WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Анализ прерывистой текучести сплава Д1 осуществлялся в рамках модели, предложенной Кришталлом М.М., согласно которой образование зубцов на кривой нагружения связано с образованием на поверхности деформируемого материала мезополос локализованной пластичности. Здесь же приводятся результаты исследований влияния закона пластического течения на характер зубчатости кривой нагружения.

Результаты механических испытаний показали, что кривые нагружения исследуемого сплава (рисунки 1 и 2) без учета их скачкообразного профиля можно отнести к диаграммам общего типа. Такие диаграммы описывают уравнением Людвика:

n = + K (1) Использование метода логарифмирования, описанного в работах Трефилова В.И. с сотрудниками, позволило достаточно четко выделить три продолжительных прямолинейных участка на кривой нагружения сплава Д1 в координаln(s - s0 ) = f (ln e) тах, для которых показатель деформационного упрочнения n остается постоянным и принимает следующие значения:

s, МПа,МПа 3 n = + K s = s0 + Ken 50 0,00 0,05 0,10 0, 0,00 0,05 0,10 0,15 e Рисунок 1. Кривая нагружения Рисунок 2. Кривая нагружения сплава Дсплава Д1 в координатах условные в координатах истинные напряжениенапряжение-деформация деформация, где s = (1 + ) e = ln(1 + ) ;

1. n=1 на участке 0,012<<0,023 – стадия линейного упрочнения, 2. n= на участке 0,036<<0,064 – стадия параболического упрочнения, 3. n=0,3 на участке деформаций 0,074<<0,15 – стадия предразрушения, которая заканчивается образованием макроскопической шейки разрушения.

Из рисунков 1 и 2 видно, что прерывистая текучесть при одноосном растяжении сплава Д1 наблюдается на всем участке пластического течения сплава и макроскопически проявляется в виде пилообразного профиля диаграммы нагружения. Согласно Кришталлу М.М., при одноосном растяжении прерывистая те- кучесть обусловлена образованием мезополос локализованной деформации (рисунок 3). В зависимости от условий нагружения и геометрических параметров исследуемых образцов происходит формирование двух типов мезополос локализованной деформации – полос I и II типа. Геометрия образцов, исследуемых в данной диссертационной работе, и условия их нагружения определили преимущественное формирование Рисунок 3. Схема типов мезополос:

полос I типа.

1– полосы I типа; 2 – полосы II типа На рисунке 4 приведены результаты металлографических исследований рабочей поверхности образца сплава Д1. Образец изъят из испытательной машины при достижении tot = 5%. В результате наблюдения на полированной поверхности обнаружены полосы, практически перпендикулярные оси нагружения (угол наклона = 87±4°), шириной h=24±3 мкм, проходящие через всю рабочую поверхность (ширина образца – 10 мм). Образование каждой полосы осуществляется со скоростью более высокой, чем скорость деформирования образца в целом, что приводит к релаксационному сбросу напряжения на кривой нагружения.

Изучение формы зубцов на кривой нагружения сплава Д1 показало присутствие на стадии линейного упрочнения одиночных срывов деформирующего напряжения (см.

рисунок 5а), достигающих 2 МПа, которые соответствуют описанию в рабо тах Чихаба и Кубина зуб- чатости типа С и В. На ось растяжения стадии параболического Рисунок 4. Металлографическое изображение участупрочнения одиночные ков полированной поверхности рабочей части образца спады деформирующего сплава Д1 после пластической деформации напряжения разделяются участками, где напряжение остается постоянным или слабо возрастает (рисунок 5б), что соответствует описанию зубчатости А-типа. На стадии предразрушения (рисунок 5в) остается зубчатость А-типа, однако вид ее более сложный.

,МПа,МПа 105 0,0175 0,0180 0,0,050 0, 0,012 0,014 0,016 0,018 0,0,03 0,04 0,05 0,(а) (б),МПа Рисунок 5. Типы зубчатости на кривой нагружения:

а – зубчатость С-типа на стадии 175 линейного упрочнения;

б – зубчатость А-типа на стадии параболического упрочнения;

в – зубчатость А-типа на стадии предразрушения 0,08 0,10 0, (в) Как упоминалось выше, образование и распространение мезополосы локализованной пластичности приводит к образованию на кривой нагружения релаксационного сброса напряжения на А* (рисунок 6), которое можно оценить как:

M H b A* = M =, (2) L где М=tg – эффективный модуль упругости системы образец-машина; b – степень деформации в полосе; L – длина образца; H = h/sin; h – ширина полосы; – угол наклона полосы к оси растяжения образца.

Фактически регист, МПа рируемый на кривой нагружения спад напря жения (А) всегда меньA ше на величину, которую называют величиA A* ной компенсационного A* влияния нагружающего A устройства, и определяA* & & 124 ется как Mt – ( скорость деформирования, задаваемая нагру0,0174 0,0176 0,0178 0,0180 0,0182 0, жающим устройством;

Рисунок 6. Участок кривой нагружения сплава Д1 на t – время спада напрястадии линейного деформационного упрочнения.

жения).

Отсюда же можно найти значение деформации в мезополосе и ее скорость, & которые на стадии линейного упрочнения составили =0,37 и =0,36 с-1. Такb b же известно, что серия мезополос локализованной пластичности образуется при & & = bH / L выполнении условия, что соответствует значению скорости дефор& мации в мезополосе = 0,2 с-1. Следовательно, как только скорость деформации b в полосе достигнет значения 0,2 с-1, произойдет смена типа зубчатости на кривой нагружения.

В рамках этой же модели говорится о влиянии коэффициента деформационного упрочнения К на тип реализующейся зубчатости кривой нагружения.

Согласно рисунку 6, для случая гладкой деформационной кривой (при равномерном пластическом течении без учета срывов напряжения) с постоянным коэффиKi = tg циентом деформационного упрочнения деформирующее напряжение выросло бы на :

& b A = + + (3) p Ki.

& b M В уравнении 3 первый член в скобках отражает компенсационное влияние нагружающего устройства, второй – чисто упругую перегрузку, а р – пластическую деформацию, которая происходит во время перегрузки за счет релаксационных про цессов. Ki – коэффициент упрочнения, который определяется микромеханизмами деформации на соответствующей стадии кривой нагружения.

Если учесть, что р мало по сравнению с первыми двумя членами в скобках, а значение A* A, то подставив выражение 2 получаем выражение 4:

& H M -1.

(4) & b L Ki Тогда & L & b, (5) M H - Ki то есть, с уменьшением коэффициента упрочнения скорость деформации в полосе уменьшается и приближается к скорости деформирования, задаваемой испытательной машиной. Это означает, что при прочих равных условиях по мере нагружения происходит смена типа зубчатости от С к А, а затем переход к гладкой кривой нагружения.

В четвертом разделе представлены результаты исследования эволюции макролокализации пластической деформации в случае реализации явления прерывистой текучести с использованием метода двухэкспозиционной спеклфотографии.

Для этого зарегистрированы двойные спекл-изображения на всем участке пластического течения, произведена их дешифровка, а массивы полученных данных о полях векторов смещений точек на поверхности продифференцированы по координатам. Последующий анализ производится с использованием компоненты локальных удлинений.

На рисунке 7 представлены графики распределения компоненты хх по центральной линии сканирования вдоль оси нагружения образца (а) и ее распределение по всей поверхности рабочей части образца (б) на стадии линейного деформационного упрочнения (tot = 1,7%).

xx 0,0,0,0,0 1 0 2 0 3 0 4 0 Х, мм (а) (б) Рисунок 7. График распределения компоненты хх вдоль центральной линии сканирования (а) и по рабочей поверхности образца (б) Данное распределение представляет собой систему максимумов, расположенных пространственно периодически. Это есть распределение очагов локализованной макропластичности, и для данного распределения можно определить значение пространственного периода (). Поскольку имеется набор спеклограмм и для каждой известно время регистрации, можно построить эволюционные (пространственно-временные) картины распределения очагов локализации макродеформации, так называемые Х-t диаграммы, рисунок 8.

Х,мм Х,мм T t, c 350 400 450 500 t, c 600 700 800 900 (а) (б) Х,мм 40 Рисунок 8. Эволюционные картины локализации пластической макродеформации в сплаве Да – стадия линейного упрочнения, б – стадия Тейлора, в – стадия предразрушения 1700 1750 1800 1850 1900 t, c (в) Все полученные результаты интерпретируются в рамках автоволновой концепции, разработанной профессором Зуевым Л.Б. с сотрудниками.

Так, на стадии линейного упрочнения образуется система перемещающихся эквидистантных макроочагов локализованной пластичности, то есть формируется автоволновой процесс, для которого можно определить скорость волны Vaw=(9,2±0,9)10-5 м/с и пространственный период =5±1 мм. При этом значение скорости автоволны соответствует универсальной зави-симости скорости автоволн от обратного коэффициента деформационного упрочнения на стадии линейного упрочнения (К), нормированного на модуль сдвига (G), обнаруженной для материалов, при пластическом течении которых реализуется стадия линейного упрочнения.

На стадии параболического упрочнения формируется стационарная диссипативная структура распределения очагов макролокализации пластической деформации. При этом простанственный период остается таким же, как на стадии линейного упрочнения.

На стадии предразрушения неподвижные очаги вновь начинают самосогласованное перемещение. Пространственная периодичность в их расположении нарушается, так как очаги движутся с разными скоростями. Траектории очагов образуют пучок с фокусом в области высокоамплитудной зоны локализации, которая сформировалась на заключительном этапе стадии параболического упрочнения. Скорость очагов тем выше, чем дальше они находятся от зоны будущего разрушения. Наиболее подвижны новые, образованные на стадии предразрушения очаги локализованной макропластичности, обозначенные цифрами 1 и 2.

Таким образом, эволюция пластической деформации на макромасштабном уровне в материале с прерывистой текучестью, так же как и в материалах с гладкой деформационной кривой, осуществляется локализованно и строго в соотвествии со стадиями деформационного упрочнения.

Предложена модель, которая дает объяснение различиям в эволюционных картинах локализованной макропластичности. А именно, в результате развития критического зародыша на мезоуровне формируется мезополоса локализованной пластичности, в ее объеме локально возрастает коэффициент деформационного упрочнения, а за счет формирования поверхности раздела «полоса – остальной объем материала» на границе полосы возрастает концентрация напряжений и следующая полоса должна образовываться в непоследственной близости вышеуказанной мезополосы. Известно также, что на стадии линейного упрочнения обобщенный коэффициент деформационного упрочнения остается постоянным, а значит, остаются постоянными и величина деформации в мезополосе, и ее скорость. В результате «эстафетного» формирования мезополос очаги макропластичности перемещаются с постоянной скоростью.

На стадии Тейлора закон пластического течения имеет симметричный вид (s~e1/2), при этом значение коэффициента деформационного упрочнения уменьшается, а значит, снижается скорость деформации в мезополосе. Известны результаты исследования дислокационных субструктур, согласно которым в пределах очагов макролокализованной пластичности наблюдаются дислокационные субструктуры, характерные для более высоких степеней деформации. Это означает, что в пределах макроочага локализованной пластичности локальный коэффициент деформационного упрочнения меньше, чем в соседних недеформируемых областях, следовательно, формирование мезо-полос будет осуществляться пространственно-симметрично в пределах макроочага, что обуславливает его стационарность.

На стадии предразрушения сплава Д1 обобщенный коэффициент деформационного упрочнения также уменьшается, а закон пластического течения, описывающий данную стадию деформационного упрочнения имеет асимметричный вид. При этом существует одна высокоамплитудная стационарная область, которой соответствует локальный n. Локальное удлинение в ней постоянно растет, и большинство мезополос деформации образуется именно в этой области. В других очагах, где n < 0,3, а значит s~e1/3 или e~s3 зарождение мезополос на переднем и заднем фронте макроочагов локализованной пластичности, которые расположены по разные стороны от стационарной области формирования шейки разрушения асимметрично, так как (+s)3 > 0, a (-s)3 < 0. При этом движение макроочага локализованной деформации можно представить как преимущественное образование мезополос на одной стороне подвижного очага локализованной пластичности. Условия формирования зубцов прерывистой текучести для двух последних стадий остаются идентичными, так как для стадии параболического упрочнения и для стадии предразрушения характерно снижение общего коэффициента деформационного упрочнения. Поэтому и образуются зубцы типа А, то есть тип зубчатости на обеих стадиях остается неизменным.

В пятом разделе приводятся результаты исследований характера изменения скорости ультразвука в процессе активного деформирования сплава Д1, то есть влияния напряженно-деформированного состояния на акустические характеристики системы.

Изменение скорости ультразвука в материале с прерывистой текучестью также осуществляется скачкообразно на всем участке пластического течения.

Амплитуда и форма скачков по мере накопления деформации меняются, хотя в пределах стадии пластического течения остаются неизменными, за исключением стадии предразрушения, где амплитуда скачков по мере накопления деформации значительно увеличивается, а форма их меняется, рисунок 9.

V/V,МПа Подробный анализ скачков на 1,000 деформационной кривой сплава Д1 и кривой измене0,ния скорости ультразвука при активном нагружении пока0,зал, что на стадии линейного упрочнения каждому зубцу 0,0,типа В или С соответствует скачок на кривой ультразву0,ка. На стадии параболического упрочнения Тейлора в 0,00 0,05 0,10 0,пределах одного скачка на кривой ультразвука формируРисунок 9. Совмещенная диаграмма кривой нается более одного зубца типа гружения (1) и кривой изменения скорости ультраА. На стадии предразрушения звука от накопленной в образце деформации (2).

формирование скачков на ди- аграмме акустического от клика материала не зависит от скачкообразных спадов напряжения на кривой нагружения. При этом обнаружено, что формирование пика на скачке кривой изменения скорости ультразвука соответствует моменту зарождения наиболее подвижных очагов на диаграмме пространственно-временного распределения очагов макролокализации пластической деформации, которые на рисунке 8в отмечены цифрами 1 и 2.

Pages:     | 1 || 3 |






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