Влияние механизма деформации в зоне соударения пар материалов на выбор оптимальных параметров сварки взрывом

Условием образования прочного соединения тел в области нижней границы сварки взрывом является создание зоны интенсивной пластической деформации с полосой локализации вдоль границы соединения. Механизмы образования полос локализации пластической деформации (ПЛПД) при высокоскоростных нагружениях зави...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2009
1. Verfasser:	Бондарь, М.П.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2009
Schriftenreihe:	Автоматическая сварка
Schlagworte:	Научно-технический раздел
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/100960
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:	Влияние механизма деформации в зоне соударения пар материалов на выбор оптимальных параметров сварки взрывом / М.П. Бондарь // Автоматическая сварка. — 2009. — № 11 (679). — С. 14-18. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-100960
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1009602016-05-29T03:03:00Z Влияние механизма деформации в зоне соударения пар материалов на выбор оптимальных параметров сварки взрывом Бондарь, М.П. Научно-технический раздел Условием образования прочного соединения тел в области нижней границы сварки взрывом является создание зоны интенсивной пластической деформации с полосой локализации вдоль границы соединения. Механизмы образования полос локализации пластической деформации (ПЛПД) при высокоскоростных нагружениях зависят от размеров зерен исходных материалов. Показано, что зарождение ПЛПД в крупнозернистом материале происходит при ε = 0,2...0,3 и связано с потерей сдвиговой устойчивости. Существует некоторый критический размер зерна dкр, начиная с которого превалирующим механизмом деформации является проскальзывание по границам зерен, как в нанокристаллическом материале. ПЛПД в мелкозернистом материале, являясь результатом проявления ротационной неустойчивости, образуются при больших скоростях и деформациях ε′ > 10⁴ c⁻¹, ε ≤ 2. The necessary condition for providing a strong joint between the bodies in a region of the lower boundary of explosion welding is formation of a zone of intensive plastic deformation with a localization band along the joint interface. The mechanisms of formation of bands of plastic deformation localization (BPDL) under high-velocity loading depend on grain size of initial materials. It is shown that initiation of BPDL in a coarse-grained material occurs at ε = 0,2...0,3 and is related to loss of shear stability. There is a certain critical grain size dкр, starting from which the prevailing deformation mechanism is slipping along the grain boundaries, like in a nanocrystalline material. Being a result of rotation instability, in a fine-grained material BPDL are formed at high velocities and deformations of ε′ > 10⁴ c⁻¹ and ε ≤ 2. 2009 Article Влияние механизма деформации в зоне соударения пар материалов на выбор оптимальных параметров сварки взрывом / М.П. Бондарь // Автоматическая сварка. — 2009. — № 11 (679). — С. 14-18. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 0005-111X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/100960 621.791.76.621.7.044.2 ru Автоматическая сварка Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Научно-технический раздел Научно-технический раздел
spellingShingle	Научно-технический раздел Научно-технический раздел Бондарь, М.П. Влияние механизма деформации в зоне соударения пар материалов на выбор оптимальных параметров сварки взрывом Автоматическая сварка
description	Условием образования прочного соединения тел в области нижней границы сварки взрывом является создание зоны интенсивной пластической деформации с полосой локализации вдоль границы соединения. Механизмы образования полос локализации пластической деформации (ПЛПД) при высокоскоростных нагружениях зависят от размеров зерен исходных материалов. Показано, что зарождение ПЛПД в крупнозернистом материале происходит при ε = 0,2...0,3 и связано с потерей сдвиговой устойчивости. Существует некоторый критический размер зерна dкр, начиная с которого превалирующим механизмом деформации является проскальзывание по границам зерен, как в нанокристаллическом материале. ПЛПД в мелкозернистом материале, являясь результатом проявления ротационной неустойчивости, образуются при больших скоростях и деформациях ε′ > 10⁴ c⁻¹, ε ≤ 2.
format	Article
author	Бондарь, М.П.
author_facet	Бондарь, М.П.
author_sort	Бондарь, М.П.
title	Влияние механизма деформации в зоне соударения пар материалов на выбор оптимальных параметров сварки взрывом
title_short	Влияние механизма деформации в зоне соударения пар материалов на выбор оптимальных параметров сварки взрывом
title_full	Влияние механизма деформации в зоне соударения пар материалов на выбор оптимальных параметров сварки взрывом
title_fullStr	Влияние механизма деформации в зоне соударения пар материалов на выбор оптимальных параметров сварки взрывом
title_full_unstemmed	Влияние механизма деформации в зоне соударения пар материалов на выбор оптимальных параметров сварки взрывом
title_sort	влияние механизма деформации в зоне соударения пар материалов на выбор оптимальных параметров сварки взрывом
publisher	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
publishDate	2009
topic_facet	Научно-технический раздел
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/100960
citation_txt	Влияние механизма деформации в зоне соударения пар материалов на выбор оптимальных параметров сварки взрывом / М.П. Бондарь // Автоматическая сварка. — 2009. — № 11 (679). — С. 14-18. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.
series	Автоматическая сварка
work_keys_str_mv	AT bondarʹmp vliâniemehanizmadeformaciivzonesoudareniâparmaterialovnavyboroptimalʹnyhparametrovsvarkivzryvom
first_indexed	2025-07-07T09:35:51Z
last_indexed	2025-07-07T09:35:51Z
_version_	1836980320830750720
fulltext	УДК 621.791.76.621.7.044.2 ВЛИЯНИЕ МЕХАНИЗМА ДЕФОРМАЦИИ В ЗОНЕ СОУДАРЕНИЯ ПАР МАТЕРИАЛОВ НА ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ СВАРКИ ВЗРЫВОМ М. П. БОНДАРЬ, д-р физ.-мат. наук (Ин-т гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, г. Новосибирск, РФ) Условием образования прочного соединения тел в области нижней границы сварки взрывом является создание зоны интенсивной пластической деформации с полосой локализации вдоль границы соединения. Механизмы об- разования полос локализации пластической деформации (ПЛПД) при высокоскоростных нагружениях зависят от размеров зерен исходных материалов. Показано, что зарождение ПЛПД в крупнозернистом материале происходит при ε = 0,2...0,3 и связано с потерей сдвиговой устойчивости. Существует некоторый критический размер зерна dкр, начиная с которого превалирующим механизмом деформации является проскальзывание по границам зерен, как в нанокристаллическом материале. ПЛПД в мелкозернистом материале, являясь результатом проявления ро- тационной неустойчивости, образуются при больших скоростях и деформациях ε⋅ > 104 c–1, ε ≥ 2. К л ю ч е в ы е с л о в а : сварка взрывом, размер зерна, высо- коскоростное деформирование металлов, механизм дефор- мации, пластическая деформация, проскальзывание Успешное использование сварки взрывом опре- деляется правильным сочетанием трех групп па- раметров: технологических, кинематических и физических. Первые две группы достаточно хо- рошо изучены [1, 2]. Третья группа параметров, связанная с определением процессов, ответствен- ных за реализацию связи соединяемых поверх- ностей, изучена в меньшей степени. В работе [3] рассмотрены фундаментальные основы образова- ния связи большого количества пар металлов при- менительно к сварке взрывом. Прочность связи представляется через энергию связи, рассчитан- ную по модели межатомного взаимодействия на контактируемых поверхностях. Принято считать, в частности в работе [3], что внутриповерхнос- тные связи образуются при взаимодействии объемных атомов, а не тех из них, что находились на исходных поверхностях. Это взаимодействие реализуется при высокоскоростных соударениях, где «раскрытие» объемных атомов происходит за счет больших пластических деформаций соуда- ряемых поверхностей, сопровождаемых срывом поверхностных слоев, т. е. «самоочищением». Та- ким образом, процесс образования соединения при сварке взрывом является существенно объем- ным процессом, подобным созданию границ зе- рен. В работе [3] показано, что энергия границ зерен на 5…6 порядков меньше энергии, затра- чиваемой на образование прочного соединения при сварке взрывом. Следовательно, механичес- кая энергия, применяемая в динамических мето- дах образования связи, в основном необходима для создания условий, приводящих к взаимодейс- твию объемных атомов, определяющему проч- ность связи. Эта проблема решается выбором па- раметров нагружения. Так, при сварке взрывом для каждой пары свариваемых материалов экс- периментально определяется «окно сварки» в ко- ординатах γ – vк (где γ — угол соударения; vк — скорость точки контакта). Полученные в работах [4, 5] выражения для нижней границы сварки нес- колько сужают область значений γ, vк. Нижняя граница характеризуется минимальной скоростью метания V0 min (V0 min = (σb/ρ)1/2, где σb — предел прочности; ρ — плотность материала), при ко- торой образуется прочное соединение без расп- лавов на контакте. Для дальнейшей оптимизации параметров со- ударения в окрестности нижней границы необ- ходимо знание природы физических процессов, определяемых этими параметрами. В работе [6] показано, что образование прочного соединения при сварке взрывом связано с определенной ши- риной зоны интенсивной пластической дефор- мации R, включающей границу соединения. Ве- личина R находится в той же функциональной зависимости от γ, как толщина кумулятивной струи δ и длина волны λ в случае волнообразной границы соединения. Представление каждого из параметров λ, R, δ в виде функциональной за- висимости от γ естественно, так как они харак- теризуют один деформационный процесс на раз- ных уровнях его интенсивности [7]. В оптими- зированном экспериментально по величине R ин- тервале γ = 7…12° в окрестности нижней границы фактически удовлетворяются все условия, обеспе- чивающие образование прочного соединения. Самоочищение свариваемых поверхностей харак- теризуется величиной δ [5]. Размер R и соответ- ствующее ему структурное состояние, при кото-© М. П. Бондарь, 2009 14 11/2009 ром реализуется объемное взаимодействие атомов свариваемых материалов, определяют образова- нием прочного соединения [6], а значение λ свя- зано с деформацией поверхностных слоев соуда- ряемых пластин, за счет которой осуществляется физический контакт между ними. Довольно ши- рокий интервал изменения γ связан прежде всего с качеством свариваемых поверхностей (шерохо- ватость, наличие загрязнений и т. д.) [5]. Целью настоящей работы является изучение зависимости механизмов деформации в зоне об- разования прочного соединения как от исходной структуры материала, так и ее модификации в процессе нагружения. Представляет интерес так- же исследование зависимости параметров γ – vк оптимального режима сварки от механизма де- формации, что будет способствовать раскрытию физической природы процессов, определяемых параметрами соударения. Ранее показано [8, 9], что прочное соединение при сварке взрывом связано с образованием по- лосы локализации пластической деформации (ПЛПД) вдоль границы сварки, которая характе- ризуется качественно новой структурой. Сущес- твует разница между зоной интенсивной пласти- ческой деформации R, на границе которой сдви- говая деформация εс ≥ 0,1, и ПЛПД. Величина εc в ПЛПД превосходит значение 3 (используются логарифмические значения) [7]. Тип деформации, представляющий собой сдвиг со сжатием, характерен для сварки взрывом и для осесимметричного взрывного нагружения полых толстостенных цилиндров (ТСЦ) [7–9]. Это позволяет учесть при сварке взрывом физические закономерности развития ПЛПД, установленные при коллапсе ТСЦ. Таким образом, расширяется физическое понимание процессов, происходящих в зоне соединения. Метод коллапса ТСЦ имеет преимущества для изучения природы процессов при развитии ПЛПД. В процессе обжатия ТСЦ разные слои цилиндра испытывают различные радиальные деформации εr с различными скоростями εr ⋅ . Это позволяет иссле- довать в одном опыте изменение структуры мате- риала в зависимости от деформации и ее скорости. Характерные значения скоростей деформации имеют значения около 104…105 с–1 [8]. Следует отметить, что общим для сварки взры- вом и взрывного коллапса ТСЦ является обна- руженное резкое изменение свойств материалов с размером зерен d ≤ 50 мкм. Так, ранее в работах автора [7–9] установлено: критическое значение деформации εкр, опреде- ляющее появление ПЛПД при коллапсе ТСЦ, из- меняется от 0,2…0,3 до значения ε > 2 при переходе от крупно- (d > 100 мкм) к мелкозернистым (d ≤ ≤ 50 мкм) материалам [9]; образование прочной связи в области нижней границы при сварке взрывом мелкозернистых ма- териалов (d ≤ 50 мкм) происходит при существен- но большей скорости точки контакта vк, чем круп- нозернистых [7]. В обоих примерах создаются большие дефор- мации ε > 2 и большие скорости деформаций ε⋅ > > 104 c–1. Кроме того, в указанных процессах ве- личина зерна, обусловливающая скачок в изме- нении свойств, одинакова и не превосходит зна- чение d = 50 мкм, принятое в дальнейшем за dкр. Это определило задачу исследования физических процессов, вызывающих резкое изменение свойств материалов. Влияние размеров зерен на свойства матери- алов при динамическом деформировании наи- более ярко проявляется в областях с изменяю- щимися полями деформаций. Областями с такими деформациями являются радиальная плоскость сколлапсированного взрывом ТСЦ и окрестность шва сваренных взрывом образцов. Проведенные исследования эвoлюции микрос- труктуры и свойств в мелко- и крупнозернистых образцах меди с увеличением деформации при взрывном коллапсе ТСЦ позволили установить следующее: при ε = 0,2…0,3 в крупнозернистых образцах образуются ПЛПД, направленные вдоль радиусов цилиндра. В этих образцах дислокаци- онный механизм деформации является основным и появление ПЛПД связано с потерей сдвиговой устойчивости [10]. Изначально зерна с благоп- риятной ориентацией для движения дислокаций (наибольшим значением фактора Шмида) опре- деляют места развития концентрированных сдви- гов, вдоль которых развиваются ПЛПД. С воз- растанием деформации и развитием текстуры в крупнозернистых образцах количество мест с бла- гоприятной ориентацией увеличивается и соот- ветственно растет и количество ПЛПД [9]. В мелкозернистых образцах при ε = 0,2…0,3 наблюдается однородная текстура, начало обра- зования которой видно уже при ε ≈ 0,07. По мере увеличения деформации повышается фрагментация микроструктуры вдоль радиусов цилиндров. Изменение размера фрагментов в мелкозернис- тых образцах в зависимости от значения ε при- ведено на рис. 1. На кривой d(ε) можно видеть постоянную тенденцию уменьшения размера фрагментов, при этом четко выделены три учас- тка. Наиболее интенсивное уменьшение фрагмен- тов происходит в интервале изменения дефор- мации ε от 0,08 до 0,43. Далее при изменении ε от 0,43 до 2 степень уменьшения размеров фраг- ментов понижается, а при появлении ПЛПД и тре- 11/2009 15 щин практически прекращается. Характер изме- нения d(ε) указывает на разную природу процес- сов, определивших уменьшение d. Резкое уменьшение размеров фрагментов (1, 2 на рис. 1) в первую очередь определено раз- витием текстуры и соответственно уменьшением поперечного сечения зерен. При ε = 0,43 в мел- козернистом материале начинает развиваться внутризеренная фрагментация (рис. 2, а). Распо- ложение фрагментов по объему образца показы- вает, что процесс их зарождения начинается у границ зерен, в центре зерен сохраняются вытя- нутые фрагменты текстурированных зерен. С уве- личением ε процесс фрагментации развивается и захватывает весь объем зерна (рис. 2, б), размер фрагментов достигает 3…5 мкм. ПЛПД в мел- козернистых образцах образуются при ε ≈ 2 и незначительном приращении ε они преобразуются в трещины. В отличие от крупнозернистых об- разцов в мелкозернистых ПЛПД образуются при одинаковом значении деформации в большем ко- личестве и с увеличением ε их количество не из- меняется [9]. Текстурирование мелкозернистых образцов в процессе деформирования связано с поворотом зерен. Это приводит к увеличению их количества с большим значением фактора Шмида и соответ- ственно к уменьшению вероятности процесса кон- центрированных сдвигов в отдельных зернах. Очевидно, что такой механизм деформирования мелкозернистых материалов увеличивает одно- родность процесса диссипации энергии и соот- ветственно однородность деформации образца до больших значений ε. Для мелкозернистых образцов значение ε = = 0,43 (точка 2 на рис. 1) соответствует началу появления фрагментированной микроструктуры у границ исходных зерен (рис. 2, а). Зарождение начала фрагментации микроструктуры у границ зерен указывает на возрастание роли межзерен- ных границ с увеличением деформации. Как по- казано в работе [11], межзеренная граница ста- новится источником дислокаций (дисклинаций), испускаемых в зерна. С увеличением деформации усиливается размножение и неконсервативное движение дислокаций. При этом ускоряются про- цессы релаксации напряжений путем преобразо- вания линейных дефектов в границы фрагментов и зерен, размеры которых с увеличением напря- жений уменьшаются. Развитие фрагментированной микроструктуры и изменение размеров фрагментов с увеличением ε представлено на рис. 2, б. Таким образом, появление фрагментированной структуры у границ зерен так же, как и поворот зерен, определивший однородность деформации по объему образцов до больших значений ε, указывает на увеличение вклада в деформацию зерногранич- ного проскальзывания. При ε ≈ 2 фрагментация осу- ществляется в полном объеме зерен, размер фраг- ментов соответствует d ≈ 5 мкм. При этом свойства материала полностью соответствуют тем, которые характеризуют его как нанокристаллический. Од- ним из основных механизмов деформации, отли- чающих наноматериалы, является зернограничное проскальзывание [12]. В сформированной струк- туре образуются ПЛПД, превращающиеся в тре- щины. Однородность структуры в окрестности ПЛПД и сопровождающее их трещинообразование свидетельствуют о том, что ПЛПД являются ре- зультатом потери ротационной устойчивости, обус- ловленной резким снижением сопротивления по- воротам фрагментов друг относительно друга. При- веденные экспериментальные факторы свидетель- ствуют о том, что зернограничное проскальзывание является основным механизмом деформации в той части образцов, где размер фрагментов d ≈ 5 мкм. Это также указывает на то, что размер зерна (d ≈ ≈ 5 мкм), при котором материал обнаруживает проявление нанокристаллических свойств, зави- сит от скорости деформирования. При статичес- ких условиях нагружения этот размер соответс- твует 10…250 нм, при ε⋅ ~104…105 с–1 — 5 мкм. Аналогичное развитие процессов появления ПЛПД, сопровождающих деформационные про- цессы, обнаруживается при сварке взрывом в об- ласти нижней границы. Структура поля дефор- маций околошовной зоны в сваренных взрывом образцах определяется градиентом сдвиговой де- формации, хорошо выявляемой по изменению формы двойников, входящих в шов (рис. 3, а, в). Расстояние от шва до места резкого изгиба Рис. 1. Зависимость размера структурных фрагментов от относительной деформации: 1 — ε = 0,08; 2 — 0,43; 3 — 2,3 Рис. 2. Микроструктуры сколлапсированного участка мелко- зернистого образца, соответствующего ε = 0,43 (а) и ε > 1 (б) 16 11/2009 двойника определяет размер области интенсив- ного пластического течения R. Нижняя граница сварки взрывом представляет собой линию на плоскости γ – Vk (Vk — скорость деформации), ха- рактеризуемую постоянным значением мини- мальной скорости метания V0 min. Между пара- метрами соударения γ и Vk существует связь [4] в виде γ = √⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯(HV ⁄ ρVk) , где HV — микротвердость. Угол γ определяет ширину области интенсив- ного пластического течения. Из приведенного выше выражения и рис. 3 следует, что уменьше- ние угла соударения приводит к сужению области интенсивной деформации и увеличению скорости точки контакта и соответственно скорости дефор- мации в зоне образования связи (ε⋅ = Vk/R). На рис. 3 приведены микроструктуры зон со- единения и соответствующие им прочностные ха- рактеристики образцов меди, сваренных взрывом. Выбранные два режима сварки позволяют наи- более четко определить влияние размера зерна d на механизм деформации при изменении напря- жений в зоне соединения. I режим — Vk1 = = 1060 м/c, γ1 = 11°, II — Vk2 = 1680 м/c, γ2 = = 7°. При использовании I режима прочное со- единение (σв = 230 МПа) создается в образцах с d ≈ 300…1000 мкм при R1 = 100…120 мкм. При использовании II режима d ≈ 30 мкм (σв = = 250 МПа), R2 = 50…60 мкм. В работе показано, что образование прочной связи при сварке взры- вом происходит при формировании ПЛПД в об- ласти контакта свариваемых пластин. Сочетание параметров γ1 = 11°, Vk1 = 1060 м/с обеспечивает условия образования прочного соединения в круп- нозернистых образцах, в зоне контакта создается ПЛПД. В мелкозернистом образце при этих пара- метрах соударения в зоне интенсивного пластичес- кого течения наблюдается однородно текстуриро- ванная микроструктура, образование ПЛПД не про- исходит (рис. 3, б). Развитие деформации в мелко- зернистом материале для образования ПЛПД требует больших напряжений, чем в крупнозернистых. Изменение параметров соударения при пере- ходе ко II режиму привело к сужению зоны ин- тенсивного пластического течения R2 примерно в 2 раза и соответственно к возрастанию напря- жения в зоне соединения. Об энергетических из- менениях при сужении R можно судить по со- отношению Vk2 2 ⁄ Vk1 2 , которое составляет примерно 2,5. При этом скорость деформации ε⋅ увеличи- вается в 3 раза (от 10,6⋅106 до 33,6⋅106 с–1). На рис. 3, г представлена микроструктура мелкозер- нистого образца, сваренного согласно II режиму. В узкой зоне соединения видно интенсивное плас- тическое течение с образованием ПЛПД, где ре- ализуeтcя прочная связь. Микроструктура ПЛПД, наблюдаемая с помощью сканирующего элект- ронного микроскопа, отличается высокой одно- родностью (рис. 3, д). Это указывает на то, что во II режиме полностью реализованы условия де- формирования, характерные для наноматериалов. Высокие напряжения и соответственно высокие скорости деформации определили потерю рота- ционной устойчивости, обусловленную резким снижением сопротивления поворотам фрагментов размером 30 мкм друг относительно друга. Ско- рость деформации в используемых режимах пре- восходит 107 с–1. Очевидно, что при скорости де- формации ε⋅ ≈ 107 с–1 проявление нанокристалли- ческих свойств обнаруживается у материала с раз- мером зерна 30 мкм. При этом в условиях II режима в крупнозер- нистом материале, где процесс деформирования осуществляется дислокационным (сдвиговым) ме- ханизмом, происходит образование расплавов на контактной границе и снижение прочности сое- динения. В заключение следует отметить, что условием получения прочного соединения в области ниж- ней границы сварки взрывом является создание зоны интенсивной пластической деформации с полосой локализации вдоль границы соединения. Механизмы деформации, характер эволюции микроструктуры при больших высокоскоростных Рис. 3. Микроструктуры ( 70) образцов, выполненных сва- ркой взрывом, в области нижней границы V0 min: а, б — I (а — σв = 230 МПа; d = 300 мкм; б — σв = 50 МПа; d = 30 мкм); в, г — II режим (в — σв = 90 МПа; d = 300 мкм; г — σв = 250 МПа; d = 30 мкм); д — ПЛПД в зоне образования связи 11/2009 17 деформациях и определяемые ими критические деформации εкр зарождения ПЛПД существенно за- висят от размера исходного зерна. Установленная зависимость для εкp зарождения ПЛПД в крупно- зернистом материале от фактора Шмида в конк- ретных зернах показывает определяющую роль дис- локационного механизма деформирования. Зарож- дение ПЛПД в крупнозернистом материале связано с потерей сдвиговой устойчивости материала с уве- личением деформации. Существует некоторый критический размер зерна dкр, начиная с которого основным механиз- мом высокоскоростного деформирования стано- вится проскальзывание по границам зерен, как и в нанокристаллических материалах. Показана идентичность типов деформаций при коллапсе ТСЦ и в зоне интенсивной пластической деформации при сварке взрывом. Это расширило диапазон исследуемых скоростей деформирова- ния ε⋅ и позволило показать, что величина dкр за- висит от ε⋅. Установлено, что образование ПЛПД при взрывном коллапсе ТСЦ в мелкозернистом материале происходит в результате потери рота- ционной устойчивости при ε⋅ ≈ 104…105 с–1 в мес- тах, где размер фрагментов d = 3…5 мкм. При сварке взрывом материала с размером зерна d ≤ ≤ 50 мкм образование ПЛПД в результате потери ротационной устойчивости происходит при ε⋅ = = 33⋅106 с–1 (ε⋅ > 107 c–1). Закономерности появления неустойчивости пластического течения в виде ПЛПД для ТСЦ в определенной степени позволяют управлять вы- бором параметров при сварке взрывом. Очевидно, что пороговое значение размера зе- рен перехода материала в нанокристаллическое состояние при сварке взрывом зависит от ско- рости точки контакта, которая определяет ско- рость деформации в зоне соударения (ε⋅ = vк/R). Такие взаимосвязанные параметры, как ско- рость точки контакта vк и угол соударения γ при сварке взрывом разнозернистых материалов, оп- ределяются изменением механизма деформации образования ПЛПД. 1. Седых В. С. Классификация, оценка и связь основных параметров сварки взрывом // Сварка взрывом и свойс- тва сварных соединений: Межвуз. сб. науч. тр. — Вол- гоград: ВолгПИ, 1985. — С. 31–30. 2. Лысак В. И., Кузьмин С. В. Сварка взрывом. — М.: Ма- шиностроение, 2005. — 544 с. 3. Oberg A., Martensoon N., Shweitz J. A. Fundamental aspeсts of formation and stability of explosive welds // Metallurgical Trans. A. — 1985. — 16. — P. 841–851. 4. Дерибас А. А., Захаренко И. Д. О поверхностных эффек- тах при косых соударениях металлических пластин // Физ. горения и взрыва. — 1973. — 10, № 3. — С. 409–423. 5. Захаренко И. Д. О необходимых условиях сварки взры- вом // Там же. — 1979. — 8, № 3. — С. 422–428. 6. Бондарь М. П., Оголихин В. М. О пластической дефор- мации в зоне соединения при сварке взрывом // Там же. — 1985. — 21, № 2. — С. 147–151. 7. Бондарь М. П. Тип локализации пластической дефор- мации на контактах, определяющий образование связи // Там же. — 1995. — 31, № 5. — С. 122–128. 8. Бондарь М. П., Нестеренко В. Ф. Деформация на кон- тактах и критерий образования соединений при импуль- сных воздействиях // Там же. — 1991. — 27, № 3. — С. 103–117. 9. Нестеренко В. Ф., Бондарь М. П. Локализация дефор- мации при схлопывании толстостенного цилиндра // Там же. — 1994. — 30, № 4. — С. 99–111. 10. Бондарь М. П., Мержиевский Л. А. Эволюция микрост- руктуры металла и условия локализации деформаций при высокоскоростном нагружении // Там же. — 2006. — 42, № 3. — С. 121–131. 11. Особенности микроструктуры и механизмы формирова- ния субмикрокристаллической меди, полученной мето- дами интенсивной пластической деформации / А. Н. Тю- менцев, И. А. Дитенберг, Ю. П. Пинжин и др. // Физ. металлов и металловедение. — 2003. — 96, № 4. — С. 33–43. 12. Gleiter Н. Materials with ultrafine grain size // Proc. second Riso intern. symp. on metallurgy and materials sci. / Eds N. Hansen, T. Leffers, H. Lilholt. — Roskilde, Denmark, 1981. — Р. 15–21. The necessary condition for providing a strong joint between the bodies in a region of the lower limit of explosion welding is formation of a zone of intensive plastic deformation with a localisation band along the joint interface. The mechanisms of formation of the plastic deformation localisation bands (PDLB) under high-velocity loading depend upon the grain size of initial materials. It is shown that initiation of PDLB in a coarse-grained material occurs at ε = 0,2...0,3 and is related to a loss of shear stability. There is certain critical grain size dcr, starting from which the prevailing deformation mechanism is slipping along the grain boundaries, like in a nanocrystalline material. Being a result of rotation instability, in a fine-grained material PDLBs are formed at high velocities and deformations equal to ε⋅ > 104s and ε ≥ 2. Поступила в редакцию 15.06.2009 18 11/2009

Влияние механизма деформации в зоне соударения пар материалов на выбор оптимальных параметров сварки взрывом

Institution

Ähnliche Einträge