Характеристики ускоренного массопереноса при ударном сжатии металлов с кубической решеткой

• Автор: Миронова, Ольга Алексеевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 123 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
Глава 1. Обзор литературы
Глава 2. Материалы и методики экспериментальных исследований
2.1. Применяемые материалы
2.2. Способы нагружения металлов и сплавов
2.3. Методы исследования диффузионных процессов при импульсных воздействиях
2.3.1. Определение формы концентрационного профиля
2.3.2. Определение эффективного коэффициента диффузии... 44 Глава 3. Определение длительности массопереноса и температуры импульсно деформируемого металла
3.1. Теоретический расчет теплового эффекта при импульсной деформации
3.2. Экспериментальное определение степени нагрева, стимулированного импульсной деформацией
3.2.1. Исследование прироста температуры при ударном механическом сжатии
3.2.2. Определение теплового эффекта при деформировании с помощью импульсного электромагнитного поля
3.2.3. Исследование изменения исходной температуры при взрывном воздействии
3.2.4. Определение повышения температуры при многократном импульсном воздействии
3.3. Установление времени протекания процесса массопереноса
Выводы к главе

Глава 4. Взаимосвязь деформации и массопереноса в металлах
4.1. Теоретический расчет распределения степени и скорости деформации по длине импульсно деформируемых образцов
4.2. Экспериментальное определение соответствия подвижности атомов и распределения деформации в двух и более совместно деформируемых металлах
4.3. Подвижность и распределение атомов в двух совместно деформируемых разнородных металлах
4.4. Корреляция зависимостей подвижности атомов и механических свойств от скорости пластической деформации
Выводы к главе
Выводы и заключения
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В 1972 -1974 гг. при исследовании процессов, происходящих в металлах в условиях импульсной сварки давлением [1,2] был обнаружен и выделен как новое явление эффект перемещения атомов в твердых телах на макроскопические расстояния (десятки и сотни микрон) за чрезвычайно короткое по сравнению с обычной диффузией врем. Он был назван аномальным массопереносом за сверхвысокие скорости миграции атомов, превосходящие подвижность в жидких металлах [3]. Затем было обнаружено, что данный эффект проявляется в условиях различного вида импульсной сварки давлением и механико-химико-термической обработки: ультразвуковой ударной обработки [4-8], обработки взрывом [9-13], под действием деформации при обратимых мартенситным превращениях со взрывной кинетикой [14-18], электрогидроимпульсном воздействии [6,19-21], обработки импульсным магнитным полем [22-24], импульсной лазерной [25,26] и электроискровой обработки [27-31], скоростной прокатки [32-40] и др. При многих воздействиях, особенно протекающих без нагрева, подвижности атомов были ниже, чем в жидкой фазе, однако они на много порядков превосходили экстраполированные значения коэффициентов диффузии и самодиффу-зии, характеризующих перенос вещества в равновесных условиях. При этом были основания полагать, что основным механизмом переноса вещества независимо от температуры деформирования является механизм объемной диффузии.
Анализ этих работ показал, что общей чертой реализации ускоренной миграции атомов является импульсная (упругая или пластическая) деформация металлов и сплавов. Это обстоятельство позволяет сделать вывод о том, что нестационарная деформация, локализующаяся в части образца, является необходимым условием для проявления обобщенной термодинамической движущей силы, обеспечивающей ускоренный массоперенос.

Для деформирования металлов в импульсном электромагнитном поле со скоростями деформации в интервале 103-5-Ю4 с'1, использовали промышленную установку МИУ-23, применяемую для магнитноимпульсной сварки (МИС) и магнитноимпульсной обработки без нагрева (рис. 2.3).
гга
/58о~:
14— г-К—
! К:

Рис. 2.3. Блок-схема установки (е = 103 - 5-104 с'1)
Подвижность атомов изучена на цилиндрических и трубчатых образцах с толщиной стенок до 1 мм. На внешнюю поверхность образца электролитически наносили слой одного из изотопов толщиной около 1 мкм. Инертные газы вводили в тлеющем разряде только в один из двух контактирующих в процессе деформации образцов. Затем исследуемые образцы с нанесенным на них покрытием радиоактивного изотопа (в случае алюминия это была фольга) или слоем стабильной меди вставляли с определенным зазором вовнутрь трубчатых образцов алюминия (АВ ООО) и данную сборку подвергали магнитно-импульсному нагружению. Сущность этого процесса [125] состоит в соударении первоначально разъединенных деталей. Деформирование достигается за счет мощного разряда емкостного накопителя (конденсаторной батареи) на рабочий орган-индуктор, внутри которого находятся образцы. Разрядный ток, протекающий по индуктору, имеет колебательный характер, в результате чего в образцах индуцируются вихревые токи. Взаимодействие токов индуктора и деталей вызывает высокоскоростное движение и соударение металлических трубок. В течение 0,4 л (первого полупериода тока) внешний образец вытягивался параллельно оси, затем начиналось движение вытянувшегося кольцевого участка трубки по направлению к оси: скорость изменялась, пропорционально времени и достигала 150 - 300 м/с. Через 0,3 л