Акустическая эмиссия при высокотемпературной деформации металлов с гранецентрированной кубической решеткой

• Автор: Макаров, Сергей Викторович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Глава 1. Пластическая деформация металлических материалов.

Акустическая эмиссия при пластической деформации

1.1. Пластическая деформация металлических материалов

1.1.1. Пластическая деформация при ползучести

1.1.2. Низкотемпературная деформация

1.1.3. Высокотемпературная деформация

1.1.4. Границы зерен в процессах пластической деформации

1.2. Акустическая эмиссия при пластической деформации

1.2.1. Введение

1.2.2. Основные понятия и определения метода

акустической эмиссии

1.2.3. Физическая природа и модели источников
акустической эмиссии
1.2.4. Выводы
Глава 2. Материалы и методика экспериментов
2.1. Материалы и образцы
2.2. Методы исследования
2.2.1. Метод акустической эмиссии
2.2.2. Метод циклов в термомеханических испытаниях
2.2.3. Метод структурных исследований
Глава 3. Закономерности акустической эмиссии и деформационного поведения алюминия и меди в условиях сложного термомеханического нагружения
3.1. Закономерности акустической эмиссии и деформационного поведения алюминия
3.1.1. Неизотермические циклы
3.1.2. Изотермические циклы

3.2. Закономерности акустической эмиссии и деформационного поведения меди
3.2.1. Неизотермические циклы
3.3. Заключение к главе
Глава 4. Активационные параметры в процессах высокотемпературной деформации
4.1. Методика определения активационных параметров по среднеквадратичному напряжению акустической эмиссии
4.2. Энергия активации в процессах высокотемпературной деформации в неизотермическом термомеханическом цикле
4.3. Активационный объем в процессах высокотемпературной деформации в изотермическом термомеханическом цикле
4.4. Заключение к главе
Глава 5. Структурный фактор акустической эмиссии
5.1. Введение
5.2. Акустическая эмиссия и накопление деформации в термомеханическом цикле
5.3. Структура деформированного алюминия
5.4. Формирование акустических сигналов при высокотемпературной деформации алюминия
5.5. Заключение к главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

Актуальность работы. В настоящее время накоплен значительный экспериментальный материал по проблеме пластической деформации, что подчёркивает важность и сложность проблемы, но и констатирует её незавершённость. Существует много неясностей как при объяснении природы разрушения при высокотемпературном нагружении в ходе ползучести металлов и сплавов, так и физики предшествующего разрушению процесса накопления деформации. Работы последних лет указывают на весьма сложную совокупность процессов, протекающих на разных уровнях структурных превращений (микро-, мезо- и макромасштабных уровнях) в условиях термомеханического нагружения, приводящих к сложной иерархии диффузионных, дислокационных и зернограничных процессов.
Проблема накопления деформации при термомеханическом нагружении, остаётся актуальной до настоящего времени, не смотря на многолетнею историю проведения исследований. Решение задачи важно для повышения надёжности конструкций, находящихся в условиях сложного термомеханического нагружения, исключение катастрофического развития ситуаций в ходе эксплуатации таких механизмов.
Теперь уже нет сомнений, что пластические свойства, в рамках дислокационной модели, за исключением ранних стадий пластического течения в монокристаллах, определяются свойствами не отдельных дислокаций, а их коллективным поведением. Высокотемпературная деформация не сводится только к дислокационным процессам. Большая роль в развитии деформации при высоких температурах принадлежит зернограничным процессам. Известно, что в отличие от низких температур, где границы при деформации упрочняют материал, при высоких, наоборот, они способствуют его разупрочнению. Такое изменение роли границ обусловлено изменением действующих на границах деформационных процессов.
Пластическая деформация, в том числе и при высоких температурах,

заметно выше, чем в монокристаллах, деформированных по одной системе скольжения (при близкой плотности дислокаций). Это, по-видимому, связано с тем, что точечные дефекты, образующиеся при множественном скольжении, играют важную роль в миграции границ зерен. Вывод об ускорении миграции за счет избыточных вакансий делают и авторы ряда исследований, в которых было установлено, что снижение температуры предварительной деформации увеличивает скорость рекристаллизации. По мнению авторов этих работ в образцах, деформированных при более низких температурах, при последующей рекристаллизации имеется более высокая концентрация вакансий. В целом, однако, в указанных и других ранних исследованиях эксперименты по влиянию вакансий на миграцию границ носили косвенный характер, и их трактовка не могла быть однозначной.
Согласно современным представлениям о взаимодействии вакансий с границами зерен, стоками для вакансий являются ступеньки в ядрах зернограничных дислокаций. Вместе с тем движение этих зернограничных дислокаций в соответствии с дислокационной теорией миграции приводит к перемещению границы. Поэтому увеличение концентрации вакансий, обеспечивая возможность движения зернограничных дислокаций, будет способствовать ускорению миграции границы. Это представление согласуется с отмеченными выше экспериментальными данными о повышении эффективности действия мигрирующей границы в сравнении со стационарной в качестве стока для вакансий.
Мигрирующие границы могут также интенсивно генерировать вакансии. Это было установлено по данным измерений коэффициента диффузии [37].
Проблема взаимодействия решеточных дислокаций имеет особо важное значение для понимания природы рекристаллизационных процессов.
Захваченные границами решеточные дислокации при повышенных температурах не являются стабильными, при нагреве происходит их