Формирование $\omega$-фазы высокого давления в системе титан–железо при сдвиговой деформации

В данной работе изучено $(\alpha+\beta)\to\omega$ превращение под воздействием сдвиговой деформации в условиях высокого приложенного давления в сплаве Ti–$4$ масс. % Fe. Для деформирования сдвигом посредством кручения под высоким давлением (КВД) использовались два исходных состояния сплава, существенно различающихся по морфологии фаз и концентрации атомов железа в $\beta$-фазе. При КВД наступает стационарное состояние, в котором оба образца содержат $\omega$-фазу высокого давления с размером зерен около $200$ нм и содержанием железа, близким к номинальным $4$ масс. % Fe. Таким образом, это состояние при КВД эквифинально и не зависит от исходного структурно-фазового состава образцов. Обнаружено, что под воздействием КВД в сплавах Ti–$4$ масс. % Fe происходят не только мартенситные (сдвиговые) превращения в $\omega$-фазу, но и значительный массоперенос атомов легирующего элемента. Анализ изменения крутящего момента непосредственно в процессе КВД позволил оценить скорость деформационно-индуцированного массопереноса. Скорость массопереноса на $18$–$19$ порядков выше скорости обычной термической диффузии при температуре обработки $T_{\text{HPT}}= 30\,^\circ$С, при этом она близка к значениям диффузионного массопереноса при некоторой повышенной температуре $T_{\text{eff}}=700{-}800\,^\circ$С. Это связано с тем, что КВД повышает концентрацию дефектов решетки, что в свою очередь эквивалентно повышению температуры. Подобная комбинация ускоренного массопереноса при КВД и мартенситного (сдвигового) превращения наблюдалась нами ранее в сплавах Cu–Al–Ni с памятью формы, однако впервые изучена при формировании $\omega$-фазы высокого давления в титановых сплавах.