Механические свойства при циклическом нагружении ультрамелкозернистых материалов на основе Al и Ti

Приведены обобщенные результаты исследований стандартных механических свойств и усталостной прочности материалов на основе Ti и Al с ультрамелкозернистой структурой, полученной методами интенсивной пластической деформации. Наблюдается существенное возрастание прочностных характеристик (на ≈ 80 %) и...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Металл и литье Украины
Date:	2009
Main Author:	Кунавин, С.А.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2009
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/104352
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Механические свойства при циклическом нагружении ультрамелкозернистых материалов на основе Al и Ti / С.А. Кунавин // Металл и литье Украины. — 2009. — № 11-12. — С. 37-42. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1859585985144160256
author	Кунавин, С.А.
author_facet	Кунавин, С.А.
citation_txt	Механические свойства при циклическом нагружении ультрамелкозернистых материалов на основе Al и Ti / С.А. Кунавин // Металл и литье Украины. — 2009. — № 11-12. — С. 37-42. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Металл и литье Украины
description	Приведены обобщенные результаты исследований стандартных механических свойств и усталостной прочности материалов на основе Ti и Al с ультрамелкозернистой структурой, полученной методами интенсивной пластической деформации. Наблюдается существенное возрастание прочностных характеристик (на ≈ 80 %) и предела ограниченной выносливости. Наведено узагальнені результати досліджень стандартних механічних властивостей і втомної міцності матеріалів на основі Ti і Al з ультрадрібнозернистою структурою, що отримана методами інтенсивної пластичної деформації. Спостерігається суттєве зростання міцністних характеристик (на ≈ 80 %) та границі обмеженої витривалості. The generalized results of researches of standard mechanical properties and tireless durability of materials on the basis of Ti and Al with the ultrafine-grained structure received the methods of intensive plastic deformation are resulted. There is substantial growth of durability descriptions (on ≈ 80 %) and limit of the limited endurance.
first_indexed	2025-11-27T10:17:32Z
format	Article
fulltext	МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 11-12, 2009 37 УДК 669.295:621.77 С. А. Кунавин ОАО НПО «ЦНИИТМАШ», Москва МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ Al И Ti Приведены обобщенные результаты исследований стандартных механических свойств и усталост- ной прочности материалов на основе Ti и Al с ультрамелкозернистой структурой, полученной мето- дами интенсивной пластической деформации. Наблюдается существенное возрастание прочност- ных характеристик (на ≈ 80 %) и предела ограниченной выносливости. Ключевые слова: интенсивная пластическая деформация, равноканальное угловое прессование, механические свойства, предел выносливости, механизмы разрушения. Введение Современные исследования показывают, что разработка и совершенствование технологий получения алюминиевых и титановых сплавов с ультрамелкозернистой (УМЗ) структурой позво- ляют в широком диапазоне изменять их физико- механические и эксплуатационные свойства. Од- ним из эффективных способов получения УМЗ структуры является использование таких методов интенсивной пластической деформации (ИПД) как метод кручения под высоким давлением (ИПДК) [1] и равноканального углового прессова- ния (РКУП) [2] и РКУП в комбинации с экструзией, прокаткой [3, 4]. Наиболее востребованными в настоящее время являются ультрамелкозернистые мате- риалы на основе алюминия и титана технической чистоты и их сплавы. Титан и его сплавы благодаря высокой корро- зионной стойкости и биосовместимости широ- ко используются для изготовления имплантов в остеосинтезе, стоматологии, травматологии [5]. Наиболее широко распространенными биомате- риалами являются технически чистый титан и его сплав Ti-6Al-4V (ВТ6). При этом титановый сплав, обладая заметно более высокой прочностью по сравнению с чистым титаном, может быть луч- шим выбором для конструкций, подвергающихся высоким статическим и усталостным нагрузкам. Вместе с тем, чистый титан предпочтительнее его сплавов в случае очень долгого нахождения в теле человека ввиду отсутствия легирующих эле- ментов, оказывающих вредное влияние на ткани. Проблема обеспечения биологической совмести- мости, наряду с сохранением высокой прочно- сти и сопротивляемости усталостным нагрузкам, является достаточно актуальной в современной медицине. В комплексе принципиально важных для практического применения свойств особое место занимает усталость, таким чувствительная ко многим структурным особенностям материа- лов как размер зерна, соотношение и морфоло- гия фаз, плотность и распределение дислокаций, тип кристаллической решетки, внутренние напря- жения, наличие, тип и распределение примесей и др. [6-10]. В недавних работах показано, что УМЗ материалы, в том числе титан, демонстрируют хороший потенциал для повышения усталостной долговечности, что является следствием значи- тельного повышения напряжения течения и стати- ческой прочности. В данной работе проведен обобщенный ана- лиз результатов исследований [11,12], влияния УМЗ структуры на усталостные свойства CP Ti Grade 4, полученного с использованием РКУП в комбинации с традиционной термомеханической обработкой. В качестве объекта сравнения был использован титановый сплав Ti-6Al-4V �� меди-Ti-6Al-4V �� меди--6Al-4V �� меди-Al-4V �� меди--4V �� меди-V �� меди- �� меди-�� меди- меди- цинского назначения после традиционной обра- ботки и алюминиевого сплава типа 6061, получен- ного методом ИПДК . Материалы и методы исследований Титан. Для проведения исследований были использованы горячекатаные прутки диаметром -25 мм из технически чистого титана Grade 4 (мас.% ): Ti – основа; С – 0,052; О 2 – 0,34; Fe – 0,3; N – 0,015. Заготовки CP Ti Grade 4 подвергались РКУП по режиму Т = 450 0С, угол 900 , маршрут Вс, 8 про- ходов и последующей обработке кузнечной про- тяжкой и волочением с суммарной накопленной деформацией около 80 %. В результате комбини- рованной обработки прутки имели длину 800 мм и диаметр 7 мм. Исследования микроструктуры заготовок на промежуточных стадиях обработки проводились методами световой и просвечива- ющей электронной микроскопии. Для определе- ния размера зерна α-фазы использовали метод количественной металлографии. Механические испытания на растяжение выполнены при комнат- ной температуре на машине �nstron со скоростью нагружения 1 мм/мин на стандартных образцах с диаметром рабочей части 3 мм. Образцы из медицинского сплава Ti-6Al-4V �� cо следующим химическим составом (%мас): Ti – основа, Al – 6,0; V – 4,2; Fe – 0,2; С – 0,001; О 2 – 0,11; N 2 – 0,0025; Н 2 – 0,002 использовались после стандартной упрочняющей обработки 38 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 11-12, 2009 (после горячей прокатки и последующего отжи- га при 700 0С). Усталостные испытания проводили на гладких образцах с корсетной рабочей частью и образцах с надрезом в условиях повторного растяжения с ча- стотой f = 20 Гц, коэффициентом ассимметрии цикла R = 0,1 при комнатной температуре на воздухе. База испытаний составляла N б = 106 циклов. При испыта- ниях образцов с надрезом теоретический коэффи- циэнт концентрации составил К т = 2,8. Рабочая по- верхность образцов подвергалась шлифовке и ме- ханической полировке. Алюминий. Образцы изготавливались из алю- миниевого сплава типа 6061 в двух состояниях: исходном – обработка по режиму Т6 (6061-Т6); упрочненном (после ИПДК) с УМЗ структурой (средний размер зерна ≈ 160 нм) (6061-Н). Стандартные механические свойства сплава 6061 определялись на плоских образцах с гладкой рабочей частью (средние значения характеристик приведены в табл. 1). Циклические испытания про- водились на плоских образцах с корсетной рабочей частью в условиях повторного растяжения. Часто- та изменения циклической нагрузки f = 20 Гц. База испытаний N б = 106 циклов. Минимальная ширина в центре рабочей части образца равнялась в сред- нем ≈ 2,0 мм (толщина образцов t ≈1,0 мм). Теоре- тический коэффициент концентрации в минималь- ном сечении рабочей части образца составил ≈1,2. Результаты усталостных испытаний: средние зна- чения максимального циклического напряжения – (σ Н ) max и числа циклов до разрушения – N р приведе- ны в табл. 2. Экспериментальные результаты исследова- ния и их обсуждение. Титан. Микроструктура и свойства образцов перед усталостными испытаниями. Микрострук- тура титана Grade 4 в состоянии поставки пред- ставлена в поперечном и продольном сечениях равноосными зернами со средним размером око- ло 25-30 мкм (рис.1, а). На рис. 1, б-г представ- лена микроструктура прутков после РКУП и термо- механической обработки. Микроструктура в попе- речном сечении характеризуется равноосными зер- нами размером 150 нм, объемная доля которых со- ставляет до 70 % (рис.1, б). В продольном сечении зерна вытянуты вдоль оси деформации в соотно- шении длины и толщины 1:6, внутренняя область которых разбита субзеренными малоугловыми границами со средним размером фрагментов около 150-200 нм. На рис. 2 представлена микроструктура прутков Ti-6Al-4V ��, которая состоит преимущественно из глобулярных зерен α-фазы размером в среднем око- ло 8 мкм в поперечном сечении и тонкопластинчатой β-превращенной структуры, которая в литературе часто называется бимодальной. Данная микрострук- тура в титановом сплаве формируется после тради- ционной горячей прокатки в (α+β) области. В табл. 2 представлены механические свой- ства CP Ti Grade 4 в УМЗ и исходном КЗ состоянии, а также сплава Ti-6Al-4V �� после растяжения при комнатной температуре. В результате обработки ИПД механические свойства УМЗ прутка из CP Ti Grade 4 имеют рекордные для данного материала значения за счет сильного измельчения структу- ры. Прочность УМЗ титана значительно превыша- ет прочность сплава Ti-6Al-4V ��, в то же время пластичность материала при комнатной темпе- ратуре ниже его КЗ аналога и титанового сплава Ti-6Al-4V ��. Результаты усталостных испытаний Результаты испытаний гладких образцов из УМЗ CP Ti Grade 4 представлены (рис. 3, а) в срав- нении с известными данными обычного КЗ Ti Grade 4 и сплава Ti-6Al-4V ��. При анализе долговечно-Ti-6Al-4V ��. При анализе долговечно--6Al-4V ��. При анализе долговечно-Al-4V ��. При анализе долговечно--4V ��. При анализе долговечно-V ��. При анализе долговечно- ��. При анализе долговечно-��. При анализе долговечно-. При анализе долговечно- сти УМЗ образцов на разных уровнях напряжений установлено, что они не разрушаются после 106 циклов при максимальном напряжении 620 МПа. Из рис. 3, а видно, что усталостная прочность УМЗ образцов Ti Grade 4 превышает обычное крупнозернистое отожженное состояние почти в 1,5 раза и находится на уровне легированного Условия обработки σ В , MПa σ 0,2x , MПa Удлинение, % Состояние поставки 700 530 25 РКУП+ ТМО + отжиг 1235 ± 10 1085 ± 20 12,5 ± 1 Ti-6Al-4V �� (тради- �� (тради-�� (тради- (тради-тради- ционная обработка) 965 875 15 Таблица 2 Механические свойства CP Ti Grade 4 и Ti-6Al-4V Eli а б Рис. 1. Микроструктура CP Ti Grade 4 [11]: в состоянии поставки, поперечное сечение, ОМ (а); после РКУП и термо- механической обработки, поперечное сечение, ПЭМ (б) Материал σ В , MПа σ 0,2x , МПа δ, % 6061-Т6 385 330 16 6061-Н 680 640 5-7 Таблица 1 Механические свойства сплава 6061 (средние значения) МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 11-12, 2009 39 цов характеризуются наличием нескольких оча- гов за-рождения микротрещин из-за присутствия концентратора напряжений в виде надреза, их по- следующим объединением в одну магистральную трещину. Область развития усталостной трещины в обоих образцах занимает практически весь объем поверхности излома трещины, которая имеет 3 стадии развития: зоны стабильного (1), ускорен- ного развития трещины (2) и статического доло- ма (3). Как известно, 1-я стадия роста усталост- ной трещины очень чувствительна к структурному состоянию материала. При анализе исследуемых образцов видно, что макрорельеф зоны стабиль- ного роста трещины в КЗ сплаве характеризуется сдвиговым механизмом разрушения, что свой- сплава Ti-6Al-4V �� c бимодаль- c бимодаль-c бимодаль- бимодаль- ной структурой, имеющего наи- лучшие усталост- ные свойства. При анализе д о л г о в е ч н о с т и УМЗ Ti Grade 4 на образцах c над-c над- над- резом установле- но, что образцы не разрушаются после 106 циклов при максималь- ном напряжении 395 МПа и ниже (рис. 3, б). С одной стороны, данный результат превы- шает известные из литературы данные для этого сплава в обычном отожженном состоянии, у которых предел вынос- ливости с К т = 2,7 на базе 106 циклов составляет только 262 МПа. Вместе с тем, надрез значитель- но снижает сопротивление усталости материала, при этом пониженная пластичность УМЗ титана определяет его чувствительность к концентрато- рам напряжений. Следует отметить более высо- кий предел выносливости (470 МПа) в образцах с надрезом из медицинского сплава Ti-6Al-4V �� по сравнению с УМЗ Ti, что, очевидно, обусловлено его более высокой пластичностью, которая обе- спечила более низкую чувствительность к концен- тратору напряжений. Поверхность разрушения образцов после усталостных испытаний Данные фрактографического анализа образца из УМЗ Ti Grade 4 в многоцикловой области пока-Ti Grade 4 в многоцикловой области пока- Grade 4 в многоцикловой области пока-Grade 4 в многоцикловой области пока- 4 в многоцикловой области пока- зали не совсем обычный характер усталостного разрушения: вытянутая форма зоны усталостной трещины, резкая граница между зоной развития усталостной трещины и зоной долома (рис. 4). Однако, поверхность излома образцов характе- ризуется бороздчатым рельефом как в зоне ста- бильного (��), так и зоне ускоренного (��) развития усталостной трещины, что свидетельствует о до- статочном запасе пластичности материала. Фрактографический анализ поверхно- сти разрушения образцов с надрезом из УМЗ Ti Grade 4 и Ti-6Al-4V �� после испытаний в многоцикловой области показал значительное влияние структурного состояния на характер разрушения. Для фрактографического анализа были выбраны 2 образца с надрезом из УМЗ CP Grade 4 и КЗ T�-6A�-4V, испытанных на одном уровне (403 и 409 МПа соответственно) и име- ющих разную долговечность (0,6 ⋅105 и 106 соот- ветственно). Общие черты разрушения данных образ- Рис. 2. Микроструктура Ti-6Al-4V �� после традиционной обработ- после традиционной обработ- ки [11]: поперечное сечение (а); продольное сечение, ОМ (б) а б а б Рис. 4. Вид излома гладкого образца CP T� Grade 4 после усталостных испытаний [11]: общий вид излома (а),зона стабильного развития трещины �� (б) Рис. 3. Результаты усталостных испытаний образ- цов CP Ti Grade 4 в разных состояниях в сравнении со сплавом Ti-6Al-4V�� [11]: образцы с гладкой рабочей поверхностью (а); образцы с надрезом, К т = 2,8 (б) а б Количество циклов нагрузки, N М ак си м ал ьн о е н ап р яж е н и е , М П а М ак си м ал ьн о е н ап р яж е н и е , М П а 40 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 11-12, 2009 ственно для данной стадии развития трещины обычных крупнозернистых материалов. В УМЗ ти- тане стабильное развитие трещины происходило преимущественно по границам зерен. Подобный характер зарождения трещин в УМЗ титане после РКУП был обнаружен в работе [8]. При этом раз- мер этой зоны в УМЗ и КЗ образце различен (при- мерно 150 и 300 мкм соответственно). В зоне ускоренного развития трещины по- верхностный рельеф изломов в обоих материалах характеризуется преимущественно ячеистым ме- ханизмом разрушения, где размер ячеек зависит от исходного размера зерна образца. В КЗ сплаве слияние «пор» происходило как внутри зерна, так и по межзеренным пространствам. В УМЗ образ- це наряду с равноосными ячейками, соизмеримы- ми с размером зерна, наблюдаются удлиненные перпендикулярно направлению развития трещи- ны области рельефа, предположительно образо- вавшиеся по механизму квазивязкого «отрыва». При этом регулярность их расположения в релье- фе трещины связана с циклическим приложением нагрузки. В целом можно заключить, что в УМЗ титане развитие трещины по преимущественно «ямочному» механизму свидетельствует о его до- статочном запасе пластичности. Однако переход к ускоренному развитию трещины в УМЗ образце произошел раньше по сравнению с КЗ образцом ввиду их разной протяженности в рельефе изло- мов, что, очевидно, повлияло на его более низкую долговечность. Достигнутое в результате комбинированной обработки повышение статической и усталост- ной прочности в УМЗ титане обусловлено, прежде всего, очень маленьким размером зерна, влияние которого на напряжение течения выражается со- отношением Холла-Петча. Как показали усталост- ные испытания, проведенные в работе [11], как и многие другие УМЗ материалы, CP Ti Grade 4 де-CP Ti Grade 4 де- Ti Grade 4 де-Ti Grade 4 де- Grade 4 де-Grade 4 де- 4 де- монстрируют повышенные значения предела вы- носливости по сравнению с крупнозернистым со- стоянием. При этом очевидно, что УМЗ структура будет обладать более высокой долговечностью, чем крупнозернистые материалы, обеспечивая более высокое сопротивление зарождению тре- щин. С другой стороны, границы зерен, особен- но неравновесные, могут играть существенную роль в усталостном поведении УМЗ материалов, а именно, стать причиной концентрации напря- жений, ранней локализации деформации и раз- рушения. Пониженная пластичность объемных УМЗ материалов, обусловленная их физической природой из-за затрудненного движения дисло- каций, приводит к повышенной чувствительности к концентраторам напряжений, и, как следствие, ускоренному развитию усталостной трещины, о чем свидетельствуют фрактографические изобра- жения изломов УМЗ и КЗ образцов. Как показали данные работы [11], предел выносливости глад- ких образцов УМЗ CP Grade 4 достигает уровня обычного крупнозернистого двухфазного сплава Ti-6Al-4V �� и обусловлен, в первую очередь, их более высокой статической прочностью, что зна- чительно повышает сопротивление зарождению трещины. В то же время УМЗ образцы CP Grade 4 с надрезом уступают сплаву Ti-6Al-4V ��, когда высокая чувствительность к концентратору напря- жения в УМЗ состоянии возрастает из-за его не- достаточной пластичности. Таким образом, формирование в титане УМЗ структуры позволяет значительно повысить сопро- тивление зарождению трещин, что обеспечивает высокий уровень усталостной прочности, близкий к титановому сплаву системы Ti-6Al-4V. Вместе с тем, очевидно, что УМЗ титан имеет повышенную чувствительность к концентратору напряжений в виде надреза на рабочей части образца по срав- нению со сплавом Ti-6Al-4V ��, которая опреде-Ti-6Al-4V ��, которая опреде--6Al-4V ��, которая опреде-Al-4V ��, которая опреде--4V ��, которая опреде-V ��, которая опреде- ��, которая опреде-��, которая опреде-, которая опреде- ляется пластичностью материала. Для обеспече- ния желаемого сочетания прочности и пластично- сти УМЗ материалов возможны разные подходы и наиболее перспективны, например, стабилизи- рующий отжиг [8-10], управление температурно- скоростными условиями деформации в процессе термомеханической обработки РКУП- заготовок. Алюминий.Микроструктура и свойства образ- цов перед усталостными испытаниями представ- лены соответственно на рис. 5 и в табл. 1. Как следует из полученных данных (табл. 3), для алюминиевого сплава 6061 с УМЗ структу- рой (6061-Н) наблюдается интенсивное снижение значений ограниченного предела выносливости до значения (σ н ) max ≈ 285 МПа (что соответствует приближенно числу циклов до разрушения образ- цов N р ≈ 3,50 104 цик). При дальнейшем снижении уровня циклического испытательного напряжения наблюдается существенное возрастание числа циклов до разрушения. Полученные данные позво- ляют предположить, что за величину ограниченно- го предела выносливости на базе N б = 106 циклов может быть принято значение (σ н ) maxN ≈ 265 МПа. Испытание на одноосное статическое растяжение показало, что для данной формы рабочей части об- разца его разрушение происходит на восходящей части кривой деформирования и (σ н ) max = 525 МПа. Для сплава 6061, обработанного по режиму Т6 (6061-Т6), снижение ограниченного предела выносливости в подобном интервале изменения числа циклов до разрушения N р происходит значи- тельно менее интенсивно. Перелом на кривой вы- носливости наблюдается при (σ н ) max ≈ 250 МПа. За величину ограниченного предела выносливости на базе N б = 106 циклов можно принять значение (σ н ) maxN ≈ 230 МПа. Максимальное номинальное напряжение, определенное по максимальной на- грузке на диаграмме растяжения образца равно (σ н ) max = 374 МПа. Для проведения приближенной сравнитель- ной оценки сопротивления усталости сплава 6061 в двух рассмотренных состояниях воспользуемся двумя параметрами: значением предела вынос- ливости на базе N б = 106 циклов и относительной величиной nσ [nσ = (σ н ) maxN .(σ н *) max ], показывающей степень снижения ограниченного предела вы- МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 11-12, 2009 41 циклической нагрузки. Для сплава 6061-Н это отношение nσ = 0,504, а для сплава 6061-Т6 – nσ = 0,614. Из сравнения полученных вели- чин следует, что значение ограничен- ного предела выносливости спла- ва 6061-Н в ≈ 1,15 раза превышает значение (σ max ) N сплава 6061-Т6. Для величин nσ наблюдается обратное соотношение: у сплава 6061-Т6 зна- чение nσ в ≈ 1,22 раза больше, чем у сплава 6061-Н. Такое соотношение указанных па- раметров обычно характерно для ма- териалов в отожженном и упрочнен- ном (с пониженной пластичностью) состояниях. Можно предположить, что степень чувствительности спла- ва 6061 в нанокристаллическом со- стоянии к воздействию циклической нагрузки усиливается за счет влияния концентрации напряжений, возникаю- щих в зоне разрушения образца. Проведенный фрактографический анализ показал ряд отличительных признаков в микрорельефе поверх- ности усталостного разрушения спла- вов 6061-Н и 6061-Т6. Из полученных фрактограмм (рис. 6) видно, что у об- разцов сплава 6061-Н отсутствует ха- рактерный признак роста усталостной трещины (РУТ) бороздчатый рельеф на стадиях стабильного и ускоренного РУТ. Разруше- ние с образованием вязких усталостных бороз- док обеспечивает замедление РУТ на стадии ее стабильного роста и плавный переход к стадии носливости по отношению к номинальному мак- симальному напряжению (являющемуся анало- гом временного сопротивления) и характеризую- щей чувствительность материала к воздействию 6061-Н (σ н ) max , МПа 525 365 320 285 275 265 N р , цикл 0 1,40 ⋅ 104 2,40 ⋅ 104 3,50 ⋅ 104 1,80 ⋅ 105 >106 6061-Т6 (σ н ) max , МПа 374 310 285 275 250 230 N р , цикл 0 1,70 ⋅ 104 3,50 ⋅ 104 7,0 ⋅ 104 1,30 ⋅ 105 >106 Таблица 3 Результаты усталостных испытаний Рис. 5. Микроструктура образцов и размер зерна после ИПДК [12] 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 5 10 15 20 25 30 6061 ИПДК 6ГПа, КТ, n=10 среднее D=169,28±8,21 нм Д ол я, % Размер зерен, нм Размер зерен, мм а б в г ед Рис. 6. Ямочный рельеф образца сплава 6061-Н в зоне стабильного РУТ (а), ускоренного РУТ (б); области (кластеры) хрупкого разрушения в зоне долома образца сплава 6061-Н (в); бороздчатый рельеф в зоне ста- бильного РУТ образца сплава 6061-Т6 (г); ямочно-бороздчатый рельеф в зоне ускоренного РУТ образца спла- ва 6061-Т6 (д); ямочный рельеф (область вязкого разрушения) в зоне долома образца сплава 6061-Т6 (е) 42 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 11-12, 2009 1. Валиев Р. З., Александров И. В. Наноструктурные материалы, получен- ные интенсивной пластической деформацией. – М.: Логос, 2000. – 272 с. 2. Mukherjee Advanced mechanical properties of pure titanium with ultrafine grained structure //A. Sergueeva, V. Stolyarov, R. Valiev, A. Scripta Mater. 45. – 2001. – P. 747-752. 3. Grain refinement and properties of pure Ti processed by warm �CAP and cold rolling // V. Stolyarov, Y. Zhu, �. Alexandrov, T. �owe, R. Valiev Mater. Sci. �ng. – A 343. – 2003. – P. 43-50. 4. Садикова Г. Х., Латыш В. В., Семенова И. П., Валиев Р. З. Влияние интенсивной пластической де- формации и термомеханической обработки на структуру и свойства титана // МиТОМ. – № 11. – 2005. – C. 31-34. 5. Brunette D. M., Tengvall P., Textor M., Thomsen P. Titanium in medicine // Springer. – 2001. – P. 1019. 6. Hoppel H. W., Valiev R. Z. On the Possibilities to �nhance the Fatigue Properties of Ultrafine-Grained Materials // Zeitschrift fuer Metallkunde. – Vol. 93. – 2002. – № 7. – P. 641-648, 7. Виноградов А. Ю., Хасимото С. Усталость ультрамелкозернистых материалов, полученных рано- канальным угловым прессованием // Металлы. – 2004. – № 1. – C. 51-62. 8. Vinogradov A., Stolyarov V., Hashimoto S., Valiev R. Cyclic Behavior of Ultrafine-Grained Titanium Produced by Severe Plastic Deformation. // Mater. Sci. �ng. – A318. – 2001. – P. 163-173. 9. Hoppel W., Zhou Z. M., Mughrabi H., Valiev R. Z., Microstructural Study of the Parameters Governing Coarsening and Cyclic Softening in Fatigued Ultrafine-Grained Copper // Phil. Mag. A. – Vol. 82. 2002. – № 9. – Р. 1781-1794. 10. Mughrabi H., Hоppel H.W., Kautz M., Valiev R. Z. Annealing treatments to enhance thermal and mechani- cal stability of ultrafine-grained metals produced by severe plastic deformation. // Zeitschrift for Metallkunde. – Vol, 94, № 10. – 2003. – Р. 1079-1083. 11. Исследование усталостных свойств титановых полуфабрикатов с ультрамелкозернистой струк- турой. / И. П. Cеменова, Г. Х. Салимгареева, В. В. Латыши др. МиТОМ. – 2009. – № 2. – С. 12. Мурашкин М. Ю., Кунавин С. А., Валиев Р. З. Усталостные свойства алюминиевых сплавов в наноструктурном состоянии // Физическое материаловедение: Наноматериалы технического и медицинского назначения. – Тольятти, 2007. КУНАВІН С. А. Механічні властивості при циклічному навантаженні ультрадрібно- зернистих матеріалів на основі Al і Ti Наведено узагальнені результати досліджень стандартних механічних властивостей і втомної міцності матеріалів на основі Ti і Al з ультрадрібнозернистою структурою, що отримана методами інтенсивної пластичної деформації. Спостерігається суттєве зростання міцністних характеристик (на ≈ 80 %) та границі обмеженої витривалості. Ключові слова: інтенсивна пластична деформація, рівноканальне кутове пресування, механічні властивості, межа витривалості, механізми руйнування KUNAV�N S. Mechanical properties of ultrafine grained materials based on Al and Ti under cyclic loading The generalized results of researches of standard mechanical properties and tireless durability of materials on the basis of Ti and Al with the ultrafine-grained structure received the methods of intensive plastic deformation are resulted. There is substantial growth of durability descriptions (on ≈ 80 %) and limit of the limited endurance. Keywords: severe plastic deformation, equal-channel angular pressing, mechanical properties, fatigue limits, fracture mechanisms ускоренного роста и зоне долома. В зоне доло- ма образцов сплава 6061-Н отчетливо выявляются области (кластеры) хрупкого разрушения. По всей видимости наличие таких областей обуславливает снижение пластичности сплава 6061-Н. В заключении необходимо отметить, что повы- шение разрушающего напряжения сплава 6061 за счет создания УМЗ структуры в целом оказывает положительное влияние на работоспособность сплава: повышается значение ограниченного предела выносливости; значительно расширяется диапазон рабочих циклических напряжений (осо- бенно в области малоцикловой усталости), в кото- ром может использоваться данный алюминиевый сплав.
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-104352
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	2077-1304
language	Russian
last_indexed	2025-11-27T10:17:32Z
publishDate	2009
publisher	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
record_format	dspace
spelling	Кунавин, С.А. 2016-07-08T10:52:38Z 2016-07-08T10:52:38Z 2009 Механические свойства при циклическом нагружении ультрамелкозернистых материалов на основе Al и Ti / С.А. Кунавин // Металл и литье Украины. — 2009. — № 11-12. — С. 37-42. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 2077-1304 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/104352 669.295:621.77 Приведены обобщенные результаты исследований стандартных механических свойств и усталостной прочности материалов на основе Ti и Al с ультрамелкозернистой структурой, полученной методами интенсивной пластической деформации. Наблюдается существенное возрастание прочностных характеристик (на ≈ 80 %) и предела ограниченной выносливости. Наведено узагальнені результати досліджень стандартних механічних властивостей і втомної міцності матеріалів на основі Ti і Al з ультрадрібнозернистою структурою, що отримана методами інтенсивної пластичної деформації. Спостерігається суттєве зростання міцністних характеристик (на ≈ 80 %) та границі обмеженої витривалості. The generalized results of researches of standard mechanical properties and tireless durability of materials on the basis of Ti and Al with the ultrafine-grained structure received the methods of intensive plastic deformation are resulted. There is substantial growth of durability descriptions (on ≈ 80 %) and limit of the limited endurance. ru Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Металл и литье Украины Механические свойства при циклическом нагружении ультрамелкозернистых материалов на основе Al и Ti Механічні властивості при циклічному навантаженні ультрадрібнозернистих матеріалів на основі Al і Ti Mechanical properties of ultrafine grained materials based on Al and Ti under cyclic loading Article published earlier
spellingShingle	Механические свойства при циклическом нагружении ультрамелкозернистых материалов на основе Al и Ti Кунавин, С.А.
title	Механические свойства при циклическом нагружении ультрамелкозернистых материалов на основе Al и Ti
title_alt	Механічні властивості при циклічному навантаженні ультрадрібнозернистих матеріалів на основі Al і Ti Mechanical properties of ultrafine grained materials based on Al and Ti under cyclic loading
title_full	Механические свойства при циклическом нагружении ультрамелкозернистых материалов на основе Al и Ti
title_fullStr	Механические свойства при циклическом нагружении ультрамелкозернистых материалов на основе Al и Ti
title_full_unstemmed	Механические свойства при циклическом нагружении ультрамелкозернистых материалов на основе Al и Ti
title_short	Механические свойства при циклическом нагружении ультрамелкозернистых материалов на основе Al и Ti
title_sort	механические свойства при циклическом нагружении ультрамелкозернистых материалов на основе al и ti
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/104352
work_keys_str_mv	AT kunavinsa mehaničeskiesvoistvapricikličeskomnagruženiiulʹtramelkozernistyhmaterialovnaosnovealiti AT kunavinsa mehaníčnívlastivostípriciklíčnomunavantaženníulʹtradríbnozernistihmateríalívnaosnovíalíti AT kunavinsa mechanicalpropertiesofultrafinegrainedmaterialsbasedonalandtiundercyclicloading

Механические свойства при циклическом нагружении ультрамелкозернистых материалов на основе Al и Ti

Institution

Similar Items