Измельчение зерна в титане предотвращает низкотемпературное охрупчивание кислородом

Межузельный кислород охрупчивает титан, особенно при криогенных температурах, что требует строгого контроля содержания кислорода при производстве титана и его сплавов. В настоящей работе предложена структурная стратегия на основе измельчения зерна для смягчения этой проблемы. По сравнению с крупнозернистым аналогом, который при 77 K является чрезвычайно хрупким, равномерное удлинение ультрамелкозернистой (UFG) микроструктуры с размером зерна около 2,0 мкм в Ti-0,3 мас.% O удалось увеличить на порядок при сохранении сверхвысокого предела текучести, характерного для UFG-микроструктуры. Уникальное сочетание прочности и пластичности в UFG Ti-0,3 мас.% O достигается за счёт совокупного воздействия уменьшенной сегрегации кислорода на границах зёрен, способствующей повышению когезионной энергии границ зёрен, и усиленной активности дислокаций, обеспечивающей превосходную способность к деформационному упрочнению. Предложенная стратегия не только расширит возможности применения высокопрочных Ti–O-сплавов при низких температурах, но и может быть использована для других сплавных систем, в которых межузельное твердорастворное упрочнение приводит к нежелательной потере пластичности.