Сверхпластичность поликристаллов: физический анализ и математическое моделирование

• Автор: Останина, Татьяна Викторовна
• Шифр специальности: 05.13.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 132 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 .ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО НАБЛЮДАЕМЫЕ ОСОБЕННОСТИ СВЕРХПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ

1.1 .Основные характеристики сверхпластической деформации

1.2.Материалы, проявляющие свсрхпластические свойства

2. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ СВЕРХПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ

2.1 .Особенности сверхпластического состояния материалов

2.2.Состояние границ зерен при сверхпластичности

2.3.Структурные уровни сверхпластической деформации

3. ИЕРАРХИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СВЕРХПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ

3.1. Классификация существующих моделей сверхпластичности

3.2. Иерархическая модель .
3.3. Алгоритм реализации модели
4. РЕЗУЛЬТАТЫ И АНАЛИЗ ЧИСЛЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
4.1. Моделирование одноосного деформирования би и трикристаллов
4.2. Моделирование поведения поликристаллических сверхпластичных материалов в случае простого нагружения
4.3. Результаты моделирования процесса сложного нагружения сверхпластичных материалов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Интересным фактом при этом оказывается сохранение однородной равноосной зеренной структуры после деформации. Сверхпластичность наблюдается в определенном температурно-скоростном интервале нагружения. Наиболее существенное отличие сверхпластической деформации от обычной пластической состоит в том, что при обычной деформации напряжение течения сильно зависит от степени деформации и относительно слабо - от скорости деформации. В условиях сверхпластичности наблюдается обратное явление: напряжение течения слабо зависит от степени деформации и сильно - от скорости деформации. Далее в работе анализируются экспериментальные данные о сверхпластических свойствах наиболее распространенных промышленных материалов с целью выяснения влияния химического и фазового состава сплавов на их свойства. В чистых металлах эффект сверхпластичности проявляется очень редко. Измельчение структуры материалов ведет к снижению напряжения течения и увеличению предельной деформации. Влияние химического состава заключается в создании соответствующих условий получения стабильной мелкозернистой структуры. Фазовый состав влияет на стабильность микроструктуры, а также структуру, протяженность и долю межфазных границ в сплаве. Показатели сверхпластичности повышаются в температурной области фазовых превращений. Вторая глава посвящена исследованию физических механизмов сверхпластической деформации (п. В п. К сверхпластичности, если под этим термином понимать способность материалов к аномально высоким деформациям, можно отнести широкий круг явлений. Структурную сверхпластичность считают обусловленной интенсивным зернограничным проскальзыванием зерен друг относительно друга, сопровождающимся аккомодационными процессами диффузионной ползучести и внутризеренного дислокационного скольжения. Из экспериментов известно, что на стадии стабильного сверхпластического течения происходит объединение отдельных межзеренных сдвигов, деформация осуществляется посредством согласованного сдвига вдоль поверхностей, проходящих через все поперечное сечение образца и предельно близких к плоскостям с максимальными сдвиговыми напряжениями. Важную роль в проявлении свсрхпластичности играют границы зерен, протяженность которых в мелкозернистых материалах резко возрастает. Аморфизация» границ связана со взаимодействием последних с решеточными дислокациями, ответственными за деформацию в объеме зерен материала. Источниками решеточных дислокаций могут быть как сами границы, так и зародыши новой фазы в зернах материала. Па основании обзора экспериментальных данных о физических механизмах анализируются системы структурных уровней трех масштабов сверхпластичсской деформации. На основе анализа экспериментальных данных предлагается схема энергетических связей между термодинамическими системами разных уровней. Третья глава содержит обзор существующих в настоящее время моделей сверхпластической деформации, выводы об актуальности создания иерархической модели сверхпластичности (п. В п. При их построении используется представление о локальной равновесности процессов на микро- и мезоуровиях. Система уравнений содержит энергетические критерии активизации систем скольжения на разных уровнях. В заключение приведен алгоритм реализации иерархической модели (п. В четвертой главе представлены результаты численных расчетов, полученные с помощью структурной модели. Результаты сравнивались с экспериментальными данными об испытаниях бикристаллов, об одноосном растяжении поликристаллических образцов в режиме сверхпластичности. Исследовалась активность различных механизмов в ходе деформации образца. Получены результаты расчетов для разных температурных и скоростных условий нагружения. Получены результаты для сложного нагружения материалов в режиме сверхпластичности. Показано, что при свсрхпластичности справедливы постулат изотропии А. А.Илыошина, гипотеза локальной определенности, гипотеза компланарности, принцип запаздывания векторных свойств. Обнаружено явления «нырка» напряжений в процессе растяжения с последующим кручением после излома траектории деформации. В заключение диссертации приведены основные выводы но работе.