Особенности структурных и фазовых превращений в титановых заготовках в процессе высокоскоростного пластического деформирования

• Автор: Крылов, Николай Александрович
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 192 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРНО - ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ПРОЦЕССАХ
1.1. Структурно-фазовые превращения в сплавах стойких к ударному нагружению
1.2. Волновые явления в высокоскоростных процессах
1.3. Волновая природа пластической деформации твёрдых тел
1.3.1 Методы регистрации и анализа полей смещения деформированных материалов
1.3.2 Волны пластической деформации при растяжении с постоянной скоростью
1.3.3 Пластическая деформация как автоволновой процесс в активной среде
1.3.4 Особенности релаксационных волн пластичности с резким пределом текучести
1.3.5. Ротационные процессы и разрушения
1.3.6. Волны релаксации в условиях жидкометаллического охрупчивания и перспективы диагностики по волновым картинам
1.4. Локализация пластической деформации при высокоскоростных процессах
1.5. Локализация пластической деформации при ударном нагружении
1.6.1. Механизмы динамической деформации материалов
1.6.2. Поведение дислокаций
1.7. Механика волны
1.8. Постановка задачи
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА И МАТЕРИАЛЫ
2.1. Объекты и материалы для исследования
2.2. Проведение высокоскоростных испытаний с помощью пневматической пушки в диапазоне скоростей нагружения 100...600 м/с
2.3. Качественная и количественная оптическая металлография
2.4. Просвечивающая и растровая электронная микроскопия
2.5. Рентгеноструктурный анализ
2.6. Микрорентгеноспектральный анализ
2.7. Испытания на растяжение, ударный изгиб, трещиностойкость. стойкость инструмента, микротвердость
2.8. Испытания на трение скольжения
2.9. Выводы по х лаве
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ АНИЗОТРОПИИ НА ГРАНИЦАХ РАЗДЕЛА В ГПУ МЕТАЛЛАХ

3.1 Анизотропия свойств в ГПУ металлах
3.2. Расчёт напряжений термической анизотропии на границах раздела ГПУ- кристаллов
3.3. Выводы по главе
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ И ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В ТИТАНОВЫХ ЗАГОТОВКАХ В ПРОЦЕССЕ УДАРНОГО НАГРУЖЕНИЯ
4.1. Преимущество бимодальной структуры титановых сплавов по сравнению с глобулярной и пластинчатой
4.2. Исследование топографии поверхностей разрушенных образцов с пластинчатой и глобулярно- пластинчатой структурой с помощью оптической и растровой электронной микроскопии
4.3. Результаты измерения микротвёрдости титановых мишеней вдоль направления движения ударной волны со скоростями 300..600 м/с
4.4. Результаты изменения среднеквадратического отклонения значений микротвёрдости по диаметру мишеней, полученные в результате измерений вдоль направления движения ударной волны
4.5. Исследование с помощью просвечивающей электронной микроскопии структурных и фазовых превращений в лопаточных материалах из сплавов титана вдоль и поперек направления движения ударной волны со скоростью 300...600 м/с
4.6. Исследование с помощью пошагового рентгеноструктурного анализа структурных и фазовых превращений в материалах образцов - мишеней на «входе» и «выходе» вдоль направления движения ударной волны
4.7. Модель структурных и фазовых превращений протекающих в объёме титановой заготовки, подвергнутой воздействию ударной волны
4.8. Выводы по главе
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ И ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В ТИТАНОВЫХ ЗАГОТОВКАХ В ПРОЦЕССЕ СКОРОСТНОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
5.1 Физико-механические свойства исследованных материалов
5.2 Морфология формирующейся стружки
5.3. Структура металла стружки
5.3.1. Структура металла стружки из сплава АМц
5.3.2. Структура металла стружки из сплава ВТ23
5.3.3. Струкгура металла стружки из сплава ХВГ
5.4. Оценка микротвердости стружки вдоль и поперёк направления движения волны нагрузки
5.5. Модель стружкообразования при скоростной механической обработки титановых заготовок
5.6. Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЯ

1.3.3 Пластическая деформация как автоволновой процесс в активной среде
Широко распространенной точке зрения, согласно которой деформационное упрочнение при пластическом течении есть результат возрастания сопротивления среды движению носителей деформации за счет изменения характеров как самих носителей, так и барьеров, в определенной мере противостоит релаксационный переход к описанию этого процесса [7]. Он предполагает, что рождение, движение и объединение дефектов в более крупные агрегаты, перестройка дефектов внутри агрегатов и преобразование последних связываются со стремлением нагружаемого объекта снизить уровень напряжений. В таком случае следует учитывать, что поле напряжений внутри объекта неоднородно, а наблюдаемое нарастание деформирующего напряжения отражает некий средний уровень. В связи с неоднородностью поля напряжений пластическая деформация также неоднородна, и развивается её локализация в областях концентрации напряжений. Такие представления позволяют использовать синергетический подход к описанию пластической деформации и рассматривать нагружаемый объект как далекую от равновесия диссипативную систему. При этом предполагается диссипация упругой энергии, поэтому данный процесс напрямую связан с релаксацией полей напряжений. В кристаллических твердых телах релаксация напряжений (а следовательно, и диссипация энергии) может осуществляться рождением и миграцией точечных дефектов, рождением и движением (консервативным или неконсервативным) дислокаций, образованием и перестройкой дислокационных ансамблей, рождением и перемещением дисюшнаций и их ассоциатов, перестройкой и миграцией границ различного рода (блочных, доменных, границ фрагментов и ячеек, межзеренных) и, наконец, нарушением сплошности, т. е. образованием трещин. В специфических условиях релаксация осуществляется двойникованием, фазовыми превращениями. Из перечисленного видно, что релаксация напряжений происходит на различных структурных уровнях, начиная с атомного и кончая макроскопическим, охватывающим весь объект. Эффективность каждого из каналов релаксации существенно зависит от внешних условий. Исчерпание какого-либо из этих каналов приводит к исключению соответствующего структурного уровня и кардинальному изменению характера процесса формоизменения. Таким образом объясняется, например, стадийность деформационных кривых или переход от пластичности к разрушению.
Если, следуя изложенному выше, считать, что любой механизм пластической деформации реализуется как процесс релаксации напряжений, то деформационная кривая при активном нагружении может быть представлена, как это показано в [7], в виде пилообразной функции. Каждый сброс напряжений и скачкообразный прирост деформации начинаются, когда на одном из концентраторов достигается критическое напряжение рождения либо