Экспериментальное исследование влияния внутренней структуры металлов на сопротивление высокоскоростному деформированию и разрушению

• Автор: Гаркушин, Геннадий Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 143 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

§1.1. ОСОБЕННОСТИ ДЕФОРМИРОВАНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ МЕТАЛЛОВ В

УДАРНЫХ ВОЛНАХ

§1.2. ДЕФОРМИРОВАНИЕ УПРУГО-ПЛАСТИЧЕСКИХ ТЕЛ В УДАРНЫХ ВОЛНАХ

§1.3. ЯВЛЕНИЕ ОТКОЛА. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТКОЛЬНОЙ ПРОЧНОСТИ

§1.4. МЕТОДЫ УПРОЧНЕНИЯ МЕТАЛЛОВ

§1.5. МЕТОД РАВНО-КАНАЛЬНОГО УГЛОВОГО ПРЕССОВАНИЯ

§1.6. МЕТОД ВСЕСТОРОННЕГО ПРЕССОВАНИЯ

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

§2.1. МЕТОДЫ ГЕНЕРАЦИИ УДАРНЫХ ВОЛН В ИССЛЕДУЕМЫХ ОБРАЗЦАХ
§2.2. СПОСОБЫ ВАРЬИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБРАЗЦОВ ВО ВЗРЫВНЫХ
ЭКСПЕРИМЕНТАХ
§2.3. МЕТОД НЕПРЕРЫВНОЙ РЕГИСТРАЦИИ ПРОФИЛЕЙ СКОРОСТИ СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ОБРАЗЦОВ С ПОМОЩЬЮ ЛАЗЕРНОГО ИНТЕРФЕРОМЕТРА
«УКАЯ»
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕДИ М1
§3.1. ДИНАМИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ МЕДИ М1 С РАЗЛИЧНОЙ ВНУТРЕННЕЙ
СТРУКТУРОЙ
§3.2. ВЛИЯНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО УДАРНОГО СЖАТИЯ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ
§3.3. ИССЛЕДУЕМЫЕ ОБРАЗЦЫ МЕДИ М1. СВОЙСТВА. СТРУКТУРА
§3.4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ АЛЮМИНИЕВЫХ
СПЛАВОВ АА6063Т6 И Д16Т ПРИ УДАРНОМ СЖАТИИ
§4.1. ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРНЫХ ФАКТОРОВ НА СУБМИКРОСЕКУНДНУЮ
ПРОЧНОСТЬ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ АА6063Т6 И Д16Т
§4.2. АЛЮМИНИЕВЫЙ СПЛАВ АА6063Т6. СВОЙСТВА. СТРУКТУРА
§4.3. АЛЮМИНИЕВЫЙ СПЛАВ Д16Т. СВОЙСТВА. СТРУКТУРА
§4.4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
§4.5. СУБМИКРОСЕКУНДНАЯ ПРОЧНОСТЬ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА Д16Т ПРИ
НОРМАЛЬНОЙ И ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ УПРУГО-ПЛАСТИЧЕСКИХ И ПРОЧНОСТНЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК СПЛАВОВ Tisi.iNi«.» и Тмло.б
§5.1. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ТОЯ
§5.2. ИССЛЕДУЕМЫЕ СПЛАВЫ Ti5UNi48.9 И Ti49.4Ni5Q.6. СВОЙСТВА. СТРУКТУРА
§5.3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ.
Настоящая диссертация посвящена экспериментальному исследованию поведения материалов с различной внутренней структурой, полученной в результате термической и механической обработки при ударном нагружении интенсивностью до 10 ГПа.
Актуальность. В последние годы интенсивно разрабатываются и исследуются поликристаллические материалы с субмикрониым размером зерна (диаметр зерна менее 1мкм) [1]. Интерес исследователей и практиков к этим материалам обусловлен их уникальными физико-механическими свойствами, существенно отличающимися от соответствующих свойств крупнозеренных поликристаллов. В частности, подобные поликристаллы с ультрамелким зерном обладают более высокими упруго-пластическими и прочностными характеристиками, в ряде случаев проявляют низкотемпературную и/или высокотемпературную сверхпластичность
[1]. Перспективными методами создания объемных субмикрокристаллических материалов являются методы интенсивной пластической деформации (ИПД): равно-канальное угловое прессование (РКУП), кручение под высоким давлением, всестороннее прессование, а также методы, сочетающие ИПД с различными режимами термообработки и методами предварительного ударно-волнового деформирования
[2]. Сформированная такими методами субмикрокристаллическая структура металлов, помимо малого размера зерна, характеризуется наличием большого количества микродефектов (дислокаций, дисклинаций, двойников, микропор, границ зерен). Такая дефектная структура в сочетании с малым размером зерна может внести коррективы в развитие высокоскоростной деформации субмикрокристаллических материалов по сравнению с крупнозернистыми поликристаллами. Перспектива использования субмикрокристаллических материалов с такой внутренней структурой в качестве конструкционных материалов определяет важность изучения закономерностей их деформационного поведения в условиях ударного нагружения.
Относительные вклады внутренней структуры в сопротивление деформированию могут быть выявлены экспериментально путем варьирования структуры материала и скорости деформирования [3]. Механизмы и определяющие факторы разрушения поликристаллов с размером зерна менее 1 мкм при статическом растяжении (сжатии) достаточно хорошо изучены [1], тогда как процессы квазистатическо-

интенсивной деформации она увеличилась до 1750 МПа. Старение образцов после ИПД привело к выделению вторичных фаз, имеющих средний размер около 0.02 мкм. При этом величина микротвердости увеличилась до 2300 МПа. Испытание металлов твердостью не позволяет оценить пределы упругости, текучести и прочности в широком диапазоне скоростей деформирования.
На рисунках 15 и 16 представлены диаграммы деформирования образцов меди полученных путем статического растяжения и сжатия соответственно, которые были опубликованы в работах [67,68]. Перед испытаниями образцы меди подвергались интенсивной пластической деформации, в работе [67] авторы для уменьшения размера зерна использовали метод равноканального углового прессования, а в работе [68] авторы добились уменьшение зерна с помощью метода всестороннего прессования. Уменьшение размера (рис. 15) зерна от 2 мкм до 0.02 мкм приводит к повышению предела прочности меди в 3 раза, в то время как изменение размера зерна от 11 мкм до 0.5 мкм, приводит к росту предела прочности в 2 раза, при этом предел упругости возрастает в 6 раз.
В работе Панина В.Е. [63] при изучении деформационного поведения суб-микрокристаллической меди с размером зерна от 0.2 мкм до 0.5 мкм при растяжении было обнаружено, что при комнатной температуре предел текучести (а0.2) этого материала почти в 7 раз больше соответствующего крупнозернистого состояния с размером зерна 40 мкм. Аналогичное поведение при растяжении наблюдали авторы для сплава титана и никеля [69].
Рисунок 15. Статическая диаграмма растяжения меди [67]. Рисунок 16. Статическая диаграмма сжатия меди [68].