Особенности сверхпластической деформации дискретно армированных композиционных материалов на основе алюминиевых сплавов

• Автор: Казыханов, Виль Узбекович
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 136 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава I. Обзор литературы
1.1. Структура и свойства дискретно армированных композиционных
материалов на основе алюминиевой матрицы.
1.2. Высокотемпературные механические свойства дискретно 14 стр. армированных композиционных материалов на основе алюминиевой матрицы.
1.2.1. Ползучесть композиционных материалов
1.3. Сверхпластическая деформация дискретно армированных КМ
1.3.1. Условия проявления и феноменология СП дискретно 23 стр. армированных КМ.
1.3.2. Особенности механизма СП дискретно армированных КМ
1.4. Постановка задачи исследования
Глава II. Материал и методика исследований
2.1. Материал исследования
2.2. Механические испытания
2.3. Металлографические исследования
2.4. Рентгеноструктурные исследования
2.4 Электронно-микроскопические исследования
2.5. Топографические исследования
Глава III. Влияние армирующей фазы на структуру и свойства композита
AI2O3 при горячей деформации.
3.1. Анализ деформационного поведения композита 2OM-AI2O3 и 41 стр. порошкового алюминиевого сплава 2014.
3.2. Структурные изменения при горячей деформации порошкового 56 стр. сплава 2014 и композита 2OI4-AI2O3.
3.3. Особенности действующих механизмов при деформации композита 73 стр. 2OM-AI2O3 и порошкового сплава 2014
Глава IV. Высокотемпературная деформация композиционного материала 2009- 85 стр. 15% SiC
4.1 Влияние температурно-скоростных условий деформации на 85 стр. пластичность КМ 2009-15% SiC.
4.2. Структурные изменения при горячей деформации КМ 2009-15% SiC
4.3. Влияние термомеханической обработки на сверхпластичность КМ 107 стр. 2009-15% SiC.
Глава V. Использование эффекта сверхпластичности в технологии изготовления
изделий из композиционного материала 2009-15% SiC.
Выводы
Литература

Используемые обозначения:
Обозначение Наименование Уравнение

А, А', А" Безразмерная константа (1.5, 1.6, 1.4)
Ь Вектор Бюргерса 2,86-10'10 м [29]
3 Безразмерная константа (1-4)
Во Константа (3.2)
5 Относительное удлинение до разрушения, %
б Размер зерна, мкм
Во Коэффициент диффузии, равный Во= 1,86-10" 4-ехр(-142000/ЛГ) м2/с (4.5)
Ес Модуль упругости КМ (1.1)
Е{ Модуль упругости волокна (1.1)
Еш Модуль упругости матрицы (1.1)
£ Деформация
8 Истинная скоростьь деформации, с*1
в Модуль сдвига, 2-104 МН/м2
У Коэффициент упрочнения (2.1)
к Постоянная Больцмана, 1,3807-10'23 Дж/К
X Расстояние между частицами (1.8)
ш Коэффициент скоростной чувствительности напряжения течения (2.2)
п Показатель степени при напряжение
Оа Кажущаяся энергия активации, кДж/моль (3.1)
Ос Истинная энергия активации, кДж/моль (3.1)
Оо Энергия активации пороговых напряжений, кДж/моль (3.2)
Я Газовая постоянная, 8,314 Дж/моль-К (3.1)
Р Плотность решеточных дислокаций, см-2 (2.Ю)
РЗГРД Плотность захваченные границами решёточные дислокации, см-1
а Напряжение течения, Мпа
Пороговое напряжение, МПа
Эффективное напряжение, МПа
Прочность КМ (1.2)
ат Прочность матрицы (1.2)
Прочность волокна (1.2)
Т Абсолютная температура, К (3.1)

ар Напряжение разрушения
т Температура, °С
V Объемное содержание, %
Список используемых сокращений.
ВДС—внутризёренное дислокационное скольжение;
ВССП—высокоскоростная сверхпластичность;
ЗГРД—захваченные границами решёточные дислокации; ЗГП—зернограничное проскальзывание;
РД—решёточные дислокации;
КМ—композиционный материал;
КЗГП—кооперированное зернограничное проскальзывание; ПМ—порошковый материал;
СПД—сверхпластическая деформация;
СП—сверхпластичность;
ДСК- дифференциальная сканирующая калориметрия

Матрица KM 2009-15% SiC относится к сплавам системы Al-Cu-Mg (см. табл. 2.1). Согласно [143], сплавы этой системы эффективно упрочняются в результате естественного или искусственного старения. Благодаря низкому содержанию примесей они обладают хорошим сочетанием характеристик вязкости разрушения и повышенной выносливостью в условиях растягивающих напряжений. Основным упрочнителем при старении с соотношением концентрации Cu : Mg<4 : 1 служит CuMgAfe [143].
Армирующая фаза представляет собой нитевидные кристаллы, усы, ß -карбида кремния диаметром 0,5 мкм и длинной 5-10 мкм. Усы SiC получают путём пиролиза кремнийорганических соединений (в частности рисовой лузги) [6]. Типичная микроструктура SiC представлена на рис. 2.16. Усы SiC имеют кубическую структуру. Как видно из рис. 2.16, тонкая структура SiC содержит большое количество микродвойников, образующихся в процессе получения нитевидных кристаллов [144]. Усы обладают следующими свойствами [6]:
плотность - 3,2 г/см3;
предел прочности при растяжении -13 ГПа;
модуль Юнга - 700 ГПа.
2.2. Механические испытания.
Механические испытания проводились на универсальных динамометрах Instron 1185 и Schenck RMS-100 в интервале температур (300-550 °С) и скоростей деформации (10'5 - 10-1 с'1 ). Высокоскоростные испытания (IO'’-Ю1 с'1) проводили на динамометре Schenck PSM-100 с гидравлическим приводом, снабженный компьютером, позволяющий полностью автоматизировать процесс управления и обработки результатов механических испытаний. Испытания при повышенных температурах проводили в трехсекционной печи машины Schenck с раздельной регулировкой зон, при этом перепад температуры по высоте составлял менее 3°С.
Деформацию образцов диаметром 10 мм и высотой 13 мм проводили по схеме осевого сжатия. Для уменьшения трения использовали смазку на основе графита.
Испытания на растяжение проводили на плоских образцах толщиной 2 мм, длиной и шириной рабочей части 10 мм. и 5 мм., соответственно. При определении характеристик механических свойств размеры образцов измеряли штангенциркулем и на инструментальном микроскопе МИИ-1 , погрешность не превышала 0,05 мм. Истинные напряжения рассчитывались по отношению усилия к расчетному сечению образца, вычисленному из условия равномерности деформации и постоянства объема деформируемой части образца. Пластичность материала оценивали по максимальному удлинению рабочей части образца. На экспериментальную точку брали не менее 3-х образцов. Ошибка в определении усилия деформирования не превышала 5% и относительного удлинения не более < 10%.
Коэффициент упрочнения определяли как:
у=ба/де (2.1)