Влияние поверхностного электрического потенциала на микротвердость и ползучесть меди

• Автор: Котова, Наталья Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 132 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ПЛАСТИЧЕСКОЕ ДЕФОРМИРОВАНИЕ ПРИ ПОЛЗУЧЕСТИ И МИКРО-ИНДЕНТИРОВАНИИ ПОД ВЛИЯНИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

1.1 Общие представления о ползучести

1.2 Общие представления об индентировании

1.3 Влияние внешних электромагнитных воздействий на физические свойства материалов

1.4 Влияние внешних электромагнитных воздействий на микротвердость материалов

1.5 Влияние внешних электромагнитных воздействий на ползучесть материалов

1.6 Влияние фактора времени электромагнит}юго воздействия на свойства материалов

1.7 Выводы, цель и задачи исследования

2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Материал для исследований
2.2 Схемы испытаний и способы изменения поверхностного электрического потенциала меди
2.3 Временной режгт изменения поверхностного электрического потенциала меди
2.4 Методика исследования микротвердости меди
2.5 Методика исследования ползучести меди
2.6 Статистическая обработка результатов экспериментов
3 ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ПОВЕРХНОСТИ НА
МИКРОТВЕРДОСТЬ МЕДИ
3.1 Влияние временного режима изменения поверхностного электрического

потенциала на микротвердость меди при подключении внешнего источника питания
3.2 Исследование особенностей запаздывания отклика при варьировании поверхностного электрического потенциала меди
3.3 Исследование особенностей релаксации лткротвердости при снятии внешнего электрического потенциала
3.4 Влияние внешнего электрического потенциала на микротвердость

3.5 Влияние контактной разности потенциалов на микротвердость меди
3.6 Выводы по разделу
4 ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ПОВЕРХНОСТИ НА ПОЛЗУЧЕСТЬ МЕДИ
4.1. Влияние временного режима изменения поверхностного электрического потенциала на скорость ползучести меди при подключении внешнего источника питания
4.2. Влияние контактной разности потенциалов па скорость ползучести меди
4.3 О природе влияния поверхностного электростатического воздействия на микротвердость и ползучесть меди
4.3.1 Оценка изменения плотности поверхностной энергии меди
при воздействии электростатического поля
4.3.2 О влиянии поверхностных явлений при зарядке поверхности меди
на ее характеристики
4.4 Выводы по разделу
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ
Процессы пластического течения, в том числе и при ползучести, инициируются поверхностью металла, поэтому информация о ее состоянии при разнообразных воздействиях является необходимой как с научной, так и с практической точек зрения. Мощным аналитическим методом исследования свойств материалов служат испытания индентированием (микроиндентированием). Доказательством этому является ряд обзорных работ [1, 2], в которых удалось установить тесную взаимосвязь показателей твердости и микротвердости со структурными характеристиками металлов и сплавов. Индентирование во многих случаях может быть отнесено к способам неразрушающего контроля и охватывает в настоящее время макро-, микро- и наномасштабы. Размер очага деформации, возникающего в материале при внедрении индентора, в этих условиях меняется более чем в 103 раз, а объем, соответственно, — более чем в Ю9 раз. Сопротивление пластической деформации в этом интервале масштабов ее локализации весьма чувствительно к структуре материала и, что особенно важно, к состоянию его свободной поверхности. Микроиндентирование может рассматриваться как эффективный инструмент получения информации о поверхностных свойствах.
В условиях приложения статической или квазистатической нагрузки работает значительная часть реальных металлических конструкций и деталей машин. Поэтому с большой степенью вероятности возможна их деформация в режиме ползучести, проявляющейся в непрерывном росте степени деформации во времени и сопровождающейся накоплением в структуре металла микроповреждений. При этом возникают локальные перенапряжения, которые инициируют частичное нарушение размерной стабильности элементов конструкций, приводящее к авариям.
Следует учесть, что процессы, сопровождающие пластическую деформацию, проявляют себя в не в чистом виде, а в различных сочетаниях. Это приводит к значительным изменениям общего характера деформирования при изме-
- для испытаний на микротвердость образцы в форме параллелепипеда с размерами 50x15x15 мм.
Необходимо отметить, что механические свойства меди в большей степени зависят от ее состояния и в меньшей - от содержания примесей. Медь не имеет полиморфных превращений во всем интервале температур ниже точки плавления. При пластической деформации материала существенно изменяются ег о физические свойства — электросопротивление, магнитные свойства, плотность. Структура при этом характеризуется не только искажением кристаллической решетки (ростом числа дефектов), но и определенной текстурой, в результате образования которой проявляется значительная анизотропия пластически деформированного металла. В проволоке наблюдается двойная текстура, при которой 60 % кристаллов ориентировано в направлении <111> и 40 % - в направлении <100>. Такая же текстура устанавливается и в прессованных полуфабрикатах [94]. Наклепанные металлы более активно вступают в химические реакции, они легче корродируют. Металлы с ГЦК-решеткой упрочняются сильнее металлов с ОЦК-решеткой. Упрочнение сопровождается накоплением остаточной энергии в металле. Перечисленные изменения нежелательны, поэтому для перехода меди в более стабильное состояние использована термообработка.
Процесс возврата при температурах ниже 0,3 Тпл (Т„л - абсолютная температура плавления металла или сплава) разделяют на две возможные стадии: отдых и полигонизацию. При отдыхе вследствие перемещения атомов уменьшается количество точечных дефектов, в основном вакансий; в ряде металлов (алюминий и железо), отдых включает также переползание дислокаций, которое сопровождается взаимодействием дислокаций разных знаков и приводит к заметному уменьшению их плотности. Однако в меди плотность дислокаций при отдыхе не меняется, это происходит только с дальнейшим ростом температуры нагрева - при полигонизации. Это стадия возврата, при которой в пределах каждого кристалла образуются новые малоугловые границы, возникающие путем скольжения и переползания дислокаций; в результате кристалл разделяется на субзерна - полигоны, свободные от дислокаций. Перераспределение