Исследование эволюции периодических деформационных структур на фольгах монокристалла алюминия {100} на мезомасштабном уровне при несвободном циклическом растяжении

• Автор: Петракова, Ирина Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.07, 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 173 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Многоуровневый характер процесса пластической деформации и разрушения материалов
1.2 Поверхностные слои нагруженных твердых тел как самостоятельный структурный уровень пластической деформации и разрушения
1.3 Образование регулярных структур на интерфейсе «поверхностный слой - подложка»
1.3.1 Исследование тонких металлических покрытий при деформировании полимера в качестве подложки
1.3.2 Нестабильность Гринфельда: экспериментальные
результаты
1.3.3 Особенности макроскопического рельефа, образующегося на алюминиевых фольгах, закрепленных на образцах высокопрочных сплавов, при циклическом растяжении
1.4 Особенности пластической деформации монокристаллов алюминия
1.4.1 Особенности пластической деформации монокристаллов алюминия при циклической деформации
1.5 Модели явлений, возникающих на интерфейсе разнородных сред под действием упругих напряжений
1.5.1 Неустойчивость Эйлера в системах «жесткое покрытие на податливом основании»
1.5.2 Модель Г.П. Черепанова
1.5.3 Модель Гринфельда
1.6 Структурно-скейлинговые переходы в деформируемом твердом теле
1.7 Постановка задачи
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Характеристика исследуемых материалов
2.2 Методы эксперимента
2.2.1 Методы микроструктурных исследований
2.2.2 Методики фрактального анализа на основе структурной функции
2.2.3 Моделирование фрактальных поверхностей методом Фосса и тестирование программы обработки экспериментальных данных.
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОДОЛЬНЫХ МАКРОСКОПИЧЕСКИХ ПОЛОС НА ФОЛЬГАХ МОНОКРИСТАЛЛОВ АЛЮМИНИЯ КУБИЧЕСКОЙ ОРИЕНТАЦИИ, ЗАКРЕПЛЕННЫХ НА ОБРАЗЦАХ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА, ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ РАСТЯЖЕНИИ
3.1 Эволюция макроскопического рельефа на фольгах монокристалла алюминия при циклическом растяжении
3.1.1 Образование и эволюция макроскопического рельефа на свободной поверхности фольги
3.1.2 Образование макроскопического рельефа на закрепленной поверхности фольги
3.2 Механизм образования продольных макроскопических полос на фольгах монокристаллов алюминия <001>[100], закрепленных на образцах алюминиевого сплава при циклическом растяжении
3.3 Выводы по разделу
4 ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРИОДИЧЕСКИХ МЕЗОСКОПИЧЕСКИХ СТРУКТУР РАЗЛИЧНОГО МАСШТАБА НА ФОЛЬГАХ МОНОКРИСТАЛЛОВ АЛЮМИНИЯ КУБИЧЕСКОЙ ОРИЕНТАЦИИ
4.1 Металлографические исследования микрорельефа алюминиевых фольг
4.1.1 Исследование твидовой структуры
4.1.2 Наблюдение тонкой структуры переходной области
4.1.3 Микроструктура рельефа, образующегося на фольгах монокристалла алюминия кубической ориентации при N>60 ООО циклов
нагружения
4.2 Исследование твердости продольных макроскопических полос и твидовой структуры в зависимости от числа циклов нагружения
4.3 Роль моментных напряжений в развитии пластической деформации на фольгах алюминия, наклеенных на плоские образцы алюминиевого сплава при циклическом растяжении
4.4 Механизм образования твидовой структуры
4.5 Выводы по разделу
5 ФРАКТАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ САМОПОДОБНЫХ СТРУКТУР НА ФОЛЬГАХ МОНОКРИСТАЛЛОВ АЛЮМИНИЯ КУБИЧЕСКОЙ ОРИЕНТАЦИИ
5.1 Самоподобие структур на фольгах монокристаллов алюминия кубической ориентации
5.2 Фрактальный анализ лазерных профиллограмм на основе структурной функции высоты
5.3 Выводы по разделу
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
БЛАГОДАРНОСТИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

миния при числе циклов N > 100) наблюдается замыкание клубков, в результате чего формируется ячеистая субструктура [103, 110]. Основная часть дислокаций в этой субструктуре находится в стенках ячеек. Плотность дислокаций внутри ячеек намного ниже. Рыхлость и ширина стенок ячеек может зависеть от ряда факторов. Так, наиболее узкие стенки ячеек формируются в чистом алюминии.
В целом, структуры, формирующиеся в процессе деформации в А1 и Си, весьма схожи между собой. Отличие состоит в том, что ячеистая структура, наблюдающаяся в Си, имеет более широкие стенки [103, 110]. Это связано с более низкими значениями энергии дефекта упаковки (для меди 67 мДж/м2 [110]) и образованием в меди сидячих дислокаций Ламер - Коттрела, препятствующих поперечному скольжению [110].
В работе [104] исследовали образование дефектной структуры в монокристаллах высокочистого алюминия различной ориентации. Массивные образцы были подвергнуты циклическому растяжению с контролируемой амплитудой деформации. Для всех ориентаций монокристаллов обнаружены стадии «первичное циклическое упрочнение - разупрочнение - вторичное циклическое упрочнение». Стадию первичного циклического упрочнения авторы связывают с образованием клубковой структуры, стадию разупрочнения — с образованием низкоэнергетических дислокационных субструктур, а стадию вторичного циклического упрочнения - с образованием ячеистой структуры.
Характерной чертой циклической деформации ГЦК - металлов является образование полос устойчивого сдвига [103]. Однако, в [104-105] показано, что при циклическом растяжении монокристаллов алюминия <100>{001} не наблюдается образования устойчивых полос скольжения. Вместо полос устойчивого сдвига, на некоторых участках поверхности массивного образца монокристалла алюминия <100> {001} при циклической деформации при комнатной температуре наблюдали структуру в виде регулярной квадратной решетки микроскопических экструзий, со сторонами ориентированными в