Закономерности усталостного разрушения дюралюмина Д16АТ, стали 20Х13 и ее композиций с Ni-Cr-B-Si-покрытиями на мезоуровне

• Автор: Быдзан, Антон Юрьевич
• Шифр специальности: 05.16.01, 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 138 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
Глава 1. ЗАКОНОМЕРНОСТИ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ И КОМПОЗИЦИЙ ОСНОВАПОКРЫТИЕ

НА РАЗЛИЧНЫХ МАСШТАБНЫХ УРОВНЯХ

1.1. Введение.

1.2. Экспериментальные исследования усталостного разрушения металлических

материалов на микро и макромасштабном уровнях.

1.2.1. Микромасштабный уровень

1.2.2. Макромасштабный уровень

1.3. Экспериментальные исследования усталостного разрушения композиций

основапокрытие на микро и макромасштабном уровнях.

1.3.1. Микромасштабный уровень
1.3.2. Макромасштабный уровень
1.4. Экспериментальные исследования усталостного разрушения металлических
материалов на мезомасштабном уровне.
1.4.1. Методология физической мезомеханики как основа изучения
механического поведения деформируемых твердых тел
1.4.2. Исследования усталостного разрушения металлических материалов на мезомасштабном уровне.
1.5. Выводы
Глава 2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.
2.1. Постановка задачи экспериментальных исследований.
2.2. Материалы для экспериментальных исследований.
2.3. Методика экспериментальных исследований.
Глава 3. ЗАКОНОМЕРНОСТИ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ НА
МЕЗОМАСШТАБНОМ УРОВНЕ ДЮРАЛЮМИНА ДАТ И СТАЛИ X.
3.1. Введение.
3.2. Результаты экспериментальных исследований
3.2.1. Исследование усталостного разрушения дюралюмина ДАТ
3.2.2. Исследование усталостного разрушения стали X
3.3. Обсуждение результатов.
3.4. Выводы.
Глава 4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ НА
МЕЗОМАСШТАБНОМ УРОВНЕ КОМПОЗИЦИЙ СТАЛИ X С МСгВвтОКРЫТИЯМИ.
4.1. Введение.
4.2. Результаты исследований
4.2.1. Исследование усталостного разрушения композиции
сталь XПГН
4.2.2. Исследование усталостного разрушения композиции
сталь XПГН
4.3. Обсуждение результатов
4.4. Выводы
Глава 5. ИССЛЕДОВАНИЕ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ СТАЛИ X И ЕЕ КОМПОЗИЦИЙ С МСгВБнПОКРЫТИЯМИ С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕТОДА СВОБОДНЫХ КОЛЕБАНИЙ.
5.1. Введение
5.2. Результаты исследований.
5.2.1. Исследование усталостного разрушения стали X.
5.2.2. Исследование усталостного разрушения композиции
сталь ХПГН
5.2.3. Исследование усталостного разрушения композиции
сталь XПГН
5.2.4. Исследование влияния деформирования образца стали X
в пластической области на частоту его свободных колебаний
5.2.5. Исследование влияния нарушения сплошности материала в образце стали X на частоту его свободных колебаний
5.3. Обсуждение результатов
5.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


В первой главе-приведен обзор литературных данных по вопросам усталостного разрушения. Изложена методология физической; мезомеханики: как новый научный подход к изучению механического поведения деформируемых твердых тел. Проанализированы результаты экспериментальных работ по исследованию усталостного разрушения металлических материалов на мезоуровне. Во второй главе сформулированы задачи экспериментальных исследований, обоснован выбор материалов, использовавшихся' при проведении-работы, приведена характеристика данных материалов, описана методика экспериментальных исследований. В третьей главе изложены результаты исследований закономерностей усталостного разрушения дюралюмина ДАТ и стали X. Изучена эволюция процессов пластической деформации и разрушения на мезоуровне при развитии усталостной» трещины в данных материалах. Определена количественная взаимосвязь параметров пластической зоны, измеренных с применением ОТИС «ТОМБС», с длиной усталостной трещины. Установление данной взаимосвязи предложено в качестве основы для методики исследования усталостного разрушения с применением ОТИС. В четвертой главе изложены результаты исследований усталостного разрушения композиций стали X с М-Сг-В-Бьпокрытиями. Исследована кинетика роста трещины в данных композициях, эволюция процессов пластической деформации и; разрушения- на мезоуровне. Выявлена-определяющая роль границы раздела в процессах зарождения и развития усталостной трещины, оценено влияние переходной зоны между основным металлом и покрытием на. Даны рекомендации в отношении формирования макроструктуры М-Сг-В-Бкюкрытий с целью повышения усталостной прочности композиций. В пятой главе изложены результаты исследований усталостного разрушения стали X и. М-Сг-В-Эьпокрытиями; проведенных с применением метода свободных колебаний. Определена количественная взаимосвязь частоты свободных колебаний1 с длиной усталостной трещины. Изучена взаимосвязь изменения частоты свободных колебаний с кинетикой усталостного разрушения. МСК). Показана возможность фиксирования момента разрушения покрытия в композициях «основа-покрытие» по изменению частоты свободных колебаний в процессе нагружения. Глава 1. Исследования усталостного разрушения металлических материалов берут начало в работах, насчитывающих к настоящему моменту почти полтора вековую историю (Вёлер, г. Тем не менее, с развитием техники и непрерывным' ужесточением требований г к надежности и безопасности эксплуатации деталей машин и элементов конструкций проблема усталости не теряет своей актуальности и в настоящее время. Это обусловливает необходимость в углублении научных представлений о природе усталости' металлов и развитии методов исследования усталостного разрушения. К настоящему времени, методология исследования усталости металлов получила широкое развитие и способствовала успехам, как в теории усталостного разрушения, так и в технологии: получения, обработки и эксплуатации металлических материалов для изделий, работающих в условиях переменного нагружения. Вместе с тем, многими исследователями усталостного разрушения отмечается, что круг проблем, усталостного разрушения остается шире современных представлений [2-4,-]. Это, прежде всего, касается изучения механизмов пластической деформации и разрушения в условиях переменного нагружения, а также интеграции научных представлений об элементарных усталостных явлениях и интегральных усталостных характеристиках. С разработкой композиционных материалов и применением данных материалов в условиях переменного нагружения возник ряд задач, связанных с особенностями их усталостного разрушения. Существует необходимость в совершенствовании! В настоящем литературном обзоре рассмотрены некоторые вопросы, связанные с современным состоянием проблемы усталости металлов, а также с методологией исследования усталостного разрушения. Описаны известные из литературы закономерности усталостного разрушения металлических материалов на микро- и макромасштабном уровнях. Приведены данные об экспериментальных исследованиях усталостного разрушения композиций «основа-покрытие».