Физическая природа акустической эмиссии при деформационных процессах в металлах и сплавах

• Автор: Мерсон, Дмитрий Львович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Тольятти
• Количество страниц: 327 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АКУСТИЧЕСКАЯ ЭМИССИЯ ПРИ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССАХ В МЕТАЛЛАХ И СПЛАВАХ

1.1. Явление акустической эмиссии

1.2. Метод акустической эмиссии

1.3. Элементарные источники акустической эмиссии

1.4. Влияние структурных факторов и условий нагружения на АЭ

при деформационных процессах в металлах и сплавах

1.4.1. Влияние размеров и границ зерен

1.4.2. Влияние типа кристаллической решетки и анизотропии

1.4.3. Влияние примесей, включений и выделений
1.4.4. Влияние внешних условий испытаний и состояния поверхности
1.5. Модели происхождения АЭ при деформационных процессах
1.6. Выводы
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Материалы и образцы
2.1.1. Глава
2.1.2. Глава
2.1.3. Глава
2.1.4. Глава
2.1.5. Глава
2.2. Методы исследования
2.2.1. Метод акустической эмиссии
2.2.2. Метод механических испытаний
2.2.3. Динамический метод измерения модулей упругости и метод внутреннего трения
2.2.4. Методы структурных исследований
3. ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСЕЙ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И АКУСТИЧЕСКУЮ ЭМИССИЮ В РАЗБАВЛЕННЫХ ТВЕРДЫХ
РАСТВОРАХ МЕДИ
3.1. Влияние примесей на физико-механические свойства чистых
металлов

3.1.1. Энергия взаимодействия примесных атомов с дислокациями
3.1.2. Влияние примесных атомов на модуль упругости
3.1.3. Влияние примесей на механическую диаграмму растяжения
3.2. Влияние примесных атомов на акустическую эмиссию в процессе пластической деформации разбавленных твердых растворов меди
3.3. Выводы
4. АКУСТИЧЕСКАЯ ЭМИССИЯ В КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ
ТВЕРДЫХ РАСТВОРАХ МЕДИ
4.1. Влияние легирования на физико-механические свойства и эволюцию дислокационных субструктур
4.1.1. Эффект понижения энергии образования дефекта упаковки
4.1.2. Эффект ближнего порядка в твердых растворах
4.1.3. Влияние легирования на кинетику развития дислокационной структуры и механизмы пластической деформации концентрированных твердых растворов
4.1.4. Объекты исследования
4.2. Твердорастворное упрочнение и акустическая эмиссия в области предела текучести
4.2 .1. Эффект твердорастворного упрочнения
4.2.2. Влияние легирования на пик акустической эмиссии
4.2.3. Влияние легирования и структурных факторов на
акустическую эмиссию и диаграмму растяжения
4.2.4. Влияние на диаграмму растяжения меди
4.2.5. Влияние на акустическую эмиссию
4.2.6. Связь акустической эмиссии с механизмами пластической деформации
4.3. Исследование связи спектральных характеристик акустической эмиссии с механизмами пластической деформаг/ии медных сплавов
4.4. Выводы
5. РОЛЬ ПОВЕРХНОСТИ В ФОРМИРОВАНИИ ПИКА АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ, НАБЛЮДАЕМОГО В ОБЛАСТИ
ПРЕДЕЛА ТЕКУЧЕСТИ
5.1. Неоднородность пластической деформации по сечению
образца при одноосном растяжении меди

5.2. Выход дислокаций па свободную поверхность как основной источник акустической эмиссии на начальной стадии пластической деформации
5.3. Зависимость высоты пика акустической эмиссии от площади поверхности образца
5.4. Влияние состояния материала в объеме и поверхностном слое
на высоту пика мощности АЭ
5.5. . Выводы
6. АКУСТИЧЕСКАЯ ЭМИССИЯ В УСЛОВИЯХ МАКРОЛИЗОВАН-НОЙ ДЕФОРМАЦИИ
6.1. Природа макролокализованной деформации
6.1.1. Общие закономерности проявления высокотемпературной прерывистой текучести
6.1.2. Основные модели высокотемпературной прерывистой текучести
6.2. Температурно-скоростной интервал проявления эффекта прерывистой текучести eAl-Mg сплавах
6.3. Связь параметров акустической эмиссии с механической диаграммой в условиях проявления прерывистой текучести 19g
6.4. Влияние размерного фактора на прерывистую текучесть и параметры акустической эмиссии
6.5. Интерпретация результатов и основные выводы
7. АКУСТИЧЕСКАЯ ЭМИССИЯ В ЗАКАЛЕННЫХ СТАЛЯХ
7.1. Роль структурных факторов в акустической эмиссии сталей в процессе деформации
7.2. Влияние па акустическую эмиссию режимов термообработки, содержания углерода, легирующих элементов и примесей
7.2.1. Влияние термообработки
7.2.2. Влияние содержания углерода
7.2.3. Влияние легирующих элементов и примесей
7.3. Корреляция изменения акустической эмиссии и механических свойств в зависимости от температуры отпуска сталей
7.4. Акустическая эмиссия в зависимости от типа испытания и вида отпуска
7.5. Анализ результатов экспериментов и выводы

набор сплавов выбран таким образом, чтобы можно было выделить две группы сплавов, в одной из которых примесные атомы имели бы одинаковый заряд ионов и различный ионный радиус (Be, Mg, Са, Zn и Cd), а в другой - наоборот, близкие атомные размеры и разную величину заряда (Zn, Ge и As), что дает возможность разделить вклад упругой и электрической составляющих в суммарную энергию связи примесь-дислокация.
Необходимым условием получения надежных результатов является проведение экспериментов на высокочистых металлах, поэтому в качестве основы использовали медь особо высокой чистоты 99, 9997 вес.%.
Сплавы выплавляли1 в индукционной высокочастотной печи в графитовом тигле при вакууме порядка 6• 10-3 Па. После расплавления и перегрева меди до 1700К проводили дегазацию в течение 10... 12 мин, затем вводили легирующие элементы в виде лигатур и после выдержки в течение
1...2 мин отливали слитки.
Концентрация вводимых добавок и полный химический состав полученных сплавов приведен в табл.2.1.
Полученные слитки протачивали на глубину 1,5...2 мм для удаления загрязненного поверхностного слоя и резали на продольные темплеты. Затем подогретые до 550...600К в электропечи темплеты проковывали в прутки диаметром 10... 11 мм.
К образцам, предназначенным для измерения модуля Юнга, предъявляются особые требования по точности выполнения их размеров. Для обеспечения требуемой точности кованые прутки сначала протачивали на токарном станке, а затем подвергали двойной финишной обработке на круглошлифовальном станке. В результате имели следующие размеры образцов: d = 8,00±0,004 мм; I =190,0±0,05 мм, где dal- соответственно диаметр и длина образцов.
1 Сплавы выплавляли в "ГИПРОЦветмегобработка", г.Москва.