Исследование и разработка алюминиевого сплава для сверхпластической формовки с повышенными скоростями деформации

• Автор: Рылов, Дмитрий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 137 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Явление свсрхпластичности и механизмы сверхпластического течения

1.2 Сверхпластичность алюминиевых сплавов и методы получения структуры с ультра мелким зерном

1.3 Способ, основанный на торможении роста зерна

1.4 Способ, основанный на создании мест предпочтительного зарождения центров рекристаллизации

1.5 Способы, использующие низкотемпературную и статическую рекристаллизацию

Выводы по обзору литерату ры

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Материалы объекты исследования

2.2 Методы изучения структуры
2.2.1 Структурный анализ титанового сплава ВТ
2.2.2 Электронная микроскопия тонких фольг
2.3 Определение показателей сверхпластичности
2.4 Аппаратура
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Исследование влияния концентрации магния и хрома на структуру и показатели сверхпластнчности сплавов системы
3.1.1 Влияние магния на размер зерна и показатели сверхпластичности сплавов системы А1МдМпСг
3.1.2 Влияние хрома на размер зерна и показатели сверхиластичности сплавов системы А1МдМпСг
Выводы по главе 3.
3.2 Влияние хрома на фазовый состав, размеры и распределение дисиерсоидов переходных металлов
3.2.1 Структура литых магналнев.
3.2.2 Влияние гомогенизации на структуру сплава АМгбсп
3.2.3 Влияние горячей прокатки на структуру сплава АМгбсп
3.2.4 Исследования зеренной структуры сплава АМгбсп при нагреве до температуры СПД и во время сверхпластичсской деформации
Выводы по главе 3.2
3.3 Разработка режимов получения листов из сплава АМгбсп с повышенными показателями сверхпластичности
3.3.1 Влияние режимов гомогенизации на показатели сверхпластичиости сплава АМгбсп
3.3.2 Влияние отжига после горячей прокатки на показатели сверхпластичиости сплава АМгбсп
3.3.4 Выбор режимов холодной прокатки и рскристаллизациониого отжига
3.3.5 Влияние примесей на показатели сверхпластичиости сплава АМгбсп
3.3.6 Влияние вылеживания холоднокатаного листа на показатели 0 сверхпластичности сплава АМгбсп
Выводы по главе 3.3
3.4 Разработка математической модели описания течения материала в условиях сверхпластичиости
3.4.1 Сверхпластическая формовка модельных деталей из листа сплава АМгбсп
Выводы по главе 3.4
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
Список использованной литературы


Микрозеренная сверхпластичность обнаруживается у металлов и сплавов с очень мелкими равноосными кристаллами (размером <- мкм) при высоких гомологических температурах (> 0,5 Тпл. Рисунок 1. На этой кривой выделяют три скоростных интервала, отличающихся углом наклона кривой к оси абсцисс. Во втором скоростном интервале наблюдается наиболее резкая зависимость напряжения течения от скорости деформации и максимум относительного удлинения. Скорость деформации, при которой показатель ш максимален, обычно называют оптимальной. Положительное влияние измельчения структуры на величину показателей сверхпластичности на сегодняшний день не вызывает сомнений. СПД на порядок и повышению скоростей деформации на два - три порядка. Данное предположение подтверждается результатами работы [9, ]. Наилучшим сочетанием показателей сверхпластичности обладают материалы с зерном < 3 мкм. Ультрамелкое зерно по своей природе нестабильно и стремится укрупниться уже во время нагрева до температуры деформации и, особенно, при самой СПД. Во время СПД зерно укрупняется в большей степени, чем за то же время выдержки без деформации, что легко увидеть из сравнения структуры головок и рабочей части растянутого образца. Промышленные сверхпластичные сплавы содержат вторую фазу, стабилизирующую размер зерна при рекристаллизации и во время СПД. Авторы [II] на основе анализа большого числа данных для разных сплавов приводят критические значения размеров структурных параметров, влияющих на рекристаллизацию: диаметр частиц 0, мкм и расстояние между ними 1 мкм. При размере частиц менее 0, мкм и расстоянии менее 1 мкм наблюдается торможение рекристаллизации. При размере частиц более 0, мкм и расстоянии между ними более 1 мкм наблюдается ускорение рекристаллизации, причем, как отмечают авторы, поведение материала в большей степени определяется межчастичным расстоянием, чем размером частиц. Имеющиеся на сегодняшний день обширные экспериментальные данные, в том числе результаты прямых структурных исследований [-], убедительно доказывают, что нет особого атомного механизма деформации сверхпластичных сплавов. Сверхпластичное состояние отличается лишь определенным сочетанием известных механизмов деформации, что обусловлено главным образом малым размером зерна. Уже в первых исследованиях сверхпластичности было высказано предположение, что необычно высокие удлинения при СПД - результат развития межзеренной деформации в сплавах с мелким равноосным зерном []. ЗГС) при СГ1Д: взаимное смещение соседних зерен по общей границе, их разворот в плоскости поверхности образца и вокруг оси растяжения и смена зернами соседей. Микромеханизм взаимных смещений зерен при СПД не установлен. Нет каких-либо оснований считать, что он должен принципиально отличаться от механизма проскальзывания при ползучести. По-видимому, взаимное смещение зерен при СПД - результат движения зернограничных дислокаций вдоль границ зерен []. ЗГС, приводящее к смене соседей зерен и увеличению их числа вдоль оси растяжения, обеспечивает получение больших удлинении образца, но оно обязательно должно сочетаться с аккомодационными процессами взаимной подстройки формы зерен. В противном случае сильные смещения зерен неправильной формы обязательно приводили бы к быстрому развитию пустот по границам и к разрушению образца задолго до достижения больших удлинений. Вращение зерен участвует в указанной аккомодации, но одно оно не может предотвратить быстрого развития микропустот при ЗГС. Другие аккомодационные процессы, обеспечивающие взаимную подстройку формы зерен при ЗГС, вызывают направленный диффузионный массоперенос (диффузионная ползучесть) и внутризерснное дислокационное скольжение. У межзеренных границ, перпендикулярных оси растяжения и находящихся под действием растягивающих напряжений, концентрация вакансий выше, чем у продольных границ, находящихся под действием сжимающих напряжении. Градиент концентрации вакансий является основой диффузионной ползучести. Различают [] диффузионную ползучесть Набарро-Херринга, при которой потоки атомов движутся по объему зерен, и ползучесть Кобла, когда массоперенос осуществляется по межзеренным границам.