WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

ли, поместив посередине рассматриваемой балки „пластический шарнир“. Это в свою очередь вызывает приращение ее прогиба, т. е. следует ввести еще один дополнительный сомножитель в формулах (9), (14).

пор проводилось как для объема образца, так и для Величину для удлиненных приповерхностных пор, как его приповерхностного слоя толщиной 50-100 µm. Для показывают оценки, можно принять равной.

исследованных образцов размер и концентрация пор в приповерхностном слое оказались несколько меньше, чем в объеме.

5. Экспериментальные результаты.

Исследование пор в меди проводилось микроскопичеСравнение с теорией и расчетами скими методами на шлифах. При этом непосредственно в эксперименте определяются не размеры пор, а их Результаты аналитических расчетов и моделирования случайные сечения шлифом. В связи с этим нами были позволяют провести их сравнение с экспериментом.

проведены оценки того, насколько истинные оси b и a В первую очередь это касается двух аспектов проблемы:

поры отличаются от измеряемых. Как показано далее, влияния формы пор и расстояния от них до внешней для сравнения с теорией важны не сами значения a поверхности на процессе залечивания под давлением.

Предварительно можно проанализировать роль взаимо- и b, а их отношение, т. е. степень „сплющенности“ поры, поэтому в первую очередь оценивалась погрешность действия пор в этом процессе.

Экспериментальное исследование процесса залечива- определения этого параметра. Учитывались два фактора:

ния пор проводилось в основном на образцах Cu, частич- распределение сечений сфероида по оси, перпендикулярной a, и угловая зависимость сфероида относительно но на аморфном сплаве. Образцы меди испытывались в режиме высокотемпературной ползучести при темпера- плоскости шлифа. Расчеты показали, что первый из них туре T = 500C и напряжении = 12.5 MPa до разру- вообще не влияет на величину a/b, а ориентационный шения (долговечность 40 h). Такой режим испыта- фактор вносит вклад 10% на усредненной кривой для ния обеспечивает образование довольно высокой кон- пор с большими отношениями a/b.

центрации зернограничных пор ( V /V 0.1-1%) [6]. Обработка гидростатическим давлением (до 1.4 GPa) Форма пор близка к сплющенному сфероиду, сориен- проводилась в масляной среде с защитой от ее прониктированному большой осью в плоскости границы зерна. новения внутрь образцов.

Для разных образцов величина большой оси сферо- Прежде чем перейти к изложению собственно экспеида a составляла 3-80 µm, а отношение b/a было риментальных данных по залечиванию пор под давлениравно 0.1–1. На рис. 4 (кривая 1) приведена зависимость ем, напомним наиболее существенные результаты, полувеличины малой оси b от большой a, построенная по ченные теоретически. Во-первых, степень залечивания результатам измерения всех пор образца и последую- зависит не от размера поры, а от отношения b/a осей щего усреднения. Видно, что относительно небольшие сфероида (в линейном приближении эта связь прямо поры почти округлые, а поры с большим значением a пропорциональная), при этом заметного уменьшения становятся более вытянутыми. Определение параметров величины a не происходит. Во-вторых, на расстояниях Физика твердого тела, 2003, том 45, вып. Теоретическое и экспериментальное исследование влияния внешней нагрузки на поры... от внешней поверхности образца порядка нескольких размеров поры степень залечивания существенно выше, чем в объеме.

С учетом вышесказанного полученные данные удобно представить в виде зависимостей b-a. На рис. 4 приведены такие зависимости для исходного образца (кривая 1) и для образцов после приложения давления 0.и 1.0 GPa (кривые 2 и 3). Видно, что приложенные давления существенно уменьшают величину b, в то время как максимальное значение a осталось практически тем же. Помимо этого, ясно видно, что наиболее интенсивно залечиваются поры с меньшим значением b/a (что соответствует большим a), а почти круглые маленькие поры изменились незначительно. Для количественного сравнения теории и эксперимента мы применили формулы (9), (14), (17). Результаты такого расчета приведены на том же рисунке сплошными линиями. Видно, что расчетные и экспериментальные кривые хорошо совпадают. Давления, использованные в данном расчете, равнялись P.

Наилучшее совпадение экспериментальных данных и Рис. 6. Зависимость относительного изменения малой оси теоретических расчетов получалось при 5.8, что поры b/b от величины большой оси a. Поры в объеме образочень близко к предсказываемому теорией ( = 5).

ца: 1 — аналитический расчет, 2 — эксперимент; приповерхностные поры: 3 — аналитический расчет, 4 — эксперимент, Перейдем к рассмотрению особенностей залечивания 5 — Nastran.

приповерхностных пор.

На рис. 5 приведены зависимости b-a для одного из исходных образцов (кривая 1) и после приложения давления 1 GPa в объеме (кривая 2) и в приповерх- Степень уплощения длинных пор становится настолько ностном слое (кривая 3) (исходный образец выбирался большой, что возникают определенные сложности при таким образом, чтобы зависимости b-a в объеме и их интерпретации.

поверхностном слое были близки). Видно, что залечи- Рассмотрим более подробно результаты аналического вание пор в приповерхностном слое подчиняется тем рассмотрения, численного расчета и эксперимента с же закономерностям, но протекает более интенсивно. точки зрения влияния формы пор на степень их залечивания. Для этого проанализируем изменение оси b в зависимости от исходной величины b/a в процессе залечивания давлением. Такие зависимости приведены на рис. 6 для объемных и приповерхностных пор. Для кривой 1 мы учитывали коэффициент, а для кривой 3 — и, т. е. частично учитывалась пластичность.

Из приведенных данных видно, что расчетные и экспериментальные данные почти совпадают при описании приповерхностных пор. Существенно новым является, то, что степень залечивания для этих пор увеличивается скачкообразно с ростом a/b.

Степень залечивания объемных пор увеличивается линейно с a/b. Эксперимент дает больший наклон этой зависимости, чем аналитический расчет, что связано, по-видимому, с неполным учетом роли локальных пластических деформаций вблизи пор.

Из анализа полученных данных следует весьма важный вывод: степень залечивания пор в образце напрямую зависит от вида исходного распределения пор по величине отношения b/a. Если это распределение линейно и наклон графика близок к единице, то залечивание незначительно, по мере уменьшения наклона степень Рис. 5. Зависимость величины малой оси поры b от величины залечивания увеличивается. В том случае, если зависибольшой оси a для исходного образца (1) и после воздеймость затухающая (что наиболее часто реализуется в ствия давления для объема образца (2) и приповерхностного слоя (3). эксперименте), давление воздействует в основном на поФизика твердого тела, 2003, том 45, вып. 624 В.И. Бетехтин, С.Ю. Веселков, Ю.М. Даль, А.Г. Кадомцев, О.В. Амосова под действием давления происходит уплощение пор в направлении, перпендикулярном внешней поверхности (это направление совпадает с малой осью эллисоида).

В направлении, параллельном внешней поверхности, размер пор практически не изменяется. Обработка данных малоуглового рентгеновского рассеяния, а также анализ литературных данных [9,10] показали, что уплощение пор под действием давления должно привести к уменьшению толщины аморфных лент на 2%. Эта величина хорошо согласуется с результатами измерения толщины лент после действия давления. Большое число измерений показало, что уменьшение толщины лент составляет 2.3 ± 0.4%.

Таким образом, экспериментальные результаты позволили провести количественно (в ряде случаев полуколичественное) сравнение с результатами аналитических Рис. 7. Зависимость среднего объема поры V от величины и численных расчетов; получено достаточно хорошее их приложенного давления для одиночных пор (1) и их цепосогласие.

чек (2).

Действительно, эксперимент и теория однозначно показали, что при фиксированном давлении интенсивность залечивания пор в основном зависит от отношения их ры с большим значением a. Показательно, что величина осей a/b. При воздействии гидростатического давления полного объема пор и их средние размеры заметного или двухстороннего сжатия (двумерный случай) как влияния на степень залечивания не оказывают.

для меди, так и для аморфного сплава происходит В заключение изложения экспериментальных данных уменьшение малой оси b, в то время как большая ось a кратко остановимся на вопросе о влиянии взаимодейпрактически не меняется.

ствия близкорасположенных пор на процесс их залеУстановлено, что в приповерхностных слоях процесс чивания. На реальных пористых объектах исследовать залечивания протекает более активно, чем в объеме. Как этот процесс весьма сложно, так как почти невозможэксперимент, так и численные расчеты показали, что в но выбрать для исследования достаточное количество этом случае зависимость степени залечивания от отнооднотипных объектов (цепочек близкорасположенных шения a/b становится и более сильной. Показано, что пор с примерно фиксированным расстоянием между близкорасположенные поры залечиваются интенсивней ними). Тем не менее мы попытались провести такое за счет взаимодействия их полей напряжений.

исследование на образцах меди.

Объектами исследования стали цепочки зернограничСписок литературы ных пор, занимающих не менее половины длины границы от одного тройного стыка до другого. Специально [1] П.Г. Черемской, В.В. Слезов, В.И. Бетехтин. Поры в такой цели не ставилось, но большая часть этих цепочек твердых телах. Энергоатомиздат, М. (1990). 374 с.

оказалась в слое, не превышающем по толщине 150 µm [2] В.И. Бетехтин. Пористость и механические свойства от поверхности. На рис. 7 приведены зависимости изтвердых тел. Сб. трудов Юбилейной научно-технической менения среднего объема пор от величины приложен- конференции. СПбГТУ, СПб (2001). С. 7.

ного давления P. Кривая 1 соответствует залечиванию [3] Л.Д. Ландау, Е.М. Лившиц. Теория упругости. Наука, М.

(1987). 246 с.

одиночных пор с отношением a/b = 1-3, кривая 2 — [4] Н.И. Мусхелишвили. Некоторые основные задачи матемазалечиванию цепочек пор. Видно, что особенно эффектической теории упругости. Наука, М. (1966). 707 с.

тивно залечиваются именно цепочки пор. Полученные [5] Ю.М. Даль. МТТ 2, 130 (1980).

результаты следует считать предварительными, хотя [6] I.V. Sklenika, V.I. Betekhtin, A.I. Petrov, A.G. Kadomsev, общая тенденция не вызывает сомнений.

K. Kucharova. Scripta Met. 25, 2159 (1991).

Для выявления общности обнаруженных эффек[7] В.И. Бетехтин, А.М. Глезер, А.Г. Кадомцев, А.Ю. Кипяткотов рассмотрим данные по влиянию гидростатическова. ФТТ 40, 1, 85 (1998).

го давления 1 GPa на пористость аморфного сплава [8] В.И. Бетехтин, Е.Л. Гюлиханданов, А.Г. Кадомцев, О.В. ТоFe77Ni1Si9B13, полученного сверхбыстрой закалкой из лочко. ФТТ 42, 8, 1420 (2000).

расплава. Этот сплав содержит эллипсоидальные по- [9] И.В. Золотухин. Физические свойства аморфных металлических материалов. Металлургия, М. (1986). 176 с.

ры размером около 100 nm, которые локализуются в [10] К. Судзуки, Х. Фудзимори, К. Хасимото. Аморфные метонком приповерхностном слое аморфной ленты [7,8] таллы / Под ред. Т. Масумото. Металлургия, М. (1987).

(здесь не анализируются на порядок меньшие поры 328 с.

в объеме ленты). Исследования, проведенные методом малоуглового рентгеновского рассеяния, показали, что Физика твердого тела, 2003, том 45, вып.

Pages:     | 1 ||



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

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.