Влияние изменения микроструктуры поликристаллических металлов на их акустические свойства

• Автор: Экономов, Андрей Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 147 с. : ил

Оглавление.
Введение
Гпава 1. Результаты и перспективы исследований дефектной структуры твердых тел акустическими методами.

1.1 Методы исследования акустической нелинейности

1.2 Влияние дефектной структуры твердых тел на их акустические свойства

1.3 Модельные представления механизмов структурной нелинейности

1.4 Эволюция структурных уровней деформации твердых тел и возможности её контроля акустическими методами

Гпава 2. Методика и экспериментальные установки для исследования

акустических свойств тонких металлических проволок

2.1 Особенности распространения акустических волн в тонких металлических проволоках
2.2 Экспериментальная установка для исследования металлических проволок статическим и квазистатическим методами
2.3 Методика исследований металлических проволок динамическим методом
2.4 Экспериментальная установка для исследования металлических проволок динамическим методом
Гпава 3. Результаты и обсуждение исследований упругих и акустических
свойств медных проволок статическим и квазистатическим методами.
3.1 Описание экспериментальных образцов
3.2 Результаты экспериментального исследования зависимостей «напряжение-деформация» и их обсуждение

3.3 Результаты экспериментального исследования зависимостей относительной скорости акустических волн от деформации и их обсуждение
3.4 Особенности поведения статического и динамического модулей Юнга медных проволок в области статических деформаций
Гпава 4. Нелинейные акустические свойства медных проволок и их модельное представление.
4.1 Зависимость статического нелинейного параметра
медных проволок от деформации
4.2 Зависимость квазистатического нелинейного параметра
медных проволок от деформации
4.3 Зависимость динамического нелинейного параметра
медных проволок от деформации
4.4 Гистерезисное поведение упругих и акустических
свойств медных проволок и его обсуждение
4.5 Модель Прейсаха-Майергойца упругой гистерезисной неоднородной среды
Гпава 5. Исследование влияния дефектной структуры титана на поглощение акустических волн.
5.1 Дислокационный механизм поглощения акустических

5.2 Низкотемпературная часть экспериментальной установки для исследования поглощения акустических волн
5.3 Результаты низкотемпературного исследования акустических свойств поликристаллического титана и их обсуждение
Заключение
Список литературы

Введение.
Одна из актуальных задач современной физики твердого тела состоит в изучении взаимосвязи изменения внутренней структуры материала с его различными макроскопическими свойствами. Решение этой проблемы потребовало проведения экспериментов по целенаправленной модификации дефектной структуры твердых тел с помощью разного рода внешних воздействий: температуры, пластических деформаций, термических обработок, облучения и т.п. Среди всевозможных способов исследования неоднородных сред наиболее перспективными являются акустические методы в силу их высокой чувствительности к любым изменениям микроструктуры. Впервые это было продемонстрировано в работах научной группы В.А. Красильникова, доказавших существование корреляции между величиной структурной нелинейности и плотностью дефектов в твердых телах, предсказавших наличие «тесной связи акустической нелинейности с прочностью материала» и принципиальную возможность «путем измерения упругих модулей высших порядков, оценивать предел прочности хрупких твердых тел».
Акустические эксперименты с материалами, содержащими такие дефекты структуры как дислокации, микротрещины, межзеренные границы и т.д. обусловили интенсивное развитие нелинейной акустики твердых тел и вызвали разработку методов их акустодиагностики, основная цель которых -прогнозирование разупрочнения и предсказание разрушения материалов.
Особая ценность акустических способов дефектоскопии связана с возможностью осуществления неразрушающего контроля элементов рабочих конструкций непосредственно в процессах их эксплуатации. Таким образом, решение задач современной научной проблемы приобрело и важное прикладное техническое значение.
Однако, из-за малого количества экспериментальных результатов по нелинейным свойствам конструкционных материалов, а также отсутствия соответствующих апробированных методик способы нелинейной акустики в

внешних воздействиях, базируясь на большом количестве экспериментальных исследований. Для конструкционных материалов, способ получения которых связан с наклепом, ковкой и волочением необходимо учитывать наличие в их исходном состоянии микротрещин. Кинетика накопления микроскопических разрывов сплошности при нагружении металла детально обсуждается в работе [58].
Необходимо отметить, что влияние на микроскопическую структуру статических и динамических (знакопеременных) воздействий несколько отличается. Специфика динамических нагружений состоит в том [57], что при этом ярко выражена локализация деформации - наряду с большой неоднородностью внутризеренных сдвигов происходит неоднородное распределение деформации и между отдельными зернами. Сильно деформированные зерна образуют конгломераты. Изменение знака нагружения обеспечивает встречный поворот зерен в пределах конгломерата. Это приводит к формированию зон всестороннего сжатия с реализацией процессов экструзии (выдавливания) и фрагментации, а также зон всестороннего растяжения, в которых происходит образование и рост микротрещин. Пока встречные повороты происходят на низком структурном (отдельные зерна) уровне, возникают мелкие микротрещины, и материал может накапливать их большое количество без разрушения. Переход встречных поворотов на высокий структурный уровень (крупные конгломераты) приводит к возникновению протяженных трещин, что приводит к разрушению материала.
Все стадии пластической деформации твердого тела с точки зрения эволюции его различных структурных уровней (дислокаций, зеренной структуры и микротрещин) [56-58] приведены в табл. I.