Влияние слабых электрических потенциалов на релаксацию напряжений в алюминии

• Автор: Невский, Сергей Андреевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Содержание
Введение
1 .Пластическая деформация в условиях внешних электрических
воздействий
1.1. Основные концепции релаксации напряжений
1.2.Пластичность металла в условиях электрических полей
1.2.1. Влияние электрического тока на релаксацию напряжений
1.2.2. Пластичность металлов в условиях слабых электрических воздействий
1.2.3.Влияние электростатических полей на активную пластическую деформацию металлов
1.3. Теоретические исследования поверхности металлов
1.3.1. Теория функционала плотности
1.3.2. Поверхностная энергия в электрическом поле
1.4. Постановка цели и задач исследования
2.Материал и методика исследований
2.1. Материал для исследований и способы
изменения электрического состояния
2.2. Описание экспериментальной установки
2.3. Определение характеристик релаксации напряжений
2.4. Методика электронно-микроскопических исследований
2.5.Методика количественной обработки результатов измерений
характеристик тонкой структуры
2.6. Методика рентгенографических исследований
3.Результаты экспериментальных исследований релаксации напряжений при изменении
электрического потенциала поверхности образца
3.1. Изучение макро и микропараметров релаксации напряжений
при изменении электрического потенциала от стабилизированного источника питания
3.2. Изучение макро и микропараметров релаксации напряжений при подключении металлов с иной, чем у алюминия работой
выхода
3.3. Обсуждение результатов
3.4. Основные выводы
4. Влияние электрического потенциала на дислокационную
субструктуру при релаксации напряжений
4.1. Структура исходного состояния
4.2.Структура алюминия после релаксации напряжений
в обычных условиях и при подключении потенциала
4.2.1.Структура алюминия после
релаксации напряжений вблизи поверхности нагружения образца
4.2.2.Структура алюминия после релаксации напряжений в области удаленной от поверхности нагружения
4.2.3. Структура алюминия при релаксации напряжений в центральной части образцов
4.3. Структура алюминия после релаксации напряжений при воздействии потенциалов 0,5 В и 1 В
4.3.1. Структура поверхностного слоя вблизи поверхности нагружения
4.3.2. Структура алюминия в поверхностном слое в области удаленной от поверхности нагружения при потенциалах 0,5 В и 1 В
4.3.3. Структура алюминия в центральной зоне образцов при потенциалах 0,5 В и 1 В
4.4. Обсуждение результатов
4.5. Выводы по разделу
5. Направления практической реализации результатов диссертационного
исследования
Основные выводы
Литература
Приложение
Введение
Актуальность. Экспериментальные исследования пластических и прочностных свойств металлов помимо методов активной деформации и ползучести предусматривают метод релаксации напряжений. Изучение релаксации напряжений важно не только с научной, но и с практической точки зрения. В условиях релаксации напряжений работают все напряженные механические соединения и упруго-напряженные детали. В ряде случаев, при расчетах на прочность, критерии релаксации напряжений становятся решающими. В этой связи актуальной проблемой физики конденсированного состояния и физического материаловедения является разработка способов управления релаксацией напряжений. Одним из таких способов являются внешние энергетические воздействия. Однако для разработки способов управления пластической деформацией с помощью этих воздействий необходимо изучение физической природы влияния этих воздействий.
К настоящему времени установлено, что обработка токовыми импульсами, сильные электрические и магнитные поля, а также радиационные воздействия оказывают существенное влияние на процессы пластической деформации. Несмотря на большие успехи в этой области, остаются практически не изученными вопросы, связанные с влиянием слабых электрических воздействий, к числу которых относится воздействие слабыми электрическими потенциалами. До сих пор это воздействие исследовалось применительно к деформации ползучести. Релаксация напряжений в условиях приложения электрических потенциалов практически не исследовалась.
Цель работы: выявление закономерностей влияния слабых электрических потенциалов и контактной разности потенциалов на характеристики релаксации напряжений технически чистого алюминия и изменение дислокационной субструктуры.

микротвердость алюминия снижается (кривая 1), а микротвердость циркония и кремнистого железа увеличивается (кривые 2,3), причем данные изменения не зависят от знака электрического потенциала. Различие эффекта влияния потенциала, по мнению авторов [58-61], обусловлено знаком константы Холла металлов, которая определяет тип их проводимости.
Влияние контактной разности потенциалов на микротвердость металлов неоднозначно. В [59, 61] установлено, что имеет место влияние массы подключаемого металла (рисунок 1.11). В области малых масс идет возрастание микро-тведости материалов, затем по мере увеличения массы подключаемого металла эффект меняет знак.
Исследования влияния электрического потенциала на эволюцию тонкой структуры алюминия и поверхности его разрушения в процессе ползучести проводились в [62 - 67].
Анализ фрактограмм поверхности разрушения [62, 63] позволил выявить две зоны: волокнистую зону и зону среза (рисунок 1.12), что говорит о разрушении в условиях стабильного роста трещины. Волокнистая зона занимает основную площадь поверхности разрушения и сформирована ямками разрушения, которые представляют собой половину микропоры, через которую прошло разрушение. Зона среза наиболее выражена в образцах, испытанных на ползучесть в обычных условиях, и занимает 10 - 12 % площади поверхности разрушения. При испытаниях на ползучесть с подключением электрического потенциала 1 В зона среза занимает 5 - 7 %