb и Ti-41Zr-12Nb является невозможность их термической активации β→α” при охлаждении до -187°С, несмотря на активацию β→α” превращения деформацией при Ткомн. 6. Проведен анализ и обобщение результатов исследование влияния старения на структуру и механические свойства СПФ системы Ti-Zr-Nb. Установлены закономерности влияния морфологии и количества частиц ω-фазы на механические свойства сплавов Ti-22Nb-6Zr, Ti-18Zr-15Nb и Ti-41Zr-12Nb (ат.%). Показано, что как само старение, так и увеличение времени выдержки при старении независимо от состава сплава приводит к упрочнению сплава и снижению пластичности. Это происходит, прежде всего, благодаря увеличению количества частиц ω-фазы, тогда как их размер в изучаемых пределах практически не влияет на свойства. И эти эффекты становятся более выраженными при измельчении зерна исходной β-фазы.