WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Рис. 3. Примеры микростроения изломов образцов сплава ВТ23Л, группа №3: межфасеточный участок (а, в); квазифасеточный участок (б, г)

Таким образом, при применении данной методики к анализу межфасеточных и квазифасеточных участков в изломах образцов для испытаний на ударную вязкость и в доломе образцов для испытаний на предел выносливости получено 12 характеристик.

Глава 5. Статистический анализ количественных характеристик изломов образцов и прогноз свойств титановых сплавов

Глава посвящена анализу взаимосвязи количественных характеристик изломов образцов для испытаний на ударную вязкость и зоны долома образцов для испытаний на предел выносливости и механических свойств титановых сплавов ВТ20Л и ВТ23Л с различной структурой.

Проанализирована взаимосвязь доли межфасеточной составляющей в изломе (SV) с механическими свойствами сплавов: В,,, KCU и -1. Характер зависимостей в целом одинаков для обоих сплавов ВТ20Л и ВТ23Л: для всех свойств коэффициенты корреляции имеют одинаковый знак, а для В, KCU и -1 также и близкие значения. Значимую (r > 0,8) в обоих сплавах корреляцию SV показывает только с KCU и ­1, причем с пределом выносливости корреляция выше (r = 0,91). Это хорошо согласуется с известными положениями о том, что ударная вязкость и предел выносливости более чувствительны к микроструктуре, чем остальные механические свойства, а значит должны быть теснее других связаны с морфологией излома. Были рассчитаны парные регрессионные модели, показывающие взаимосвязь SV и ­1 для обоих сплавов. Эти модели позволяют прогнозировать предел выносливости с ошибкой 1316%. В ряде случаев такой точности достаточно, однако ее целесообразно повысить. Для этого при прогнозе ­1 необходимо использовать дополнительные параметры излома, в частности характеристики микроморфологии.

Показано, что такими характеристиками являются размеры ямок микропластической деформации, измеренные по методике главы 4.

Результаты исследований показали, что и в межфасеточных, и в квазифасеточных участках все виды ямок на образцах для испытаний на ударную вязкость имеют высокую корреляцию с соответствующими видами ямок образцов для испытаний на предел выносливости. Таким образом, качественная идентичность строения излома ударных образцов и долома усталостных образцов подтверждается также количественно. Установленная в работе высокая взаимосвязь всех параметров межфасеточных участков как изломов образцов для испытаний на ударную вязкость, так и доломов образцов для испытаний на предел выносливости, позволяет рассматривать характеристики межфасеточных участков как не зависящие от вида динамических испытаний, в которых получен излом. Следовательно, для оценки предела выносливости можно использовать характеристики межфасеточных участков изломов ударных образцов. При этом наименьшие методические трудности вызывает измерение минимальных ямок микропластической деформации.

Рассчитанные характеристики моделей для оценки предела выносливости приведены в таблице 2. При построении этих моделей использовались наиболее информативные факторы для каждого из оцениваемых откликов – механических свойств.

При оценке предела выносливости сплава ВТ20Л все разработанные модели обладают схожими и очень высокими характеристиками. Наилучшими моделями являются однофакторная экспоненциальная и двухфакторная линейная. Экспоненциальная модель связывает предел выносливости только с одним фактором – размером минимальных ямок микропластической деформации межфасеточных участков (KVM), при этом относительная ошибка оценки составляет 7,3 %.

Таблица 2

Характеристики регрессионных моделей для оценки предела выносливости литейных титановых сплавов ВТ20Л и ВТ23Л

Модель

|R|

R2

F

P

SE, МПа

V, %

Сплав ВТ20Л:

1 = 678 – 43,66KVM

0,96

0,92

91,8

0,9999

42,62

9,4

1 = 748exp(-0,107KVM)

0,98

0,96

203,7

0,9999

33,15

7,3

1 = 786 – 96,78KVM + 4,69KVM 2

0,98

0,96

85,9

0,9999

31,84

7,0

1 = 734 – 10,98 – 37,16KVM

0,99

0,96

139,0

0,9999

25,2

5,6

Сплав ВТ23Л:

1 = 825 – 47,51KVM

0,98

0,97

116,4

0,9996

24,65

6,1

1 = 1038exp(-0,11KVM)

0,98

0,94

78,1

0,9991

31,72

7,8

1 = 687 – 12,19KVM – 2,10KVM 2

0,99

0,97

51,7

0,9953

26,23

6,5

1 = 692 – 0,112В – 45,62KVM

0,98

0,97

45,6

0,9943

27,85

6,9

Примечание: подчеркиванием выделены значимые коэффициенты и характеристики моделей; SE – среднеквадратичное отклонение, V – коэффициент вариации,
KVM – размер минимальных ямок микропластической деформации в межфасеточных участках образцов для испытаний на ударную вязкость

Еще более высокую точность (относительная ошибка 5,6 %), можно обеспечить, используя двухфакторную линейную модель, в которой наряду с KVM используется значение относительного удлинения.

Для оценки предела выносливости сплава ВТ23Л лучшей моделью является однофакторная линейная с ошибкой 6,1 %.

Важным фактом является то, что однофакторные линейные и экспоненциальные модели для обоих сплавов имеют практически равные коэффициенты при факторах. Этот результат хорошо согласуется с наблюдаемой на сплавах ВТ20Л и ВТ23Л идентичностью закономерностей разрушения, обнаруженной ранее на макро и микроуровнях. Графическое сопоставление моделей для двух сплавов приведено на рис 3.

а)

б)

Рис. 3. Сопоставление однофакторных регрессионных моделей для оценки предела выносливости сплавов ВТ20Л и ВТ23Л: а) линейные модели; б) экспоненциальные модели

Таким образом, по результатам регрессионного анализа можно достоверно утверждать, что закономерности взаимосвязи количественных характеристик изломов псевдосплава ВТ20Л и (+)сплава ВТ23Л и их механических свойств носят одинаковый характер.

Выводы по работе

  1. Методом сканирующей электронной микроскопии исследована морфология изломов образцов после испытаний на ударную вязкость и сопротивление усталости сплавов ВТ20Л и ВТ23Л, имеющих в исходном литом состоянии и после различных режимов обработки, включая термоводородную обработку, структуру разных типов и параметров. Установлено, что при любом типе и параметрах структуры поверхность излома образцов для испытаний на ударную вязкость представляет собой сочетание участков типичного ямочного строения, образующихся при вязком разрушении, и квазифасе­точных участков, формирующихся при квазисколе.
  2. Показано, что доля межфасеточных участков на указанных изломах уменьшается в зависимости от степени преобразования структуры: от исходной крупнопластинчатой в литом состоянии до мелкодисперсной пластинчатой или квазиглобулярной после разных режимов ТВО. Наименьшая доля межфасеточных участков (10% в изломе образцов сплава ВТ20Л, испытанных на ударную вязкость) формируется на изломах образцов с полностью преобразованной путем ТВО ультрадисперсной структурой с размерами частиц фазы менее 1 мкм.
  3. Установлено, что преобразование путем ТВО исходной литой крупнопластинчатой структуры титановых сплавов ВТ20Л и ВТ23Л в мелкопластинчатую при сохранении оторочки по границам исходного зерна приводит к увеличению доли квазифасеточного излома от 510% до 40% в изломе образцов после испытаний на ударную вязкость и в зоне долома образцов после испытаний на предел выносливости. При устранении оторочки в результате преобразования структуры путем ТВО в ультрадисперсную продвижение фронта трещины становится нечувствительным к микроструктуре. Это увеличивает долю квазифасеточного рельефа в изломе до 90%.
  4. Установлено, что основной составляющей микроморфологии изломов образцов для испытаний на ударную вязкость и зоны долома образцов для испытаний на предел выносливости являются ямки микропластической деформации. Они присутствуют как на участках вязкого разрушения, так и на квазифасетках. Таким образом, главенствующим механизмом разрушения при динамических испытаниях образцов сплавов ВТ20Л и ВТ23Л с любой структурой является механизм образования и слияния микропор.
  5. Разработана методика количественной фрактографии изломов образцов для испытаний на ударную вязкость и зоны долома образцов для испытаний на предел выносливости титановых сплавов с различной структурой, основанная на измерении ямок микропластической деформации трех типов: минимальных, средних и максимальных.
  6. Установлена статистически достоверная взаимосвязь количественных характеристик морфологии изломов образцов титановых сплавов ВТ20Л и ВТ23Л с их пределом выносливости. Доля вязкого излома образцов для испытаний на ударную вязкость коррелирует с пределом выносливости на уровне 0,9. Размер минимальных ямок микропластической деформации вязких участков связан с пределом выносливости с коэффициентом парной корреляции 0,97.
  7. Показана идентичность морфологии изломов образцов для испытаний на ударную вязкость и зоны долома образцов для испытаний на предел выносливости сплавов ВТ20Л и ВТ23Л как на макро, так и на микроуровне. Показано, что количественные характеристики вязких участков изломов ударных образцов и долома усталостных образцов можно рассматривать как не зависящие от вида динамических испытаний, в результате которых получен излом. Это позволяет использовать характеристики вязких участков изломов образцов для испытаний на ударную вязкость для количественной оценки предела выносливости.
  8. Для прогноза предела выносливости псевдосплава ВТ20Л по характеристикам морфологии изломов образцов для испытаний на ударную вязкость разработана и рекомендована модель 1 = 748  exp(-0,107  KVM), а при известном относительном удлинении при испытаниях на растяжение – модель 1 = 734  10,98    37,16  KVM, где KVM – размер минимальных ямок микропластической деформации в вязких участках изломов. Средняя ошибка оценки 1 по первой модели составляет около 7 %; по
    второй – 5,6 %.
  9. Для прогноза предела выносливости (+)сплава ВТ23Л при использовании данных о морфологии изломов образцов для испытаний на ударную вязкость разработана модель 1 = 825  47,51  KVM. При ее использовании средняя ошибка оценки 1 составляет около 6 %.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»