Н. В. Зариковская, Л. Б. Зуев Томск, Россия



Скачать 82.25 Kb.
Дата13.01.2013
Размер82.25 Kb.
ТипДокументы


ВЗАИМОСВЯЗЬ АВТОВОЛНОВЫХ КАРТИН ЛОКАЛИЗАЦИИ ПЛАСТИЧЕСКОГО ТЕЧЕНИЯ С МЕХАНИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ

ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО АЛЮМИНИЯ
Н.В. Зариковская, Л.Б. Зуев

Томск, Россия
Данные многочисленных экспериментов, обобщенные в монографии [1], показывают, что пластическая деформация моно- и поликристаллов металлов и сплавов протекает локализовано на всех этапах процесса, а тип автоволновых картин локализации на макромасштабном уровне определяется действующим на соответствующей стадии законом деформационного упрочнения. Локализация на разных пространственных масштабах является атрибутивным признаком всех деформационных процессов, независимо от их природы [1]. В последнее время авторы работ [2-5] представили ряд независимых свидетельств в пользу этого положения.

Для развития представлений о процессах макролокализации были бы полезны данные о корреляции параметров автоволн локализации пластического течения с размерами структурных элементов деформируемой среды. Ранее было установлено, что такая характеристика локализованного пластического течения, как длина автоволны локализованной деформации функционально связана с размером зерна [6]. При анализе зависимостей временного сопротивления и напряжения течения от размера зерна в поликристаллическом алюминии в широком диапазоне размеров зерен 8·10-35 mm при 0.15 mm обнаружен [7-9] скачок временного сопротивления и параметров уравнения Холла-Петча [10] и для напряжения течения

. (1)

Цель настоящей работы состоит в поиске взаимосвязи автоволновых картин локализации пластического течения с механическими характеристиками поликристаллического алюминия. Для этого параллельно измерялись показатели механических свойств, в качестве которых использовались коэффициенты уравнения Холла-Петча и , и характеристики автоволновых процессов (дли­на и скорость распространения автоволны локализованного пластического течения) в одних и тех же поликристаллических образцах.

Как и в [7-9], исследования проведены на поликристаллическом алюминии чистотой 99.85 wt.%.
Методом последеформационной рекристаллизации при температуре 853 K в образцах выращивались зерна размерами 5·1035 mm. Плоские образцы с размерами рабочей части 50×10×2 mm растягивались при 300 К вдоль длинной оси со скоростью = 6.67·105 s1 на машине Instron-1185 с записью кривых пластического течения в координатах «напряжение - деформация ».

Использование поликристаллов алюминия в качестве материала для экспериментов удобно и интересно тем, что при размере зерна < 0.4 mm деформационные кривые содержат участки линейного деформационного упрочнения [6, 11]. Линейные и параболические стадии кривых можно выделить, используя формально уравнение Людвика [12]

(2)

и определяя в нем показатель упрочнения n для разных этапов пластического течения. По его значению на кривой идентифицируются стадии: линейного деформационного упрочнения, где 1, то есть, и параболического деформационного упрочнения, на которой ½, а . В (2) K - коэффициент деформационного упрочнения, а . В свою очередь параметры и уравнения Холла-Петча (1) оценивались по сечениям семейства кривых для разных размеров зерен.

Как и в [1], картины локализации пластического течения регистрировались методом двухэкспозиционной спекл-фотографии. Кинетические характеристики процессов развития макролокализованной пластичности (длина автоволн и скорость их движения) определялись по зависимостям положений максимумов деформации от времени деформирования.

При анализе полученных в ходе экспериментов данных было получено, что кривые пластического течения поликристаллического алюминия при условии 0.4 mm имеют сложный многостадийный характер, благодаря которому на кривой чередуются участки линейного и параболического деформационного упрочнения [6]. У образцов с размером зерна 0.1 mm на кривой иногда наблюдается три линейных участка. Что же касается поликристаллов с 0.4…0.5 mm, то их кривая течения на всем протяжении имеет параболический характер с ½. Длина линейных участков  падает с ростом зерна, по закону , где , B – константы, а 0.5 mm, что соответствует размеру зерна, выше которого линейные стадии в поликристаллах алюминия не наблюдаются.

Анализ полученных в ходе многочисленных экспериментов данных указывает на особенности, связанные с размером зерна. В первую очередь речь идет о скачке зависимости временного сопротивления алюминия от размера зерна при 0.15 mm. Аналогичный скачок зависимости предела упругости чистого алюминия от размера зерна при 0.2 mm ранее отмечался автором [11]. Выявлено принципиальное различие поведения параметров и уравнения (1) при и . Оказалось, что и в этих диапазонах размеров зерен сложными образом зависят от размера зерна и деформации ; характеристики этих функций показаны в Таблице 1.
Таблица 1 Коэффициенты уравнений (1), (3) и (4) для разных интервалов размеров зерен

Диапазон

размеров зерен

Вид коэффициентов уравнения (1), как функций и

Коэффициенты

уравнения (3)

Коэффициенты

уравнения (4)



·





mm

m·s-1

W·m-2

m·s-1

m3/2·s-1







-2.19

2.3

12

-0.38







2.28

0.8

31

-2.58


Доказано, что для функций и существует граничный размер зерна 0.1 mm, при котором ход зависимостей меняется.

Ранее установленная [1] закономерность, согласно которой на стадии линейного деформационного упрочнения очаги локализованной пластичности согласованно движутся вдоль оси растяжения с постоянной скоростью 10-5 …10-4 m/s, сохраняя эквидистантность, выполняется и в исследованном случае. Картина локализации в этих условиях представляет собой фазовую автоволну локализованного пластического течения, которую удобно характеризовать длиной и скоростью распростра­нения , убывающей с ростом коэффициента деформационного упрочнения по закону

. (3)

Однако в поликристаллах алюминия зависимость (3) разделяется на два участка, отвечающие большим и малым размерам зерен. Смена их наклона происходит при 0.1…0.15 mm; величины и  в (3) для этих двух участков приведены в Таблице 1. Поскольку коэффициент деформационного упрочнения поликристаллов алюминия изменяется при варьировании размера зерна, то зависимости (3) можно придать вид и проанализировать для стадии линейного деформационного упрочнения. Из анализа зависимости следует, что

. (4)

Значения меняющихся скачком при 0.1…0.15 mm коэффициентов соотношения (4) приведены в Таблице 1.

Полученные в настоящей работе данные подтвердили также справедливость ранее установленного в [1] квадратичного дисперсионного соотношения для автоволн в поликристаллическом алюминии

, (5)

где - частота, - волновое число, , и a - константы. Оказалось, что минимум дисперсионной кривой отвечает значению размера зерна 0.1 mm. Зависимость (4) позволяет вычислить фазовую и групповую скорости автоволны локализованной пластической деформации и сравнить их с размерами зерна. Полученные таким образом зависимости и дали возможность определить, что при условии 0.1…0.15 mm выполняется равенство .

Таким образом, В деформируемых поликристаллах алюминия чистотой 99,85 wt.% установлено существование граничного значения размера зерна 0.15…0.25 mm, которому соответствует скачкообразное изменение механических характеристик и параметров автоволн локализованного пластического течения. При граничном значении размера зерна в поликристаллическом алюминии скачкообразно меняются коэффициенты соотношения Холла-Петча, временное сопротивление, скорость распространения автоволн локализованной пластичности, характер кривой пластического течения, зависимость длины автоволны от размера зерна, а также скорость распространения ультразвука. Указанному граничному значению размера зерна отвечает также минимум на кривой дисперсии автоволн локализованного пластического течения и равенство фазовой и групповой ско­ростей автоволн локализованной пластичности. Можно полагать, что это граничное значение определяется изменением состояния границ зерен в поликристаллах алюминия при их обогащении примесями в процессе рекристаллизационного отжига.
Список литературы

  1. Зуев Л.Б., Данилов В.И., Баранникова С.А. Физика макролокализации пластического течения. Новосибирск: Наука, 2008. 327 с.

  2. McDonald R.J., Efstathiou C., Curath P. // J. Engng. Mat. Technol. 2009. Vol. 131. N 4. P. 692-703.

  3. Asharia A., Beaudoin A., Miller R. // Math. Mech. Solids. 2008. Vol. 13. N 1. P. 292-315.

  4. Fressengeas C., Beaudoin A., Entemeyer D. // Phys. Rev. B. 2009. Vol. 79. P. 014108-1-014108-9.

  5. Третьякова Т.В., Третьякова М.П., Вильдеман В.Э. // Вестник ПермГТУ. Механика. 2011. № 2. С. 92-100.

  6. L.B.Zuev, B.S.Semukhin, N.V.Zarikovskaya Deformation localization and ultrasonic wave propagation rate in tensile Al as a function of grain size. Int. J. Sol. Str. 2003. Vol. 40. N 4. P. 941-950.

  7. Зуев Л.Б., Зариковская Н.В., Федосова М.А. Макролокализация пластического течения в алюминии и соотношение Холла−Петча. ЖТФ. 2010. Т. 80. № 9. С. 68-74.

  8. Зуев Л.Б., Зариковская Н.В. Автоволны локализованного пластического течения и соотношение Холла−Петча в алюминии. Письма в ЖТФ. 2010. Т. 36. № 5. С. 11-19.

  9. Зуев Л.Б., Зариковская Н.В., Федосова М.А. Соотношение Холла—Петча и локализация пластической деформации в алюминии. Деформация и разрушение материалов. 2010. № 5. С. 1-7.

  10. Фридель Ж. Дислокации. Москва: Мир, 1967. 643 с.

  11. Jaoul B. Etude de la forme des courbes de deformation plastigue. J. Mech. Phys. Sol. 1957. Vol. 5. N 1. P. 95-114.

  12. Хилл Р. Математическая теория пластичности. Москва: ГИТТЛ, 1956. 407 с.

Похожие:

Н. В. Зариковская, Л. Б. Зуев Томск, Россия iconТомск в судьбе героев
Т56 Томск в судьбе Героев: Краткий биографический справочник Героев Советского Союза и кавалеров ордена Славы I степени [Текст] /...
Н. В. Зариковская, Л. Б. Зуев Томск, Россия iconНазвание: Полина «Даэвен» Свиридова (Россия, Томск) и джаз-трио Владимира Прихожая

Н. В. Зариковская, Л. Б. Зуев Томск, Россия iconСообщение о существенных фактах
Россия, Томская область, Томский район, 12-ый километр по тракту «Томск-Итатка», строение 2
Н. В. Зариковская, Л. Б. Зуев Томск, Россия iconСправочник терминов и определений по почвоведению (с элементами экологии)
Составитель О. Д. Лукашевич: Справочное пособие. Томск: Изд-во Томск гос архит строит ун-та, 2006. – 96 с
Н. В. Зариковская, Л. Б. Зуев Томск, Россия iconИ их графики
Элементарные функции и их графики: учеб пособие / И. Э. Гриншпон, Я. С. Гриншпон. Ёc томск: Изд-во Томск гос ун-та систем упр и радиоэлектроники,...
Н. В. Зариковская, Л. Б. Зуев Томск, Россия iconЕжеквартальныйотче т открытое акционерное общество «региональное ипотечное агентство томской области»
Россия, Томская область, г. Томск, Киевская 76 Информация, содержащаяся в настоящем ежеквартальном отчете, подлежит раскрытию в соответствии...
Н. В. Зариковская, Л. Б. Зуев Томск, Россия iconЛитературоведение нф А620815 Актуальные проблемы лингвистики
Актуальные проблемы лингвистики и литературоведения : материалы XIX всерос науч практ конф молодых ученых, 18-19 апр. 2008 г. / Томск...
Н. В. Зариковская, Л. Б. Зуев Томск, Россия iconАлиевский Г. И., Волков Е. Н., Зуев П. Н., Белянин Н. А. (1936-1941)

Н. В. Зариковская, Л. Б. Зуев Томск, Россия iconА. М. Столяренко, Г. А. Броневицкий, Ю. П. Зуев, В. Я. Коркин. Введение в военно-морскую психологию

Н. В. Зариковская, Л. Б. Зуев Томск, Россия iconПрограмма дисциплины «Регионализация и интеграция»
Председатель Иванов И. Д. Зав кафедрой Зуев В. Н
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org