Линейное упрочнение при больших деформациях

Рассматривается коэффициент линейного упрочнения (модуль пластичности), который является важным физическим параметром, характеризующим законы упрочнения и структурообразования при больших деформациях. Показано, что корректное сравнение численных значений коэффициентов упрочнения возможно лишь при со...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:	Электронная микроскопия и прочность материалов
Datum:	2012
Hauptverfasser:	Подрезов, Ю.Н., Даниленко, В.И.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України 2012
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63537
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Линейное упрочнение при больших деформациях / Ю.Н. Подрезов, В.И. Даниленко // Электронная микроскопия и прочность материалов: Сб. научн . тр. — К.: ІПМ НАН України, 2012. — Вип. 18. — С. 92-103. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-63537
record_format	dspace
spelling	Подрезов, Ю.Н. Даниленко, В.И. 2014-06-03T13:38:01Z 2014-06-03T13:38:01Z 2012 Линейное упрочнение при больших деформациях / Ю.Н. Подрезов, В.И. Даниленко // Электронная микроскопия и прочность материалов: Сб. научн . тр. — К.: ІПМ НАН України, 2012. — Вип. 18. — С. 92-103. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. XXXX-0048 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63537 669.28:539:374:669 Рассматривается коэффициент линейного упрочнения (модуль пластичности), который является важным физическим параметром, характеризующим законы упрочнения и структурообразования при больших деформациях. Показано, что корректное сравнение численных значений коэффициентов упрочнения возможно лишь при сопоставимых условиях эксперимента. Рассмотрено влияние схемы повторного нагружения на параметры упрочнения. Проведено сопоставление параметров упрочнения сильнодеформированного титана, полученного методами интенсивной пластической деформации. Розглядається коефіцієнт лінійного зміцнення (модуль пластичності), який є важливим фізичним параметром, що характеризує закони зміцнення і структуроутворення при великих деформаціях. Показано, що коректне порівняння чисельних значень коефіцієнтів зміцнення можливо лише за подібних умов експерименту. Розглянуто вплив схеми повторного вантаження на параметри зміцнення. Проведено зіставлення параметрів зміцнення сильнодеформованого титану, отриманого методами інтенсивної пластичної деформації. The work aimed on the examination of the coefficient of the linear workhardening (module of plasticity), that is an important physical parameter characterizing the laws of work-hardening and structure formation at large deformations, is in-process examined. It is shown that correct comparison of numeral values of coefficients of work-hardening it possible only at the comparable terms of experiment. Influence of chart of the repeated ladening on the parameters of workhardening is considered. Comparison of parameters of work-hardening of highly deformed titanium titan got the methods of severe plastic deformation has been conducted. ru Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України Электронная микроскопия и прочность материалов Линейное упрочнение при больших деформациях Лінійне зміцнення при великих дефрмаціях The linear hardening at large deformations Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Линейное упрочнение при больших деформациях
spellingShingle	Линейное упрочнение при больших деформациях Подрезов, Ю.Н. Даниленко, В.И.
title_short	Линейное упрочнение при больших деформациях
title_full	Линейное упрочнение при больших деформациях
title_fullStr	Линейное упрочнение при больших деформациях
title_full_unstemmed	Линейное упрочнение при больших деформациях
title_sort	линейное упрочнение при больших деформациях
author	Подрезов, Ю.Н. Даниленко, В.И.
author_facet	Подрезов, Ю.Н. Даниленко, В.И.
publishDate	2012
language	Russian
container_title	Электронная микроскопия и прочность материалов
publisher	Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України
format	Article
title_alt	Лінійне зміцнення при великих дефрмаціях The linear hardening at large deformations
description	Рассматривается коэффициент линейного упрочнения (модуль пластичности), который является важным физическим параметром, характеризующим законы упрочнения и структурообразования при больших деформациях. Показано, что корректное сравнение численных значений коэффициентов упрочнения возможно лишь при сопоставимых условиях эксперимента. Рассмотрено влияние схемы повторного нагружения на параметры упрочнения. Проведено сопоставление параметров упрочнения сильнодеформированного титана, полученного методами интенсивной пластической деформации. Розглядається коефіцієнт лінійного зміцнення (модуль пластичності), який є важливим фізичним параметром, що характеризує закони зміцнення і структуроутворення при великих деформаціях. Показано, що коректне порівняння чисельних значень коефіцієнтів зміцнення можливо лише за подібних умов експерименту. Розглянуто вплив схеми повторного вантаження на параметри зміцнення. Проведено зіставлення параметрів зміцнення сильнодеформованого титану, отриманого методами інтенсивної пластичної деформації. The work aimed on the examination of the coefficient of the linear workhardening (module of plasticity), that is an important physical parameter characterizing the laws of work-hardening and structure formation at large deformations, is in-process examined. It is shown that correct comparison of numeral values of coefficients of work-hardening it possible only at the comparable terms of experiment. Influence of chart of the repeated ladening on the parameters of workhardening is considered. Comparison of parameters of work-hardening of highly deformed titanium titan got the methods of severe plastic deformation has been conducted.
issn	XXXX-0048
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/63537
citation_txt	Линейное упрочнение при больших деформациях / Ю.Н. Подрезов, В.И. Даниленко // Электронная микроскопия и прочность материалов: Сб. научн . тр. — К.: ІПМ НАН України, 2012. — Вип. 18. — С. 92-103. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT podrezovûn lineinoeupročneniepribolʹšihdeformaciâh AT danilenkovi lineinoeupročneniepribolʹšihdeformaciâh AT podrezovûn líníinezmícnennâprivelikihdefrmacíâh AT danilenkovi líníinezmícnennâprivelikihdefrmacíâh AT podrezovûn thelinearhardeningatlargedeformations AT danilenkovi thelinearhardeningatlargedeformations
first_indexed	2025-11-26T07:37:56Z
last_indexed	2025-11-26T07:37:56Z
_version_	1850617534120722432
fulltext	92 УДК 669.28:539:374:669 Линейное упрочнение при больших деформациях Ю. Н. Подрезов, В. И. Даниленко Рассматривается коэффициент линейного упрочнения (модуль пластичности), который является важным физическим параметром, характеризующим законы упрочнения и структурообразования при больших деформациях. Показано, что корректное сравнение численных значений коэффициентов упрочнения возможно лишь при сопоставимых условиях эксперимента. Рассмотрено влияние схемы повторного нагружения на параметры упрочнения. Проведено сопоставление параметров упрочнения сильнодеформированного титана, полученного методами интенсивной пластической деформации. Ключевые слова: упрочнение, большие деформации, модуль пластичности. Классические теории деформационного упрочнения [1—4] основы- ваются на связи структурных перестроек в материале при деформации c параметрами упрочнения, снимаемыми с кривой напряжение— деформация. Успехи в данной области стали возможны благодаря тому, что упомянутые перестройки в материале происходят достаточно интенсивно, а существующие методы структурного анализа (особенно электронная микроскопия) способны уловить малейшие изменения структурного состояния. Отметим, однако, что глобальные структурные перестройки имеют место преимущественно на начальных стадиях деформации. Например, для железа рост плотности дислокаций наблюдается при деформациях е = 0—0,20, эволюция слаборазори- ентированных ячеек — при деформациях е = 0,2—0,7, преобразование слаборазориентированных ячеек в нанозерна — при е = 0,7—1,0. При больших пластических деформациях структурные перестройки в процессе деформации продолжаются, их следствием является значительное внешнее формоизменение образца. Однако отображение структурных перестроек, фиксируемое с помощью микроскопа, — минимально. Так, при увеличении степени деформации от е = 1 до 2 происходит лишь незначительное уменьшение размеров нанозерен (от 0,25 до 0,21 мкм) без каких-либо изменений их внутренней структуры или границ раздела. В этом случае о механизмах деформации и законах структурообразования можно судить по изменению параметров деформационного упрочнения. Формальное определение указанных параметров при больших деформациях значительно проще, чем в начале кривой упрочнения. Если для ранних стадий, где наблюдается параболическое упрочнение, расчет коэффициентов и показателей упрочнения требует преобразования коор- динат [1, 2], то при больших деформациях связь между напряжением и деформацией предлагается описывать простым линейным законом [3—6]: σист = σп + θе, где σист — истинное напряжение; σп — напряжение в конце предыдущей стадии; θ — коэффициент упрочнения; е — деформация. По аналогии с упругой деформацией, где также имеет место линейная связь между напряжением и деформацией, коэффициент θ часто называется © Ю. Н. Подрезов, В. И. Даниленко, 2012 модулем пластичности. Причина линейного упрочнения, несомненно, кроется в механизмах большой пластической деформации, а его величина зависит от условий формирования деформационной субструктуры. К сожа- лению, физический смысл коэффициента линейного упрочнения пока до конца не выяснен, к тому же существуют определенные противоречия в методиках его расчета и интерпретации результатов экспериментов. В данной работе обращено внимание на ряд особенностей, которые необходимо учитывать при исследовании этого важного физического параметра. Как уже отмечалось, в основу анализа законов упрочнения при больших деформациях положен постулат о линейной связи между истинным напряжением и деформацией материала. Такая связь экспериментально наблюдалась многими авторами [3—8]. Однако при сопоставлении полученных результатов обнаруживается существенное противоречие в их интерпретации. В одних работах постоянство скорости упрочнения фиксируется для относительного сужения ψ [5], в других — для относительного удлинения ε [6] и в третьих [7, 8] — для истинной деформации е. Давиденков с сотрудниками одними из первых обратили внимание на линейную связь между напряжением и деформацией при одноосном растяжении [5]. В качестве меры деформации было выбрано относительное сужение образца (в том числе в области шейки) (рис. 1). Угол наклона на линейном участке зависимости истинное напряжение— относительное сужение они впервые назвали модулем пластичности. Хотя иллюстрация линейного упрочнения приводится для деформации, определяемой относительным сужением, величину модуля пластичности авторы предлагали определять в терминах истинной деформации с учетом выражения e = ln (1/1 – ψ), где е — истинная деформация; ψ — относи- тельное сужение. Естественно, в этом случае модуль пластичности зависит от степени деформации. Линейная связь между напряжением и деформацией на IV стадии упрочнения (стадии формирования нанозерен) постулируется и в кине- тической теории упрочнения [3]. Сторонники этой концепции чаще всего ссылаются на результаты работ Зехетбауэра, полученные в экспериментах на кручение [6]. Широко обсуждаемая стадийная кривая упрочнения рассчитывается в координатах dτ/dγ—τ (рис. 2, б). Эта зависимость σ σв σ σ, ·10 МПа ψ, % ψ а б 93 94 Рис. 1. Вид расчетной кривой (а, цифры соответствуют точкам замеров поперечного сечения) и зависимость истинного напряжения без (1) и с учетом (2) поправки на распределение напряжений в шейке от сужения [5]. а б е упрочнения. Более того, описанные рез противоречат друг другу. Если, согласно Д Рис. 2. Кривые упрочнения алюминия по результатам испытания на кручение: в координатах τ— γ (а) и dτ/dγ—τ (б) [6]. получена пересчетом диаграммы напряжение сдвига τ—деформация сдвига γ (рис. 2, а), где деформация берется в условных координатах. В кинетической теории упрочнения обычно акцентируется внимание на постоянстве скорости упрочнения при увеличении напряжения в области больших деформаций (рис. 2, б). Очевидно, что это возможно лишь при условии линейной зависимости напряжения от деформации. Особо отметим, что по своей физической и механической сути поняти относительной сдвиговой деформации при кручении близко к понятию относительного удлинения. Согласно работе [9], связь между этими величинами описывается приближенным соотношением ε ~ 0,7γ. О линейной связи напряжения и деформации свидетельствуют данные еще одной классической работы Логфорда и Коена, в которой представлены результаты исследования структуры и механического поведения железа при больших деформациях [7]. Кривые упрочнения (рис. 3) построены в истинных координатах и демонстрируют линейную зависимость между напряжением и деформацией. С физической точки зрения переход к истинной деформации позволяет наиболее точно отобразить процессы, происходящие в деформируемом материале в данный момент времени. Отметим, однако, что упрочнение при очень больших деформациях авторы исследовали с использованием схемы повторного нагружения. Как следует из приведенных примеров, имеется существенное разно- чтение в методологии определения величины коэффициента линейного ультаты в значительной мере авиденкову, истинное напряже- σ, МПа ние линейно связано с отно- сительным сужением, то, учитывая, что е = ln (1 + ε), а ε – ψ – εψ = 0, ни удлине- ние, ни истинная деформация линейную связь с истинным Рис. 3. Кривая упрочнения железа при больших деформациях [7]. напряжением иметь не могут. То же касается данных Зехетбауэра: если линейное упрочнение наблюдается на диаграмме нагружения в условных координатах τ—γ, то в истинных координатах такой связи нет. Отметим, что рассчитанная Зехетбауэром величина коэффициента линейного упроч- нения значительно ниже, чем у Давиденкова или Лонгфорда. Сог асно работе [6], отношение коэффициента упрочнения к напряжению течения в начале линейной стадии составляет 0,05—0,1, тогда как, по данным работ [7, 8], — 0,3—0,5. Обнаруженная разница в значениях удельного модуля пластичности — следствие того, что скорость упрочнения, рассчитанная нормировкой на относительное удлинение при больших деформациях, значительно меньше рассчитанной на единицу истинной деформации. Таким образом, отмеченные различия в методологии расчета коэффициента линейного упрочнения влияют на интерпретацию результатов, в особенности при сопоставлении численных значений коэффициентов упрочнения, полученных в разных экспериментах. Использование схем повторного нагружения также может быть источником неточностей при расчете модуля пластичности. Применение этой методики для исследования упрочнения в сильнодеформированных материалах практически неизбежно, поскольку достигаемые суммарные деформации (е ~ 10) значительно превосходят деформа ии в ходе непрерывного нагружения. При одноосном растяжении 95 л ц предел малых и средних степеней деформации и значительно хуже — при больших. ьные деформации ограничены моментом разрушения и, как правило, не превышают е = 1,5. При сжатии ограничение связано с наличием торцевого трения. При всех методических усовершенствованиях корректный расчет кривых упрочнения при одноосном сжатии возможен до е = 1,2 [4]. Наибольшие значения деформации были получены при испытаниях на кручение чистых металлов (Al, Cu, Ag) [6]. В этом случае получены относительные деформации сдвига γ ~ 6—12. что в пересчете на величину истинной деформации составляет 1,5—2,5. К сожалению, эти значения, как правило, достигаются лишь в самых пластичных материалах, обладающих низкими параметрами упрочнения. Для доказательства корректности применения схем повторного нагружения использовали известный постулат механики, согласно которому при повторном нагружении образца полностью воспроизводится первичная кривая. Тогда истинная кривая упрочнения может быть рассчитана суммированием истинных кривых, полученных в нескольких последовательных экспериментах. Однако, как было показано нами в предыдущих работах [10], это положение хорошо выполняется для 96 Наиболее наглядный пример — исп промежуточной разгрузкой. На рис. 4 приведены результат сследований истинных кривых деформационного упрочнения алюминия, полученные при испытаниях на одноосное сжатие. Кри ном нагружении сравнивается с кривыми повторном нагружении. Экспериме при повторном нагружении материа предел текучести, так и более низкий к и я ытание одного и того же образца с ы наших и вая упрочнения 1 при однократ- 2—5, полученными при нтальные данные показывают, что л демонстрирует как более низкий оэффиц ент упрочнени . e σ , MПa 2 1 5 4 3 0 . 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0.8 1.0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 деформации. Аналогичные эффекты обнару- жены нами при испытаниях на одноосное растяжение. Испытывали образцы малолегированного титана. Чтобы приблизиться к сильно деформированному состоянию, растягивали образцы, которые предварительно были прокатаны до е = 1,2. Один образец деформировался непрерывно до момента разруше- ния, второй — несколько раз разгружался, н нем измеряли поперечное сечение, затем осуществляли повторную деформацию Рис. 4. Кривые прочнения l: 1, 2 — непрерывные; 3—5 — повторные у A а . Номинальные и ист упрочнения к напряжению течения в начале линейной стадии при непрерывном нагружении составляет 0,55, а при повторном — 0,35. Приведенные результаты свидетельствуют о том, что релаксационные процессы, происходящие при разгрузке, не позволяют полностью восстановить процесс упрочнения при повторном нагружении. Это заметно влияет на фиксируемое значение параметра деформационного упрочнения и затрудняет анализ результатов экспериментов. Тем не менее, учитывая чрезвычайную важность информации об упрочнении материалов, продеформированных до больших деформаций, такой метод анализа получил достаточно большое распространение. инные кривые упрочнения, рассчитанные с учетом изменения поперечного сечения, представлены на рис. 5. Отметим, что для истинного напряжения не делалась поправка на переконцентрацию напряжения в шейке, поскольку она не превышает 10%. Сравнение аппроксимационной кривой с кривой при непрерывном нагружении показывает, что кривая, полученная многократным нагружением, располагается несколько ниже. Коэффициент линейного упрочнения, рассчитанный из истинной кривой, также оказывается ниже. Отношение коэффициента 97 а 0.0 0 0 0.0 4 0 0 .0 8 0 0.120 30 0 40 0 σ, 50 0 60 0 70 0 МПа εпл 0. 00 0.400 0.800 1 . 2 1 .6 000 00 400 800 1200 1600σ, МПа б а б εпл Рис. 5. Номинальные (а) и истинные (б) кривые упрочнения прокатанного титана (е = 1,26). В упомянутой работе [7], а также в [8] анализировалось упрочнение железных и стальных проволок при больших деформациях (е = 5—7). Суммарная кривая напряжение—деформация (см. рис. 3) получалась как суперпозиция результатов испытаний на одноосное растяжение нескольких образцов, продеформированных до разных степеней. пер Несмотря на отмеченные недостатки метода, именно благодаря схеме повторного нагружения авторам удалось исследовать очень широкий диапазон деформации и связать параметры упрочнения структурными естройками в сильнодеформированном материале. Обнаруженное авторами постоянство скорости упрочнения при больших деформациях свидетельствует о неизменности механизма структурных перестроек. В этом случае единственным фактором, ответственным за упрочнение при росте деформации, является диспергирование структуры. Согласно Лонгфорду, можно записать следующее соотношение для величины относительного количества ячеек f (деленных на начальное количество ячеек) в поперечном сечении при любой заданной степени деформации: )](exp[ i i ee N N −−=f , где Nі — начальное число ячеек в единице площади сечения, сформировавшихся при некоторой начальной деформации ei; N — число ячеек в единице площади сечения при некоторой текущей деформации е. Зависимость параметра f от степени деформации представлена на рис. 6. В области малых деформаций проявляется подобие между размерами образца и ячейки, а в области больших — резкое замедление изменения размера ячеек. Линейная связь между напряжением и деформацией, с одной стороны, и обратно пропорциональная связь между напряжением и размером зерна — с другой предопределяют гиперболическую зависимость размера ячейки от степени ормации для сильнодеформи ованных материалов. Эта зависимост а, т леза, подвергну деф - р ь хорошо подтверждается экспери- ак и нашими результатами, полу- тых РКУ-прессованию (рис. 7). ментально как данными Лонгфорд ченными на образцах же f 98 0 1 2 3 4 5 6 e 5 2 5 0 . 1 1 . 0 2 е 1 2 3 0.0 1.0 2.0 3 . 0 0.0 0.5 dяч, мкм Рис. 6. Зависимость параметра f от степени деформации [7]. Рис. 7. Зависимость размера ячеек от степени деформации: 1 — прокатка; 2 — РКУ-прессование; 3 — данные 0 Лонгфорда [7]. При такой интерпретации результатов исчезает понятие минимально достижимого размера ячейки (разве, что для разумных ограничений по деформациям). К сожалению, пока не понятен физический смысл такой зависимости, поскольку неясно, что заставляет ячейки уменьшаться в размерах п и больших деформациях. Приведенный пример показывает, что расчет модуля пластичности по результатам повторного нагружения сильнодеформированных материалов (и, в частности, в материалах, полученных методом интенсивной пластической деформации) дает важную информацию о механизмах их деформации и структурообра- зования. Отметим, однако, что даже в эксперименте Лонгфорда схема приложения нагрузки при повторном нагружении (одноосное растяжение) отличается от схемы, используемой для получения сверхвысоких деформаций (волочение), хотя, справедливости ради, отметим, что в этом случае совпадают условия формоизменения образца при деформировании. В общем случае, можно констатировать, что все схемы р создания сил и м . Поэтому при повторном нагружении пра степеней деформации. Примером такого со т результаты испытания на сжатие титана, к прокатан при комнатной температуре до разл (е = 0—1,6). Параметры упрочнения в этом с методике, описанной в работах [11, 12]. Образцы испытывали в трех взаимно перпендикулярных направлениях: , Y — вдоль и поперек направления прокатки, Z — в направлени результатам испытаний рассчитывали истинн упрочнения, вид которых для направления Z п Параметры упрочнения представлены в т зависимость коэффициента линейного у предварительной деформации для образцо перпендикулярно направлениях. ьнодеформированных материалов (начиная от простой прокатки и заканчивая сложными схемам ИПД) коренным образо отличаются от простых одноосных схем, используемых для расчета модуля пластичности при повторном деформировании вильно не суммировать кривые деформирования, а сопоставлять данные, полученные от образцов, продеформированных до разных поставления могу служить оторый был предварительно ичных степеней деформации лучае определялись нами по Х и сжатия при прокатке. По ые кривые деформационного риведен на рис. 8. абл. 1, а на рис. 9 приведена прочнения θ от степени в, сжатых в трех взаимно 99 чнения θ уменьшается с ростом степени 4 7 Из представленных результатов следует, что при испытаниях в направлениях X и Z, скорость упро 1 2 3 5 6 0.00 0.10 0. 20 0.30 0.40 4 00 8 1000 1200 6 00 00 σ , МПа e редварительн орма- , достигая чески ну ых чени при - формации 1,6. испы- Р 8. ин кривые д ац ого очнения о ов на, та н ати на ен п прок д 1, ), 1,25 (2), 1,0 (3), 0,7 (4), 0,5 (5), 0,35 (6) и 0,2 (7). Т а б л и ц а 1. Параметры упрочнения деформированных в трех направлениях образцов титана σ02, MПа σ10, MПа θ, MПа п ции ой деф практи лев зна й де е = При ис. Ист ные еформ ионн упр бразц тита е испы нного и Zа сж осле в атки правл о е и 6 (1п = епр X Y Z X Y Z X Y Z 0,18 418 395 470 575 540 605 827 514 722 0,36 565 647 595 750 660 735 867 340 428 0,5 570 630 610 690 675 810 430 224 428 0,7 640 620 573 745 194 427 705 677 595 1,0 615 655 730 745 98 970 274 398 208 7 1,25 607 705 760 635 815 930 354 351 156 1,6 705 700 860 705 800 980 0 440 36 0 200 400 600 0 0.5 1 1.5 2 800 1000 Z Y X dσ/de 0.00 0.05 0 0 0 . 1 5 0 . 2 0 .1 600 800 1000 1200 Eвалц Р ц ис. 9. Зависимость коэффи иента линейного упрочнения в направле- ниях Х (▲), Y (■) и Z (●) от степени предварительной деформации титана. εпл x y z T σ, МПа епр Р р о д я ис. 10. К ивые упрочнения РКУП-титана, испытанного на сжатие в разных плоскостях. таниях в направлении Y коэффициент упрочнения сначала снижается от 800 до 200 МПа, однак при еформаци х больше 0,8 несколько повышается до 350—400 МПа. 100 т п образца и обозначена Т). Результаты экс Об с тву чений предела текучести и коэффициента линейного упр : данных следует, что у всех сильнодеформированных материалов модуль пластичности значительно ниже предела текучести. е шейкообразования в титане и меди, полу интенсивной ческой де йствительн ь Валиевым с ками в ра . Поскольку РКУП-образцы демонстрируют резерв деформационного упрочнения, представ интерес нительно деформ ать их низкотемпературно каткой. Бр РКУП-ти высото разрез на две пластины размерам ,6 и 8,4 которы ем прокат и с шагом 0 м за прох толщин мм при т- ной ературе. П РКУП зцы прокатывали. ь деформации после прокатки для перв образца с вляла 3 второг 50%. По аналогии с перв экспериментами прокатанные Аналогичным испытаниям на сжатие подвергали образцы титана, предварительно продеформированные методом равноканально-углового прессования (РКУП) — 4 прохода при емпературе 350 оС. Образцы испытывали в трех плоскостях, привязанных к плоскостям рямоуголь- ного образца после РКУП, а также в плоскости, параллельной плоскости легкого сдвига при последнем прессовании (она расположена под углом 45о к плоскости основания периментов приведены на рис. 10. Кривые упрочнения для трех взаимно перпендикулярных направлений практически не отличаются, а для плоскости легкого сдвига упрочнение примерно на 100 МПа выше. По параметрам упрочнения РКУП-образец превосходит прокатанные образцы. Следует отметить очень высокую скорость линейного упрочнения. Все образцы демонстрируют очень высокий коэффициент линейного упрочнения θ = 700—800 МПА, который по абсолютному значению близок к пределу текучести материала. Заметим, что аномально высокие значения модуля пластичности проявляются не только при комнатной температуре испытаний, но и в широком диапазоне температур ниже температуры полигонизации деформированного титана. этом видетельс ют результаты исследования параметров упрочнения титана, подвергнутого ИПД методом винтовой экструзии по схеме — 4 прохода при 400 оС + 1 проход при 20 оС (табл. 2). Совпадение зна очнения θ при всех температурах указывает на термоактивационный характер коллективных процессов взаимодействия между дислокациями, которые отвечают за структурообразование в сильнодеформированных материалах. Сопоставление абсолютных значений предела текучести с модулем пластичности в этом случае несет еще одну важную смысловую нагрузку отношение этих величин характеризует склонность материала к локализации деформации. Согласно Консидеру, процесс шейкообразования при растяжении наступает, когда скорость упрочнения (модуль пластичности) уменьшится до напряжения течения σ = dσ/de. Из представленных Исключение составляют лишь образцы, предварительно продеформированные методами ИПД. Затруднени ченных методом о отмечалос пласти сотрудниформации, де ботах [13, 14] ляло допол про иров й про усок тана й 14 мм али ывал и 4 од до мм, ы 3 е зат комна,2 м темп осле обра Степен ого оста 3%, для о — ыми 101 образцы были испытаны на сжатие в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Т а б л и ц а 2. Влияние температуры на параметры упрочнения титана, деформированного винтовой экструзией Растяжение Сжатие Температура испытаний, оС σ02, МПа θ, МПа σ02, МПа θ, МПа 20 660 640 655 800 100 630 769 564 1051 200 540 618 445 1021 300 482 417 370 638 400 350 310 343 440 500 192 164 302 281 0. 0 0 0 0. 0 0 .1 00 0 .150 05 4 0 0 12 0 0 σ, МПа 6 0 0 8 10 0 0 0 0 x y z e а 0.000 0.050 0.100 0.150 0 .2 0 0 400 600 1400σ, МПа z x y 800 1000 2001 ба б e Рис. 11. Кривые упрочнения титана, продеформированного по схемам РКУП + 33 (а) и 50% прокатки (б). Т а б л и ц а 3. Результаты расчетов параметров упрочнения деформированных образцов РКУП-титана, подвергнутого дополни- тельной прокатке σ02, MПа σ10, MПа θ, MПа епр X Y Z X Y Z X Y Z 0, 5 742 769 998 910 890 1065 530 500 — 1 665 865 1200 930 1015 1298 195 400 — Истинные кривые деформационного упрочнения представлены на рис. 11. Прежде всего, следует отметить очень высокие значения предела текучести и деформирующего напряжения образцов, сжатых в направлении Z. У первого образца предел текучести достигал 1000 МПа, у второго — 1200 МПа, а максимальное деформирующее напряжение второго образца —1300 МПа. Эти значения близки к рекордным для деформированного титана технической чистоты. В направлениях X и Y эти 102 них достаточно быстро начинается локализованная деформация и, в конце концов, образцы разрушаются путем локализованного сдвига по плос адающей с плоскостью легкого у л соотв о н ия образцов, п а ших счет снижения одуля пластичности. пластичности) является ж упр структурообразования при больших деформациях. з , при ать е на образцах, о г 4. 6. значения заметно ниже, однако тоже находятся на уровне 1000 МПа. Анализ кривых упрочнения образцов, испытанных в направлении Z, затруднен, поскольку в кости, совп сдвига при последнем проходе РКУП. В дв х других плоскостях ана из параметров упрочнения был проведен в етствии с методикой, писа ной в работах [11, 12]. Данные этих параметров приведены в табл. 3. Из представленных данных следует, что абсолютные значения скорости упрочнен продеформированных о схеме РКУП + прокатк , хорошо совпадают со значениями, полученными на образцах, продеформированных прокаткой до тех же степеней деформации (см. табл. 1). В частности, после боль степеней деформации прокаткой образцы, сжатые в направлении Х, демонстрируют практически нулевую скорость упрочнения, а образцы, продеформированные в направлении Y, упрочняются со скоростью 400 МПа. Таким образом, способность ИПД-титана повышать предел текучести после повторной прокатки проявляется за м Выводы Коэффициент линейного упрочнения (модуль ва ным физическим параметром, который характеризует законы очнения и Корректное сравнение численных значений коэффициентов упрочнения во можно лишь при сопоставимых условиях эксперимента. При повторном нагружении материала в области больших пластических деформаций его коэффициент линейного упрочнения уменьшается по сравнению с непрерывно деформируемым образцом. Поскольку все схемы создания сильнодеформированных материалов коренным образом отличаются от простых одноосных схем использовании схемы повторного нагружения логично не суммиров кривые деформирования, а сопоставлять данные, полученны пр деформированных до разных степеней деформации. 1. Трефилов В. И., Моисеев В. Ф., Печковский Э. П. и др. Деформационное упрочнение и разрушение поликристаллических материалов / Под ред. В. И. Трефилова. — К.: Наук. думка, 1987. — 248 с. . Металлофизика 2. Моисеев В Ф. и новейшие техноло ии. — 2000. — № 3. — С. 389—396. 3. Kocks U. F., Mesking H. // Progress in Materials Science. — 2003. — 48. — Р. 171—273. Кроха В. А. Кривые упрочнения металлов при холодной деформации. — М. Машиностроение, 1968. — 131 с. . . я5. Давиденков Н Н., Спиридонова Н Н. Анализ напр женного состояния в шейке растянутого образца // Завод. лаборатория. — 1945. — ХI, № 6. — С. 583—593. Zehetbauer M., Seumer V. // Acta Metall. Mater. — 1993. — 41. — 577 р. 7. Langford G., Cohen M. // Trans. of the ASM. — 1966. — 62. — Р. 623—637. 8. Clenn R.C., Langford G. // Quan. — 1969. — 62. — Р. 285—299. 103 9. Вербило жения при кручении 10. Фирстов С. А., П др. Роль процессов релаксации в упрочнении нанокристаллических материалов, полученных И с х л. материаловедения НАН Украины. — 2009. — Вып. 16. — С. 67—78. методами именений в технике и медицине // Физика и техника высоких давлений. — 2008. — 18, № 4. С. 9—17. 14. Valiev R. Z. — 2002. — 17. — Р. 5. Лінійне з рмаціях . ості. The linear hardening at large deformations Y. N. Podrezov, V. I. Danylenko he work aimed on the examination of the coefficient of the linear work- ardening(module of plasticity), that is an important physical parameter characterizing e laws of work-hardening and structure formation at large deformations, is -process examined. It is shown that correct comparison of numeral values f coefficients of work-hardening it possible only at the comparable terms of periment. Influence of chart of the repeated ladening on the parameters of work- ardening is considered. Comparison of parameters of work-hardening of highly eformed titanium titan got the methods of severe plastic deformation has been nducted. eywords: hardening, large deformations, modulus of plasticity. Д. Г. Особенности расчета истинных кривых нагру // Проблемы прочности. — 11. — № 3. — С. 110 —123. 20 одрезов Ю. Н., Даниленко Н. И. и глубокой пластической деформацией // Физика и техника высоких давле- ний. — 2003. — 13, № 3. — С. 37—47. 11. Подрезов Ю. Н. Структурная чувствительность механических свойств наноматериалов // Там же. — 2004. — № 4. — С. 32—42. 12. Подрезов Ю. Н., Даниленко В. . Анализ влияния повторной деформации на механиче кое поведение образцов титана, продеформированны методом винтовой экструзии // Электронная микроскопия и прочность материалов. — К.: Ин-т проб 13. Валиев Р. З. Создание объемных наноструктурных материалов интенсивной пластической деформации для инновационных пр — , Alexandrov I. V., Lowe T. C., Zhu Y. T. // J. Mater. Res. міцнення при великих дефо Ю. М. Подрезов, В. І. Даниленко Розглядається коефіцієнт лінійного зміцнення (модуль пластичності), який є важливим фізичним параметром, що характеризує закони зміцнення і структуроутворення при великих деформаціях. Показано, що коректне порівняння чисельних значень коефіцієнтів зміцнення можливо лише за подібних умов експерименту. Розглянуто вплив схеми повторного вантаження на параметри зміцнення. Проведено зіставлення параметрів зміцнення сильнодеформованого титану, отриманого методами інтенсивної пластичної ормаціїдеф лючові слова: зміцнення, великі деформації, модуль пластичнК T h th in o ex h d co K 104

Линейное упрочнение при больших деформациях

Institution

Ähnliche Einträge