Self-Organization of Various-Scale Structural Groups in a Cu/NbTi Composite under the Effect of Hydrostatic Bundle Extrusion

Z. A.  Samoilenko; Самойленко З. А.; N. N. Ivakhnenko; Ивахненко Н. Н.; E. I. Pushenko; Пушенко Е. И.; N. N. Belousov; Белоусов Н. Н.; N. V. Chernyavskaya; Чернявская Н. В.; M. Yu. Badekin; Бадекин М. Ю.

doi:10.31857/S0002337X23090129

Self-Organization of Various-Scale Structural Groups in a Cu/NbTi Composite under the Effect of Hydrostatic Bundle Extrusion

Authors: Samoilenko Z.A.¹, Ivakhnenko N.N.¹^,2, Pushenko E.I.¹, Belousov N.N.¹, Chernyavskaya N.V.¹, Badekin M.Y.³
Affiliations:
1. Galkin Institute for Physics and Technology
2. Russian State Agrarian University—Timiryazev Agricultural Academy
3. Donetsk National University
Issue: Vol 59, No 9 (2023)
Pages: 972-979
Section: Articles
URL: https://journals.rcsi.science/0002-337X/article/view/249382
DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X23090129
EDN: https://elibrary.ru/ZZGVAB
ID: 249382

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Using repeated bundle extrusion of a Cu/NbTi composite, we have obtained a high-strength heterophase alloy having superconducting properties. X-ray diffraction characterization has shown that the material we obtained has an unstressed, relaxed structure in the form of self-consistent, locally diffusion-alloyed atomic groups ranging widely in size, which can be divided into three groups: (1) microcrystalline long-range-ordered particles about 450 Å in size, showing up as Debye peaks with sharp tops; (2) mesoscopic clusters with a nanoscale atomic order, responsible for broad diffuse lines; and (3) small low-dimensional atomic groups with short-range order (10–50 Å), responsible for incoherent diffuse X-ray scattering (very broad diffuse halos).

Keywords

fiber composite material, severe plastic deformation, X-ray diffraction analysis, amorphous

References

Zhang D.C., Mao Y.F., Li Y.L., Li J.J., Yuan M., Lin J.G. Effect of Ternary Alloying Elements on Microstructure and Superelastictity of Ti–Nb ALloys // Mater. Sci. Eng., A. 2013. V. 559. P. 706–710. https://doi.org/10.1016/j.msea.2012.09.012
Luz A.R., Souza G.B., Lepienski C.M., Siqueira C.-J.M., Kuromoto N.K. Tribological Properties of Nanotubes Grown on Ti-35Nb Alloy by Anodization // Thin Solid Films. 2018. V. 660. P. 529–537. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2018.06.050
Tohidi A.A., Ketabchi M., Hasannia A. Nanograined Ti–Nb Microalloy Steel Achieved by Accumulative Roll Bonding (ARB) Process // Mater. Sci. Eng., A. 2013. V. 577. P. 43–47. https://doi.org/10.1016/j.msea.2013.04.025
Edalati K., Daio T., Lee S., Horita Z., Nishizaki T., Akune T., Nojima T., Sasaki T. High Strength and Superconductivity in Nanostructured Niobium–Titanium Alloy by High-Pressure Torsion and Annealing: Significance of Elemental Decomposition and Supersaturation // Acta Mater. 2014. V. 80. P. 149–158.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2014.07.065
Çaha I., Alves A.C., Kuroda P.A.B., Grandini C.R., Pinto A.M.P., Rocha L.A., Toptan F. Degradation Behavior of Ti-Nb Alloys: Corrosion Behavior through 21 Days of Immersion and Tribocorrosion Behavior Against Alumina // Corros. Sci. 2020. V. 167. P. 108488–108497. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2020.108488
Ignatenko P.I., Klyakhina N.A., Badekin M.Yu. Structure and Properties of Metal Nitride Films Produced by Ion Implantation // Inorg. Mater. 2005. V. 41. № 1. P. 36–41. https://doi.org/10.1007/s10789-005-0073-5
Bachmaier A., Pippan R. High-Pressure Torsion Deformation Induced Phase Transformations and Formations: New Material Combinations and Advanced Properties // Mater. Trans. 2019. V. 60. № 7. P. 1256–1269. https://doi.org/10.2320/matertrans.MF201930, https://www.jstage.jst.go.jp/article/matertrans/60/7/ 60_MF201930/_article/-char/en
Edalati K. Metallurgical Alchemy by Ultra-Severe Plastic Deformation via High-Pressure Torsion Process // Mater. Trans. 2019. V. 60. № 7. P. 1221–1229. https://doi.org/10.2320/matertrans.MF201914, https://www.jstage.jst.go.jp/article/matertrans/60/7/ 60_MF201914/_article/-char/en
Han J.-K., Jang Jae-il, Langdon T.G., Kawasaki M. Bulk-State Reactions and Improving the Mechanical Properties of Metals through High-Pressure Torsion // MF201908. Materials Transactions. 2019. V. 60. № 7. P. 1131–1138. https://doi.org/10.2320/matertrans. https://www.jstage.jst.go.jp/article/matertrans/60/7/ 60_MF201908/_article/-char/en
Panigrahi A., Sulkowski B., Waitz T., Ozaltin K., Chrominski W., Pukenas A., Horky J., Lewandowska M., Skrotzki W., Zehetbauer M. Mechanical Properties, Structural and Texture Evolution of Biocompatible Ti–45Nb Alloy Processed by Severe Plastic Deformation // J. Mech. Behavior Biomed. Mater. 2016. V. 62. P. 93–105. https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2016.04.042
Самойленко З.А., Ивахненко Н.Н. Анализ фазовых переходов в разномасштабной атомной структуре при отжиге магний-цинковых ферритов // Журн. техн. физики. 2009. Т. 79. № 10. С. 151–155.
Davies T., Grovenor C.R.M., Speller S.C. Atmospheric Oxidation of NbTi Superconductor // J. Alloys Compd. 2020. V. 848. P. 156345–156357. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.156345
Delshadmanesh M., Khatibi G., Ghomsheh M.Z., Lederer M., Zehetbauer M., Danninger H. Influence of Microstructure on Fatigue of Biocompatible β-Phase Ti-45Nb // Mater. Sci. Eng., A. 2017. V. 706. P. 83–94. https://doi.org/10.1016/j.msea.2017.08.098
Mello M.G., Dainese B.P., Caram R., Cremasco A. Influence of Heating Rate and Aging Temperature on Omega and Alpha Phase Precipitation in Ti35Nb Alloy // Mater. Charact. 2018. V. 145. P. 268–276. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2018.08.035
Самойленко З.А., Ивахненко Н.Н., Пушенко Е.И., Пашинская Е.Г., Варюхин В.Н. Разнообразие беспорядка и разномасштабного порядка при вариациях интенсивной деформации меди // Физика твердого тела. 2015. Т. 57. № 1. С. 82–90.
Спусканюк В.З., Дугадко А.Б., Матросов Н.И., Янчев А.И. Дифференцированный учет степени деформации материала матрицы волокнистого композита // Физика и техника высоких давлений. 2001. Т. 11. № 3. С. 69–74.
Edalati K., Horita Z. A Review on High-Pressure Torsion (HPT) from 1935 to 1988 // Mater. Sci. Eng., A. 2016. V. 652 P. 325–352. https://doi.org/10.1016/j.msea.2015.11.074
Глезер А.М., Варюхин В.Н., Томчук А.А., Малеева Н.А. Происхождение высокоугловых границ зерен в металлах, подвергнутых мегапластической деформации // Докл. АН Техн. физика. 2014. Т. 457. № 5. С. 535–538. https://doi.org/10.7868/S0869565214230108
Белоусов Н.Н. In Situ-исследование процессов структурообразования при деформации материалов в алмазных наковальнях. 1. Оборудование и методика эксперимента // Физика и техника высоких давлений. 2006. Т. 16. № 4. С. 90–102.
Самойленко З.А., Ивахненко Н.Н., Пушенко Е.И., Прилипко Ю.С., Пащенко А.В. Самоорганизованный рост кластеризованных структур в легированных перовскитах La0.6–xNdxSr0.3Mn1.1O3–δ // Неорган. материалы. 2018. Т. 54. № 4. С. 375–381. https://doi.org/10.7868/S0002337X18040061
Самойленко З.А., Ивахненко Н.Н., Пащенко А.В., Пащенко В.П., Прилипко С.Ю., Ревенко Ю.Ф., Кизель Н.Г. Наноструктурная кластеризация в твердых растворах (Nd0.7Sr0.3)1–xMn1+xO3±δ // Неорган. материалы. 2011. Т. 47. № 9. С. 1122–1127.
Бутенко П.Н., Гиляров В.Л., Корсуков В.Е., Анкудинов А.В., Князев С.А., Корсукова М.М., Обидов Б.А. Изменения на поверхности гофрированной платиновой фольги под нагрузкой // ФТТ. 2021. Т. 63. № 10. С. 1451–1457.
Самойленко З.А., Ивахненко Н.Н., Пушенко Е.И., Шемченко Е.И., Варюхин В.Н. Самоорганизация размерного и концентрационного разнообразия в кластеризованной структуре пленок CNx:EuyOz // ЖТФ. 2020. Т. 90. № 2. С. 318–324. https://doi.org/10.21883/JTF.2020.02.48827.222-19
Китайгородский Л.И. Рентгеноструктурный анализ мелкокристаллических и аморфных тел. М.: Наука, 1952. 589 с.
Гиляров В.Л. Кинетическая концепция прочности и самоорганизованная критичность в процессе разрушения материалов // ФТТ. 2005. Т. 47. № 5. С. 808–811.