Формирование неупругих свойств сталей и двухфазных сплавов титана под воздействием ультразвукового нагружения и разработка методов оценки их структурной стабильности

• Автор: Наумов, Вячеслав Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1995
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 203 с.

ИЗМЕНЕНИЕ УПРУГИХ СВОЙСТВ СПЛАВОВ ТИТАНА

образец импульса упругой волны, длина которой мала по сравнению с размерами образца. Выбор методов измерения упругих характеристик материалов определяется конкретной задачей исследования. Снижение рабочих напряжений и повышение скорости деформирования в процессе измерений позволяют приблизиться к истинным значениям модулей упругости, характеризующих силы межатомных связей. С другой стороны, измерение эффективных значений модулей упругости в широком диапазоне деформаций и скоростей нагружения дает возможность получить данные о поведении конструкционных материалов в различных условиях работы. Влияние как внешних, так и структурных факторов на упругие свойства материалов может проявляться двояко вопервых, в изменении сил межатомного взаимодействия в результате уменьшения или увеличения расстояния между атомами или изменения электронной плотности вовторых, в перераспределении вклада различных неупругих процессов 1. Действие первых факторов сказывается на величину истинного модуля, вторых эффективного модуля упругости.


Одной из причин неупругого поведения материалов являются различные релаксационные процессы в твердых телах. Релаксационные процессы характеризуются пропорциональной зависимостью елоп от напряжения и экспоненциальной временной зависимостью едоп ехрЧт, где т характеристическое время процесса релаксации напряжения деформации. Механизмы релаксации имеют особое значение в области малых напряжений, не превышающих микроскопический предел упругости. Они обуславливают появление симметричной петли механического гистерезиса, близкой к эллиптической модули упругости в этом случае не зависят от величины приложенного напряжения. При более высоких напряжениях все больший вклад в эффективные значения модулей упругости начинают вносить явления микропластичности. На основании многочисленных исследований диапазон микропластичности был разбит на две стадии . Начало первой стадии связывают с образованием закрытой петли гистерезиса, когда кривые подъема 6 и возврата б не совпадают, но после снятия нагрузки остаточная деформация отсутствует. Напряжение, при котором появляется закрытая петля гистерезиса, называют истинным пределом упругости 6е. По достижении предела неупругости ба появляется оста
точная деформация после снятия нагрузки, происходит необратимое изменение дислокационной структуры, петля гистерезиса становится открытой наступает вторая стадия микропластичности. Это привлекает внимание к этим параметрам, которые могут стать основой тонких методов измерения свойств материала под действием внешних факторов. Существует множество различных методов определения упругих и неупругих свойств материалов. Одна из наиболее полных классификаций приведена в работе . Использование различных методов измерения ставит перед исследователями задачу получения надежных и согласующихся данных. Поскольку при измерении упругих характеристик значения получаемых результатов зависят, прежде всего, от скорости нагружения от степени релаксации модулей упругости и амплитуды деформации величины дополнительной деформации, то с физической точки зрения оправданным является дифференцирование методов измерения модулей упругости на статические, динамические и импульсные. Статические методы измерения характеризуются малыми скоростями деформаций, не превышающими 1 с1 . Образцы подвергают растяжению, сжатию или кручению при напряжениях, меньших предела пропорциональности, деформацию определяют с помощью тензодатчиков. При таком методе испытаний получают релаксированные значения модулей Мр, характеризующие не только упругие свойства материала, но и степень развития процессов релаксации напряжения. Зависимость степени релаксации от условий проведения испытаний температуры, скорости нагружения и др. Поэтому для получения достоверной информации в случае использования статических методов необходимо производить измерения в максимально широком интервале деформаций, но не превышающих предела пропорциональности, особенно для материалов с низким пределом текучести или при высокотемпературных измерениях. По описанным выше причинам суммарная погрешность определения модулей упругости статическим методом довольно высока и превышает 6. При определении модулей упругости динамическими методами скорость деформации составляет 3 4 с1 и при измерениях получают значения динамического модуля упругости, имеющего промежуточное значение между релаксированным и нерелаксированным модулем . Принцип определения модулей упругости динамическим методом заключается в измерении резонансной частоты вынужденных продольных, изгибных или крутильных колебаний образца, связанной определенным соотношением с модулем упругости материала . Данные методы позволяют быстро и достаточно точно, с относительной погрешностью 0,,8, определять значения модулей упругости . Еще более высокие скорости нагружения при измерениях модулей упругости реализуются в импульсных методиках . При определении модулей упругости подобной методикой достигается скорость деформирования 6 8 с1, а получаемое этими методами значение модуля упругости ближе к истинному, нерелаксированному.