Оцінка локальної деформації сплаву АМгб за переміщенням розтрісканих включень

Засобами електронної просвічуючої мікроскопії досліджено статистичні параметри розтріскування крихких включень другої фази в матриці сплаву АМг6 при розтязі. Виявлено лінійну залежність між макропластичною деформацією досліджуваних зразків і відносним переміщенням розтрісканих включень. Пропонується...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2003
Автори:	Ясній, П.В., Гладьо, В.Б.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України 2003
Назва видання:	Проблемы прочности
Теми:	Научно-технический раздел
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/46969
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Оцінка локальної деформації сплаву АМгб за переміщенням розтрісканих включень / П.В. Ясній, В.Б. Гладьо // Проблемы прочности. — 2003. — № 2. — С. 124-134. — Бібліогр.: 7 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-46969
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-469692013-07-08T11:26:36Z Оцінка локальної деформації сплаву АМгб за переміщенням розтрісканих включень Ясній, П.В. Гладьо, В.Б. Научно-технический раздел Засобами електронної просвічуючої мікроскопії досліджено статистичні параметри розтріскування крихких включень другої фази в матриці сплаву АМг6 при розтязі. Виявлено лінійну залежність між макропластичною деформацією досліджуваних зразків і відносним переміщенням розтрісканих включень. Пропонується використовувати розтріскані включення другої фази як індикатори макропластичної деформації матриці. Запропоновано методику експертної оцінки пластичної деформації при розтязі матеріалів, що базується на аналізі переміщень розтрісканих включень другої фази. Средствами электронной просвечивающей микроскопии исследованы статистические параметры растрескивания хрупких включений второй фазы в матрице сплава АМг6 при растяжении. Обнаружено линейную зависимость между макропластической деформацией исследуемых образцов и относительным перемещением растрескавшихся включений. Предлагается использовать растрескавшиеся включения второй фазы в качестве индикаторов макропластической деформации матрицы. Предложена методика экспертной оценки пластической деформации растяжения материалов, базирующаяся на анализе перемещений растрескавшихся включений второй фазы. By means of electron transmission microscopy we inquire into statistic parameters of cracking of the 2nd-phase brittle inclusions f an AMg6 alloy matrix in tension. A linear dependence is established between the macroplastic strain of tested specimens and the relative displacement of cracked inclusions. It has been suggested that the cracked 2 nd-phase inclusions be used as indicators o f macroplastic strain in the matrix. A procedure is offered of an expert evaluation of plastic tensile strain of materials based upon analysis of the displacement of cracked 2nd-phase inclusions. 2003 Article Оцінка локальної деформації сплаву АМгб за переміщенням розтрісканих включень / П.В. Ясній, В.Б. Гладьо // Проблемы прочности. — 2003. — № 2. — С. 124-134. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. 0556-171X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/46969 620.187.3 uk Проблемы прочности Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Научно-технический раздел Научно-технический раздел
spellingShingle	Научно-технический раздел Научно-технический раздел Ясній, П.В. Гладьо, В.Б. Оцінка локальної деформації сплаву АМгб за переміщенням розтрісканих включень Проблемы прочности
description	Засобами електронної просвічуючої мікроскопії досліджено статистичні параметри розтріскування крихких включень другої фази в матриці сплаву АМг6 при розтязі. Виявлено лінійну залежність між макропластичною деформацією досліджуваних зразків і відносним переміщенням розтрісканих включень. Пропонується використовувати розтріскані включення другої фази як індикатори макропластичної деформації матриці. Запропоновано методику експертної оцінки пластичної деформації при розтязі матеріалів, що базується на аналізі переміщень розтрісканих включень другої фази.
format	Article
author	Ясній, П.В. Гладьо, В.Б.
author_facet	Ясній, П.В. Гладьо, В.Б.
author_sort	Ясній, П.В.
title	Оцінка локальної деформації сплаву АМгб за переміщенням розтрісканих включень
title_short	Оцінка локальної деформації сплаву АМгб за переміщенням розтрісканих включень
title_full	Оцінка локальної деформації сплаву АМгб за переміщенням розтрісканих включень
title_fullStr	Оцінка локальної деформації сплаву АМгб за переміщенням розтрісканих включень
title_full_unstemmed	Оцінка локальної деформації сплаву АМгб за переміщенням розтрісканих включень
title_sort	оцінка локальної деформації сплаву амгб за переміщенням розтрісканих включень
publisher	Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
publishDate	2003
topic_facet	Научно-технический раздел
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/46969
citation_txt	Оцінка локальної деформації сплаву АМгб за переміщенням розтрісканих включень / П.В. Ясній, В.Б. Гладьо // Проблемы прочности. — 2003. — № 2. — С. 124-134. — Бібліогр.: 7 назв. — укр.
series	Проблемы прочности
work_keys_str_mv	AT âsníjpv ocínkalokalʹnoídeformacíísplavuamgbzaperemíŝennâmroztrískanihvklûčenʹ AT gladʹovb ocínkalokalʹnoídeformacíísplavuamgbzaperemíŝennâmroztrískanihvklûčenʹ
first_indexed	2025-07-04T06:31:38Z
last_indexed	2025-07-04T06:31:38Z
_version_	1836696940519096320
fulltext	УДК 620.187.3 Оцінка локальної деформації сплаву АМгб за переміщенням розтрісканих включень П. В. Я сн ій , В. Б . Г ладьо Тернопільський державний технічний університет ім. Івана Пулюя, Тернопіль, Україна Засобами електронної просвічуючої мікроскопії досліджено статистичні параметри роз тріскування крихких включень другої фази в матриці сплаву АМгб при розтязі. Виявлено лінійну залежність між макропластичною деформацією досліджуваних зразків і відносним переміщенням розтрісканих включень. Пропонується використовувати розтріскані вклю чення другої фази як індикатори макропластичної деформації матриці. Запропоновано методику експертної оцінки пластичної деформації при розтязі матеріалів, що базується на аналізі переміщень розтрісканих включень другої фази. К лю чові слова : розтріскування, крихкі включення, макропластична дефор мація, статистичні параметри. Вступ. У зміцнених частинками металах тверді включення переважно збільшують міцність і твердість, а пластична матриця надає матеріалу в ’яз кості і пластичності. При деформуванні пластичних металів із частинками внаслідок руйнування останніх або розривів на поверхнях розділення між частинками і матрицею виникають пори. Можна навести наступні приклади розтріскування твердих частинок [1]: руйнування частинок гідриду цирко нію в сплавах Z r-H , частинок стрижневої форми (Бе, Сг)23С6 в аустенітній нержавіючій сталі, частинок карбіду заліза в сталях, частинок кремнію в сплавах Л і-Б і. Розтріскування частинок значною мірою залежить від їх форми. Пока зано [2], що напруження в еліптичних і циліндричних включеннях однорідні і вдвічі перевищують напруження в матриці, якщо форма включення близька до сферичної, а у витягнутих включеннях напруження ще більші. Локальні напруження в матриці, в свою чергу, визначаються прикладеним напру женням і деформаційним зміцненням матриці поблизу включень. За умов значної деформації частинки включень можуть розвертатися, а їхня орієнта ція залежить від історії деформування матеріалу. Промислові алюмінієві сплави містять включення частинок другої фази, що поділяються на три класи [3]: масивні включення; дисперсоїди; виді лення, які зміцнюють матрицю (наприклад, частинки б-фази в сплавах серії 2000). При деформуванні алюмінієвих сплавів частинки перших двох класів приймають участь у в ’язкому руйнуванні, а участь частинок третього класу стає помітною лише в сплавах високої чистоти. При експертній оцінці руйнувань елементів конструкцій за значної їх де формації або втрати первісної форми одним із важливих завдань є визначення величини пластичної деформації (історії навантаження) досліджуваних еле ментів конструкцій, встановити яку геометричними замірами деталі неможли во. Одним із перспективних шляхів у цьому напрямку є розробка методів оцінки історії навантаження на основі аналізу мікроструктури матеріалу © П. В. ЯСНІЙ, В. Б. ГЛАДЬО, 2003 124 ISSN 0556-171Х. Проблеми прочности, 2003, № 2 Оцінка локальної деформації сплаву АМгб М ета даного дослідження - аналіз засобами електронної просвічуючої мікроскопії мікроструктурних змін у включеннях частинок другої фази в алюмінієвому сплаві АМгб за одновісного розтягу і повзучості і розробка методики експертної оцінки величини пластичної деформації. М етодика дослідж ень. Досліджували гладкі циліндричні зразки з алю мінієвого сплаву АМ гб після випробувань на повзучість, динамічну повзу чість, а також на опір короткотривалому руйнуванню за умов одновісного квазістатичного і комбінованого розтягу [4, 5]. Зразки діаметром 10 мм виточували з прокату в первісному стані без додаткової термообробки і випробовували на сервогідравлічній машині СТМ-100 при температурі 293 К. Схеми навантаження зразків показано на рис. 1. - а ‘ л /" - / / - ґ4 ' - X - • / г Г £~-Л— .— 1-------- 1.......... 1.......... 1 — — і-------- 1-------- 1______і_____ і_____ Рис. 1. Схеми навантаження зразків зі сплаву АМгб: а - квазістатичний розтяг (I); б - комбінований розтяг (II); в - повзучість (III); г - динамічна повзучість (IV). За першою схемою (I) зразки розтягували зі швидкістю зростання умовного статичного напруження д = 1 , 6 М Па/с [4]. За другою схемою (II) на розтяг зі швидкістю д = 1 , 6 М Па/с накладалося циклічне синусоїдальне навантаження частотою / = 25 Гц і амплітудою д а = ± 2 5 МПа. В умовах одновісного розтягу відбувалося в ’язке руйнування зразків з утворенням шийки конусного типу. Повзучість (III) і динамічну повзучість (IV) дослід жували при чотирьох рівнях максимального напруження [5]. У випадку динамічної повзучості на статичне навантаження накладалося циклічне сину соїдальне навантаження частотою / = 25 Гц і амплітудою д а = ± 2 5 МПа. Режими навантаження і значення пластичної деформації для всіх схем випробувань наведено в табл. 1. ШБЫ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, № 2 125 П. В. Ясній, В. Б. Гладъо Т а б л и ц я 1 Режими навантаження і пластична деформація сплаву АМгб Схеми навантаження Тип випробування а шах> МПа аа , МПа (І = 25 Гц) а, МПа/с Ф I Квазістатичний розтяг 0 0 1,6 0,189...0,575 II Комбінований розтяг 0 ±25 1,6 0,178...0,575 III Повзучість 300 0 0 0,043 320 0 0 0,065 340 0 0 0,09 355 0 0 0,139 IV Динамічна повзучість 300 ±25 0 0,034 320 ±25 0 0,057 340 ±25 0 0,073 355 ±25 0 0,097 М а к р о п л а с т и ч н у д е ф о р м а ц ію зр а з к ів р о з р а х о в у в а л и з а д ій с н и м п о п е р е ч н и м зв у ж е н н я м : ~ Р ^ = 1 п — , (1 ) д е Г 0 , Г к - в ід п о в ід н о п о ч а т к о в а і к ін ц е в а п л о щ а п о п е р е ч н о г о п е р е р із у . П іс л я в и п р о б у в а н ь з а с х е м а м и I, II п о п е р е ч н е з в у ж е н н я зр а з к ів з м ін ю є т ь с я в ід 0 ,1 7 8 д о 0 ,5 7 5 . У зр а з к а х , д о с л ід ж у в а н и х з а с х е м а м и III, IV , в з а л е ж н о с т і в ід п р и к л а д е н о г о н а п р у ж е н н я , п о п е р е ч н е з в у ж е н н я с к л а д а є 0 , 0 3 4 . . . 0 , 1 3 9 . Т а к и м ч и н о м , з а г а л ь н и й д іа п а з о н д о с л ід ж у в а н и х з в у ж е н ь за р із н и м и с х е м а м и в и п р о б у в а н ь з м ін ю є т ь с я в ід 0 ,0 3 4 д о 0 ,5 7 5 . М ік р о с т р у к т у р н і з м ін и д о с л ід ж у в а л и н а е л е к т р о н н о м у п р о с в іч у ю ч о м у м ік р о с к о п і П Е М - 1 2 5 К . О б ’є к т и д л я д о с л ід ж е н н я м е т о д о м т о н к и х ф о л ь г в и р із а л и у п о з д о в ж н ь о м у н а п р я м к у з д е ф о р м о в а н и х і з р у й н о в а н и х з р а зк ів , а т а к о ж і з н е д е ф о р м о в а н о г о п р о к а т у в п е р в іс н о м у с т а н і. Д л я к о ж н о г о о б ’єк т а ф ік с у в а л о с я п о п е р е ч н е з в у ж е н н я зр а зк а у м іс ц і в и р ізу . Ф о л ь г и д л я е л е к т р о н н о - м ік р о с к о п іч н о г о д о с л ід ж е н н я г о т у в а л и з а в ід о м о ю м е т о д и к о ю [6 ] . Н а к ін ц е в о м у е т а п і п ід г о т о в к и о б ’єк т ів з д ій с н ю в а л и с т р у м и н н е п о л ір у в а н н я ф о л ь г и в е л е к т р о л іт і с к л а д о м 3 0 % Н К 0 3 + 7 0 % С Н 3О Н . Р е з у л ь т а т и д о с л ід ж е н ь . Е л е к т р о н н о -м ік р о с к о п іч н і д о с л ід ж е н н я ф о л ь г и н а п р о с в іт в и я в и л и в м а т р и ц і а - т в е р д о г о р о з ч и н у м а г н ію в а л ю м ін і ї в к л ю ч е н н я ч а с т и н о к д р у г о ї ф а зи . З а р а х у н о к р і з н о ї п р о н и к а ю ч о ї з д а т н о с т і м а т р и ц і т а в к л ю ч е н ь в е л е к т р о н н о м у п у ч к у у т в о р ю є т ь с я д о б р е п о м іт н и й к о н т р а с т з о б р а ж е н н я ( т е м н і в к л ю ч е н н я н а ф о н і с в іт л о ї м а т р и ц і) . Ч а с т и н к и д р у г о ї ф а з и р ів н о м ір н о р о з п о д іл е н і в о б ’є м і з е р е н . П е р е в а ж н о г о р о з т а ш у в а н н я ч а с т и н о к н а г р а н и ц я х з е р е н н е в и я в л е н о . 126 ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, № 2 Оцінка локальної деформації сплаву АМгб Включення можна поділити на два типи. До першого відносяться ма сивні частинки середнім розміром 5,0 мкм. Вони в основному мають округ лу і витягнуту форми. Другий тип складають дисперсоїди правильної ци ліндричної форми. їх середня довжина 0,80 мкм, діаметр 0,10 мкм. Диспер соїди витягнуті в напрямку прокату заготовки. М аксимальне відхилення осі дисперсоїдів від осі зразка сягає до 10°. У недеформованому матеріалі первісного стану включення обох типів мають суцільну форму. При дослідженні деформованих за схемами І-ІУ зразків виявлено роз тріскування масивних частинок і дисперсоїдів (рис. 2). Розтріскування окре мих включень починається при звуженні Ф = 0,043, при Ф = 0,034 роз тріскування не помічено. Руйнування частинок відбувається переважно пер пендикулярно до напрямку навантаження. У залежності від геометричних параметрів (співвідношення довжини і діаметра) частинки розтріснулися на два-сім окремих фрагментів, між якими утворилися порожнини. Деякі ма сивні частинки практично кришаться при руйнуванні (рис. 2,а). Дисперсоїди розтріскуються на фрагменти приблизно однакової довжини. Розмір утво рених при розтріскуванні порожнин збільшується зі зростанням рівня плас тичної деформації досліджуваних зразків. Розглядаючи порожнини, утво рені включеннями, що розкололися на декілька фрагментів, можна помі тити, що вони мають різні розміри (рис. 2 ,6 , в ,г). Це вказує на поступове розтріскування включень при збільшенні деформації зразків. Окрім того, розтріскані частинки одного типорозміру за однакових значень Ф мають порожнини різних розмірів, що свідчить про локальну неоднорідність вели чини пластичної деформації в досліджуваних мікрооб’ємах. При звуженні Ф > 0,3 відмічається зміщення і поворот розтрісканих фрагментів одного включення відносно осі розтягу (рис. 2 ,д ,е). Згин вклю чень непомічений, вісь окремого фрагменту розтрісканого включення зали шається прямолінійною. Ш ийка на включеннях при розтріскуванні не утво рюється. Отже, має місце крихке руйнування частинок обох типів. Мало видовжені дисперсоїди, форма яких наближається до сферичної, залиш а ються незруйнованими навіть при максимальній деформації (схеми І, II) у шийках зразків. За допомогою електронно-мікроскопічних фотографій досліджуваних ділянок зразків із різними значеннями поперечного звуження проводили вимірювання геометричних параметрів і статистичний аналіз кількості роз тріскувань кожного включення. При цьому визначали початковий коефіцієнт форми розтрісканих вклю чень а 0 як відношення початкової довжини 10 до діаметра d включення [1]. Коефіцієнт форми характеризує потенційну здатність включень до роз тріскування. Статистична залежність кількості розтріскувань включень п від початкового коефіцієнта форми а 0 показана на рис. 3. Визначено також коефіцієнт форми фрагментів а , утворених після розтріскування включень. Побудовано залежність такого коефіцієнта від поперечного звуження Ф (рис. 4,а) за різних схем навантаження. ISSN 0556-171Х. Проблеми прочности, 2003, № 2 127 П. В. Ясній, В. Б. Гладьо Рис. 2. Розтріскані масивні частинки (а, б) і дисперсоїди (в-е) деформованого сплаву АМгб: а - розкришена частинка, Ф = 0,523; б, в, г - нерівномірні довжини утворених порожнин, відповідно Ф = 0,575, 0,189 і 0,421; д, е - зміщення фрагментів відносно осі розтягу для Ф = 0,575 (А - порожнини, В - фрагменти). Виходячи з припущення, що при деформації об’єм тіла не змінюється ( ї0 = Бкїк), маємо, що дійсне поперечне звуження дорівнює дійсному відносному видовженню зразка Ф = е. Отже, для порівняння деформації зразка Ф і переміщення розтрісканих включень розраховували відносне переміщення розтрісканих включень в об’ємі матриці за формулою і їк е = іп — ї 0 (2 ) 128 ISSN 0556-171Х. Проблеми прочности, 2003, № 2 Оцінка локальної деформації сплаву АМгб де І о - початкова довжина включення; їк - довжина розтрісканого вклю чення. На основі експериментально отриманих даних побудовано залежність відносного переміщення розтрісканих включень обох типів е від попереч ного звуження зразків Ф за різних схем навантаження (рис. 4,6). ” т ... ... ... ... ... ... ... ... ... .» ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. о О 1 д 2 - о - <о уА А А А А - о / к А А А - <о У т а А А о0— І— у А А А А А А А А * СЮ у Л А А#Л Д Д ДД Д АЛЛ ШЖіЖіЛА А А .......1........» 1 * 1 . . . і . ) 5 10 15 20 25 З О 35 40 45 50 а 0 Рис. 3. Залежність кількості розтріскувань масивних частинок (1) і дисперсоїдів (2) у сплаві АМгб від початкового коефіцієнта форми для всіх схем навантаження. а 6 Рис. 4. Залежність коефіцієнта форми фрагментів дисперсоїдів, утворених після розтріс кування (а), і відносного переміщення включень (6) від поперечного звуження зразків зі сплаву АМгб за різних схем навантаження. (Умовні позначення див. у табл. 1). /ЯЖ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, № 2 129 П. В. Ясній, В. Б. Гладьо О бговорення результатів . Результати досліджень свідчать про різний характер розтріскування масивних частинок і дисперсоїдів (рис. 3). Масивні частинки з коефіцієнтом форми від 1,5 до 3 руйнуються на декілька фраг ментів, кількість яких неістотно залежить від коефіцієнта форми. Аналіз розтріскувань дисперсоїдів вказує на чітку залежність максимальної кіль кості розтріскувань від коефіцієнта форми. У залежності від напруження в матриці і коефіцієнта форми частинок дисперсоїди розтріскуються певну кількість разів, але при досягненні фрагментом коефіцієнта форми 3,4 подальшого розтріскування не відбувається. Дисперсоїди з початковим ко ефіцієнтом форми а о < 3,4 залишаються незруйнованими при максималь ній деформації матриці в шийці зразка. Залежність максимальної кількості розтріскувань дисперсоїдів від коефіцієнта форми апроксимуємо лінійною функцією (пряма на рис. 3). Отже, максимальну кількість розтріскувань дисперсоїдів п можна визна чити за залежністю а оо п = (3 ) в я к ій д о у в а г и б е р у т ь с я л и ш е ц іл і з н а ч е н н я ч и с л а п. З а л е ж н іс т ь к о е ф іц іє н т а ф о р м и ф р а г м е н т ів д и с п е р с о їд ів , у т в о р е н и х п іс л я р о з т р іс к у в а н н я , в ід п о п е р е ч н о г о з в у ж е н н я зр а з к ів із с п л а в у А М г 6 за р із н и х с х е м н а в а н т а ж е н н я п р е д с т а в л е н а н а р и с . 4 ,а . П р и з б іл ь ш е н н і д е ф о р м а ц ії з м е н ш у є т ь с я к о е ф іц іє н т ф о р м и у т в о р е н и х ч а с т и н о к . Н е з а л е ж н о в ід с х е м и н а в а н т а ж е н н я іс н у є п о р о г о в е (м ін ім а л ь н е ) зн а ч е н н я к о е ф іц іє н т а ф о р м и ф р а г м е н т ів , у т в о р е н и х п р и р о з т р іс к у в а н н і д и с п е р с о їд ів : а і = 1 , 7 . В ід о м о д в і т е о р е т и ч н і м о д е л і д л я д о с л ід ж е н н я р о з т р іс к у в а н н я ч а с т и н о к [1 ]: з а м е х а н із м о м н а в а н т а ж е н н я в о л о к о н і з а м е х а н із м о м с к у п ч е н н я д и с л о к а ц ій . В о б о х м о д е л я х л о к а л ь н е п ід в и щ е н н я н а п р у ж е н ь , н е о б х ід н е д л я р о з в и т к у т р іщ и н ч е р е з в к л ю ч е н н я , з а б е з п е ч у є т ь с я к о в з а н н я м м а т р и ц і. З г ід н о з п е р ш и м м е х а н із м о м , з б іл ь ш е н н я н а п р у ж е н ь п о в ’я з а н е з к о е ф іц іє н т о м ф о р м и , а з а д р у г и м м е х а н із м о м - і з д о в ж и н о ю в іл ь н о г о к о в з а н н я в м а т р и ц і. Р о з г л я д а ю ч и в и д о в ж е н і в н а п р я м к у п р о к а т у в к л ю ч е н н я я к к о р о т к і в о л о к н а , н а в а н т а ж е н н я н а в к л ю ч е н н я х д о ц іл ь н о р о з р а х о в у в а т и з а м е х а н із м о м н а в а н т а ж е н н я в о л о к о н . З а ц и м м е х а н із м о м п р и й м а є т ь с я [7 ] , щ о н а п р у ж е н н я з с у в у в м а т р и ц і, я к а в з а є м о д іє з в о л о к н о м , п р и з в о д я т ь д о з р о с т а н н я н а п р у ж е н ь р о з т я г у у в о л о к н і п р и з б іл ь ш е н н і в ід с т а н і в ід к ін ц я в о л о к н а (р и с . 5 ) . В і д п о в ід н о і с н у є к р и т и ч н а д о в ж и н а Іс, н а я к ій м о ж е б у т и д о с я г н у т е м а к с и м а л ь н е н а п р у ж е н н я о ̂ у в о л о к н і. О т ж е , п р и з б іл ь ш е н н і д е ф о р м а ц і ї м а т р и ц і, п іс л я д о с я г н е н н я д е ф о р м а ц і ї р у й н у в а н н я в о л о к о н , о с т а н н і р у й н у ю т ь с я н а д а л і н а в с е д р іб н іш і ч а с т и н к и , м ін ім а л ь н а д о в ж и н а я к и х в и з н а ч а є т ь с я м а к с и м а л ь н о м о ж л и в о ю п е р е д а ч е ю д о т и ч н и х з у с и л ь н а о д и н и ц ю п о в е р х н і в о л о к н а і д о р ів н ю є Іс / 2 . В ід н о ш е н н я к р и т и ч н о ї д о в ж и н и в о л о к н а д о й о г о д іа м е т р а в и з н а ч а є т ь с я з а ф о р м у л о ю [7 ] Іс 0 1 Т = Ї Т , (4 )а / 2Г т 130 0556-171Х. Проблеми прочности, 2003, № 2 Оцінка локальної деформації сплаву АМгб ... де Іс - критична довжина волокна; й г - діаметр волокна; о г - максимальне напруження у волокні; т т - середнє дотичне напруження на поверхні волокна. Аналізуючи нерівномірні розміри порожнин, утворених на включеннях, що розтріснулися на декілька фрагментів, можна зробити висновок, що розтріскування відбувалося декілька разів упродовж деформування матриці, доки довжина фрагментів не зменш илася до критичної довжини. Із форму ли (4) критична довжина визначається як Іс = • (5)2т т Експериментально отримане співвідношення критичної довжини дис- персоїдів до діаметра а = 3,4 вдвічі менше мінімального співвідношення довжини до діаметра фрагментів, утворених після розтріскування диспер- соїдів, а і = 1,7, що узгоджується з теоретичною мінімальною довжиною передачі дотичних зусиль на одиницю поверхні Іс /2 . Рис. 5. Схема напружень розтягу у включеннях у залежності від критичної довжини Іс [7]. Аналіз експериментально отриманої залежності відносного переміщ ен ня включень е від звуження досліджуваних зразків (рис. 4,6) свідчить, що незалежно від схеми навантаження експериментальні дані знаходяться в межах однієї смуги розкиду. Цей розкид відносного переміщення частинок пов’язаний з локальною неоднорідністю протікання пластичної деформації в м ікрооб’ємах матриці. Отримані значення відносного переміщення частинок у залежності від поперечного звуження зразків можна апроксимувати ліній ною регресією: е = А + В^¥, (6) де А, В - коефіцієнти регресії. Коефіцієнт А визначає мінімальну пластичну деформацію матриці, не обхідну для початку процесу розтріскування частинок. Значення коефіцієнта В залежить від величини проковзування частинки в матриці під час плас тичної деформації. Розрахунок коефіцієнтів лінійної регресії проведено ме тодом найменших квадратів. Конкретні значення коефіцієнтів регресії, їх середньоквадратичні похибки і коефіцієнт кореляції наведено в табл. 2. ІББМ 0556-171Х. Проблеми прочности, 2003, № 2 131 П. В. Ясній, В. Б. Гладьо Т а б л и ц я 2 Коефіцієнти лінійної регресії А і В Коефіцієнти Значення Середньоквадратична похибка Коефіцієнт кореляції А —0,03458 0,00974 0,94832 В 0,94781 0,03325 Наближення коефіцієнта кореляції до одиниці вказує на істотну взаємо залежність досліджуваних величин е і Ф. Отримане рівняння регресії (6) може бути використане для визначення залишкової деформації деталей і конструкцій зі сплаву АМ г6 незалежно від схеми навантаження. Розтріскані частинки другої фази можна розглядати як індикатори переміщень в ’язкої матриці за пластичної деформації чи дефор мації повзучості. Таким чином, на основі аналізу геометричних параметрів розтрісканих включень частинок другої фази з урахуванням залежності (6) можна запропонувати методику експертної оцінки величини пластичної деформації деталей і елементів конструкцій зі сплаву АМг6 після одно разового перевантаження або короткотривалої повзучості (динамічної повзу чості). Щ об визначити рівень пластичної деформації розтягу, з досліджуваної деталі з невідомим рівнем пластичної деформації уздовж напрямку дефор мації вирізають об’єкти для електронно-мікроскопічних досліджень. При цьому готується фольга для дослідження об’єктів на просвіт. Засобами елект ронної просвічуючої мікроскопії досліджується значення відносного перемі щення е розтрісканих частинок (індикаторів). За отриманим значенням е визначають невідому макропластичну деформацію розтягу досліджуваної деталі зі сплаву АМ г6 за допомогою залежності ~ е — А 4 = - ^ - <7> Експертну оцінку пластичної деформації можна провести для інш ого матеріалу, який містить крихкі включення частинок другої фази. Для цього необхідно здійснити випробування в умовах одновісного розтягу зразків із заданого матеріалу в первісному стані, дослідити їх поперечне звуження і засобами електронної просвічуючої мікроскопії визначити значення віднос ного переміщення розтрісканих частинок другої фази. За експериментально отриманими даними слід побудувати залежність відносного переміщення включень е від поперечного звуження зразків Ф, апроксимувати отримані результати лінійною регресією (6) і розрахувати значення коефіцієнтів А, В для заданого матеріалу. Для експертної оцінки пластичної деформації деталі із даного матеріалу необхідно засобами електронної просвічуючої мікро скопії визначити відносне переміщення розтрісканих частинок другої фази і за залежністю (7) з урахуванням конкретних значень коефіцієнтів А, В розрахувати макропластичну деформацію деталі. 132 ISSN 0556-171Х. Проблеми прочности, 2003, № 2 Оцінка локальної деформації сплаву АМгб В и с н о в к и 1. Пластичне деформування сплаву АМ гб за одновісного розтягу або короткотривалої повзучості супроводжується розтріскуванням крихких включень другої фази (дисперсоїдів). Кількість розтріскувань залежить від коефіцієнта форми дисперсоїдів. Існує порогове значення коефіцієнта форми а = 3,4, нижче якого розтріскування дисперсоїдів не відбувається. 2. Виявлено лінійну залежність між макропластичною деформацією розтягу зразків зі сплаву АМ гб після одноразового перевантаження або короткотривалої повзучості та відносним переміщенням розтрісканих вклю чень другої фази. Розтріскані дисперсоїди і масивні включення можуть бути використані як індикатори залишкової макроскопічної деформації матеріалу при розтязі. 3. Запропоновано методику експертної оцінки величини пластичної деформації деталей і елементів конструкцій матеріалів, що містять крихкі включення другої фази, яка передбачає проведення випробувань на розтяг зразків із даного матеріалу в первісному стані і побудову залежності пере міщення розтрісканих включень від макродеформації зразка е — W. Пере міщення розтрісканих включень визначають за допомогою електронно- мікроскопічних досліджень. Робота виконана за рахунок бюджетних коштів Державного фонду фундаментальних досліджень України. Р е з ю м е Средствами электронной просвечивающей микроскопии исследованы ста тистические параметры растрескивания хрупких включений второй фазы в матрице сплава АМ гб при растяжении. Обнаружено линейную зависимость между макропластической деформацией исследуемых образцов и относи тельным перемещением растрескавшихся включений. Предлагается исполь зовать растрескавшиеся включения второй фазы в качестве индикаторов макропластической деформации матрицы. Предложена методика эксперт ной оценки пластической деформации растяжения материалов, базирующа яся на анализе перемещений растрескавшихся включений второй фазы. 1. Браутман Л., Крок P. Композиционные материалы. Разрушение и уста лость. - М.: Мир, 1978. - Т. 5. - 488 с. 2. Макклинток Ф. Пластические аспекты разрушения // Разрушение / Под ред. Г. Либовица. В 7 т. Т. 3. Инженерные основы и воздействие внешней среды. - М.: Мир, 197б. - С. б7 - 2б2. 3. Охрупчивание конструкционных сталей и сплавов: Пер. с англ. / Под ред. К. Л. Бенерджи. - М.: М еталлургия, 1988. - 552 с. 4. Ясній П ., Галущак М. М етодика і деякі результати дослідження впливу циклічного навантажування на діаграми деформування сплаву АМ гб // Вісник Терноп. держ. техн. ун-ту. - 1998. - 3. - № 4. - С. б2 - бб. ISSN Ü556-171X. Проблемы прочности, 2ÜÜ3, N 2 1ЗЗ П. В. Ясній, В. Б. Гладьо 5. Ясній П. В., Галущак М. П., Федак С. /., Подкользін В. Ю. Циклічна повзучість сплаву АМгб // Фіз.-хім. механіка матеріалів. - 2000. - № 1. - С. 43 - 46. 6. Гладьо В. М етодика і деякі результати дослідження мікроструктури алюмінієвого сплаву АМ г6 // Тези доп. V Наук. конф. Терноп. держ. техн. ун-ту. - 2001. - С. 235. 7. Физическое металловедение / Под. ред. Р. У. Кана, П. Хаазена. 3-е изд., перераб. и доп.: В 3 т. Т. 2. Фазовые превращения в металлах и сплавах и сплавы с особыми физическими свойствами. - М.: Металлургия, 1987. - 624 с. Поступила 20. 12. 2001 134 /55Ы 0556-171Х. Проблемыг прочности, 2003, № 2

Оцінка локальної деформації сплаву АМгб за переміщенням розтрісканих включень

Репозитарії

Схожі ресурси