Закономерности влияния электромагнитных полей и токов на пластичность металлов и сплавов

• Автор: Коновалов, Сергей Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 294 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
1 МОДИФИКАЦИЯ ФИЗИЧЕСКИХ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ, ПОДВЕРГАЮЩИХСЯ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ, ВНЕШНИМИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ ВОЗДЕЙСТВИЯМИ
Введение
1.1 Усталостное разрушение металлов и сплавов
1.1.1 Периоды и стадии усталости
1.1.2 Факторы, влияющие на усталость металлических материалов
1.1.3 Влияние процессов, протекающих в металлах, на изменение структурно-фазовых состояний и дислокационных субструктур
1.2 Закономерности, происходящие в металлах и сплавах при ползучести и релаксации напряжений
1.2.1 Анализ процессов, происходящих при ползучести
1.2.2 Изменение физических и механических свойств металлов при релаксации напряжений
1.3 Модификация свойств материалов внешними энергетическими воздействиямиЗ
1.3.1 Обработка токовыми импульсами
1.3.2 Упрочнение поверхности металлов концентрированными потоками энергии
1.3.3 Роль электрических и магнитных воздействий в изменении физических и механических свойств металлов и сплавов
1.4. Выводы и постановка задачи исследования
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ
Введение
2.1 Материалы для исследований
2.1.1 Материалы для исследований на многоцикловую усталость
2.1.2 Материалы для исследований на ползучесть и релаксацию напряжений

2.2 Оборудование для проведения испытаний
2.2.1 Испытания на многоцикловую усталость
2.2.2 Испытания на ползучесть и релаксацию напряжений
2.3 Методики внешних энергетических воздействий
2.3.1 Воздействие токовыми импульсами
2.3.2 Приложение электрического потенциала и получение контактной разности потенциалов
2.3.3 Воздействие магнитным полем
2.4 Методы и методики исследований
2.4.1 Методика измерения скорости ультразвука
2.4.2 Методики исследований структуры и поверхности разрушения
2.4.3 Определение параметров ползучести и релаксации напряжений
2.4.4 Определение микро- и нанотвердости
2.4.5 Статистическая обработка результатов
3 ВЛИЯНИЕ СЛАБЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ИЗМЕНЕНИЕ ХАРАКТЕРА ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ
МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
3.1 Влияние слабых электрических потенциалов на изменение характера процесса ползучести
3.1.1 Влияние электрического потенциала на ползучесть металлов
3.1.2 Влияние контактных воздействий на ползучесть металлов
3.1.3 Фрактография алюминия, разрушенного в условиях ползучести при подведении слабого электрического потенциала
3.1.4 Роль электрического потенциала в изменении дефектной субструктуры алюминия в процессе ползучести
3.1.4.1 Дефектная субструктура исходного материала
3.1.4.2 Дефектная субструктура зоны разрушения (ползучесть без потенциала)
3.1.4.3 Дефектная субструктура зоны разрушения при ползучести с приложением электрического потенциала

3.1.4.4 Теоретический анализ влияния электрического потенциала на
дислокационную субструктуру алюминия
3.1.5 Влияние электрического потенциала на параметры локализации пластической деформации алюминия при ползучести
3.1.5.1 Исследование локализации пластической деформации при ползучести
3.1.5.2 Макролокализация пластической деформации при ползучести в условиях подведения электрического потенциала
3.2 Влияние слабых электрических потенциалов на изменение микро- и нанотвердости металлов и сплавов
3.2.1 Установление роли электрического потенциала в изменении
микротвердости металлов и сплавов
3.2.2 Влияние контактной разности потенциалов на микротвердость металлов и сплавов
3.2.3 Восстановление микротвердости при отключении от электрического потенциала
3.2.4 Влияние электрического потенциала на поверхностное натяжение..
3.2.5 Анализ изменения нанотвердости металлов при варьировании масс
подключаемых металлов
3.2.6 Влияние электрического потенциала на изменение параметра
пластичности меди
3.3 Изменение характера релаксации напряжений алюминия, вызванное электрическими воздействиями
3.3.1 Изменение характеристик релаксации напряжений алюминия,
вызванное электрическим потенциалом
3.3.2 Релаксация напряжений алюминия при подключении разнородных металлов
3.3.3 Влияние электрического потенциала на изменение удельной поверхностной энергии

1.3.2 Упрочнение поверхности металлов концентрированными потоками энергии
Основная идея упрочнения металлов и сплавов с использованием облучения поверхности концентрированными потоками энергии (КПЗ) заключается в том, что с увеличением интенсивности воздействия тонкий поверхностный слой материала может быть нагрет до температуры плавления и выше. После прекращения действия источника поверхность охлаждается с высокой скоростью, формируя закалочные неравновесные структуры с повышенной плотностью дефектов кристаллического строения. Для нагрева поверхности с целью упрочнения используют лазерное излучение, электронные и ионные пучки, импульсные плазменные потоки и струи. Каждый из способов имеет свои достоинства и недостатки, поэтому в настоящее время активно разрабатываются и находят практическое применение различные способы упрочнения с использованием КПЗ, в том числе и комбинированные, сочетающие различные виды воздействия на поверхность.
Основной особенностью упрочнения материалов с использованием КПЗ является наноструктурирование их поверхностных слоев, что снижает масштабный уровень локализации пластической деформации поверхности, что приводит к более равномерному распределению упругих напряжений вблизи нее при воздействии эксплуатационных факторов [217 - 222].
В работе [223] приведены результаты обработки поверхности титановых сплавов ВТ8М и ВТ18У широкоапертурными низкоэнергетическими сильноточными электронными пучками (НСЭП) микросекундной длительности. Установлено, что обработка позволяет повысить предел выносливости, циклическую долговечность, сопротивление пылевой эрозии при небольших нагрузках, кратковременную прочность при существенном улучшении пластичности.