Мезомасштабные механизмы локализации пластического течения и разрушения и критерии диагностики механического состояния поликристаллов с макроконцентраторами напряжений

• Автор: Плешанов, Василий Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 328 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. МЕХАНИЗМЫ ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ НА РАЗЛИЧНЫХ МАСШТАБНЫХ УРОВНЯХ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Классификация физических методов исследования деформации и разрушения металлов
1.2. Эволюция структуры, стадийность деформации и механические свойства металлов и сплавов при статическом нагружении и прокатке
1.3. Накопление усталостных повреждений в поликристаллах при циклическом нагружении
1.3.1. Физические механизмы пластической деформации и усталостного разрушения кристаллических материалов на микроуровне
1.3.2. Анализ эволюции усталостных трещин на макроуровне методами механики разрушения

1.4. Физическая мезомеханика пластичности и прочности твердых тел.

1.5. Постановка задач, материалы и методика экспериментальных исследований

1.5.1. Задачи исследований
1.5.2. Выбор материалов и схем нагружения
1.5.3. Оборудование и методика эксперимента
2. ФОРМИРОВАНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ ДЕФОРМАЦИОННЫХ МЕЗОСТРУКТУР И РАЗРУШЕНИЕ ПОЛИКРИСТАЛЛОВ С ЛОКАЛЬНЫМИ МАКРОКОНЦЕНТРАТОРАМИ НАПРЯЖЕНИЙ
2.1. Накопление больших локальных пластических деформаций и разрушение поликристаллов в условиях статического и повторностатического растяжения

2.1.1. Статическое растяжение
2.1.2. Повторно-статическое растяжение
2.2. Закономерности эволюции мезоструктур и кинетика многоциклового разрушения
2.2.1. Стадийность накопления усталостных повреждений на мезо-масштабном уровне
2.2.2. Стадии разрушения и количественные характеристики роста усталостных трещин
2.3. Эволюция мезоструктур и кинетика накопления повреждений в условиях малоцикловой усталости
2.4. Выводы к главе
3. ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАКОПЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ В ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛАСТИНАХ С ПОВЕРХНОСТЯМИ ТРЕНИЯ, СОЕДИНЕННЫХ ВНАХЛЕСТ ЖЕСТКИМ СТЕРЖНЕМ
3.1.0 влиянии трения и износа на усталостное разрушение поликристаллов
3.2. Эволюция мезоструктуры и кинетика накопления повреждений
в поликристаллах с поверхностями трения при циклическом растяжении
3.3. Выводы к главе
4. МЕХАНИЗМЫ ПЛАСТИЧЕСКОГО ТЕЧЕНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ И ФРАГМЕНТАЦИЯ НА МЕЗОУРОВНЕ ПОЛИКРИСТАЛЛОВ С ПРОТЯЖЕННЫМИ МАКРОКОНЦЕНТРАТОРАМИ НАПРЯЖЕНИЙ
4.1. Периодические мезополосовые структуры при статическом растяжении поликристаллов низкоуглеродистой стали
4.1.1. Металлографическая структура границ раздела и механические свойства поликристаллов низкоуглеродистой стали

4.1.2. Закономерности формирования и эволюции периодических ме-зополосовых структур
4.2. Мезополосовые структуры и эффект «бегающей шейки» при статическом растяжении поликристаллов аустенитной хромоникелевой стали
!} 4.2.1. Металлографическая структура границ раздела и механические
свойства поликристаллов хромоникелевой стали
4.2.2. Закономерности формирования и эволюции мезополосовых структур. Эффект "бегающей шейки"
4.3. Фрагментированные мезоструктуры и кинетика накопления усталостных повреждений в поликристаллах низколегированной стали при циклическом растяжении
4.3.1. Условия плоского напряженного состояния
4.3.2. Условия плоской деформации
^ 4.4. Выводы к главе
5. МЕЗОПОЛОСОВЫЕ СТРУКТУРЫ И СТАДИЙНОСТЬ ДЕФОРМАЦИИ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ ПОЛИКРИСТАЛЛОВ С КРУПНОМАСШТАБНЫМИ РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ КОНЦЕНТРАТОРАМИ НАПРЯЖЕНИЙ
5.1. Влияние холодной прокатки на металлографическую структуру и механические свойства поликристаллов
5.2. Закономерности формирования мезополосовых структур при растяжении холоднокатаных поликристаллов
5.2.1. Связь мезо- и микрополос локализованного сдвига
5.2.2. Кинетика мезополосовой структуры и стадийность деформации поликристаллов на мезомасштабном уровне
5.2.3. Мезомеханика разрушения холоднокатаных поликристаллов при растяжении
5.3. Проявление принципа масштабной инвариантности в деформи-

Для низкоамплитудного Р механизма усталости характерно более затрудненное (по сравнению с Н механизмом) скольжение винтовых дислокаций. Здесь также происходит упрочнение микромасштабными механизмами всего образца, однако сохраняется оно преимущественно в приповерхностном слое малой глубины (10 - 100 мкм) [123]. В нем создается двумерная дислокационная структура "стенок" или "лестничная" с высокой плотностью краевых дислокаций в "стенках" и относительно малой плотностью между ними. Эта структура описана многими исследователями, объяснен механизм ее формирования [124]. Дислокационным стенкам соответствует образование поверхностного рельефа устойчивых полос скольжения, состоящих из экструзий и интрузий материала. Последние служат местами зарождения микротрещин и начального их роста путем сдвига в этих полосах (стадия I по Форсайту). Данный тип структур сохраняется вплоть до очень низких температур. При повышении температуры Р механизм может смениться Н механизмом.
Р механизм усталости свойствен ГЦК металлам и сплавам со средней ЭДУ (Си, N1) при низких напряжениях и с низкой ЭДУ (Си-А1, Си-2п) во всей области циклических напряжений. Однофазные алюминиевые сплавы, у которых ЭДУ уменьшается в результате легирования или понижения температуры, не склонны к формированию устойчивых полос скольжения и двумерной дислокационной структуры "стенок". При комнатной температуре и высоких напряжениях в сплавах с высокой ЭДУ образуется ячеистая структура, а при понижении температуры до 77К даже в чистом алюминии возникают гомогенно распределенные дислокационные сплетения. При добавке к алюминию магния создаются дислокационные петли и сплетения [125]. Р механизм усталости характерен также для среднепрочных сплавов на основе алюминия, магния, никеля, железа и др., в которых устойчивые полосы скольжения развиваются вследствие локального разупрочнения путем перерезания упрочняющих частиц дислокациями.
В случае еще более затрудненного по сравнению с Б механизмом движения винтовых дислокаций при циклическом нагружении некоторых спла-