Стадийность «истинных» диаграмм нагружения

Получены харктеристики диаграмм нагружения поликристаллов α–Fe, сплавов ВТ1-0 и ВТ-6 с субмикрокристаллической (СМК) структурой, а также поликристаллов Al+5%Mg и Al+10% Al₂O₃ с хорошо выраженным эффектом прерывистой текучести, с учётом формоизменения образца в зоне формирования шейки перед разрушени...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2011
Автори:	Дерюгин, Е.Е., Суворов, Б.И.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2011
Назва видання:	Вопросы атомной науки и техники
Теми:	Механизмы деформации и разрушения твердых тел
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/111405
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Стадийность «истинных» диаграмм нагружения / Е.Е. Дерюгин, Б.И. Суворов // Вопросы атомной науки и техники. — 2011. — № 4. — С. 94-99. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-111405
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1114052017-01-10T03:05:05Z Стадийность «истинных» диаграмм нагружения Дерюгин, Е.Е. Суворов, Б.И. Механизмы деформации и разрушения твердых тел Получены харктеристики диаграмм нагружения поликристаллов α–Fe, сплавов ВТ1-0 и ВТ-6 с субмикрокристаллической (СМК) структурой, а также поликристаллов Al+5%Mg и Al+10% Al₂O₃ с хорошо выраженным эффектом прерывистой текучести, с учётом формоизменения образца в зоне формирования шейки перед разрушением. Предложен способ измерения локальной степени пластической деформации в зоне минимального сечения образца. Показано, что для выяснения стадийности процесса деформационного упрочнения материала в процессе нагружения принципиально важен учёт локализации пластической деформации в шейке перед разрушением материала. Отримано харктеристики діаграм навантаження полікристалів α-Fe, сплавів ВТ1-0 і ВТ-6 з субмiкрокристалічною (СМК) структурою, а також полікристалів Al+5% Mg і Al+10% Al₂O₃ з добре вираженим ефектом переривчастої текучості, з урахуванням формозміни зразка в зоні формування шийки перед руйнуванням. Запропоновано спосіб вимірювання ступеня пластичної деформації в локальній зоні мінімального перерізу зразка. Показано, що для з'ясування стадійності процесу деформаційного зміцнення матеріалу в процесі навантаження принципово важливий облік локалізації пластичної деформації в локальному об'ємі зразка на стадії формування шийки перед руйнуванням матеріалу. Characteristics of the loading diagrams for polycrystalline α-Fe, alloys BT-1 and BT-6 with submicrocrystalline (SMC) structure, as well as polycrystalline Al+5% Mg and Al+10% Al₂O₃ with a pronounced effect of intermittent flow, were obtained, taking into account the deformation of the sample in zone of the neck formation before the fraction. The method for measuring the degree of plastic deformation in the local zone of minimum cross-section was offered. It is shown that for determination the stages of strain hardening material during loading is fundamentally important the consideration of plastic strain localization in the local volume of the sample at the stage forming the neck before the fracture of the material. 2011 Article Стадийность «истинных» диаграмм нагружения / Е.Е. Дерюгин, Б.И. Суворов // Вопросы атомной науки и техники. — 2011. — № 4. — С. 94-99. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 1562-6016 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/111405 539.3:51(075.8) ru Вопросы атомной науки и техники Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Механизмы деформации и разрушения твердых тел Механизмы деформации и разрушения твердых тел
spellingShingle	Механизмы деформации и разрушения твердых тел Механизмы деформации и разрушения твердых тел Дерюгин, Е.Е. Суворов, Б.И. Стадийность «истинных» диаграмм нагружения Вопросы атомной науки и техники
description	Получены харктеристики диаграмм нагружения поликристаллов α–Fe, сплавов ВТ1-0 и ВТ-6 с субмикрокристаллической (СМК) структурой, а также поликристаллов Al+5%Mg и Al+10% Al₂O₃ с хорошо выраженным эффектом прерывистой текучести, с учётом формоизменения образца в зоне формирования шейки перед разрушением. Предложен способ измерения локальной степени пластической деформации в зоне минимального сечения образца. Показано, что для выяснения стадийности процесса деформационного упрочнения материала в процессе нагружения принципиально важен учёт локализации пластической деформации в шейке перед разрушением материала.
format	Article
author	Дерюгин, Е.Е. Суворов, Б.И.
author_facet	Дерюгин, Е.Е. Суворов, Б.И.
author_sort	Дерюгин, Е.Е.
title	Стадийность «истинных» диаграмм нагружения
title_short	Стадийность «истинных» диаграмм нагружения
title_full	Стадийность «истинных» диаграмм нагружения
title_fullStr	Стадийность «истинных» диаграмм нагружения
title_full_unstemmed	Стадийность «истинных» диаграмм нагружения
title_sort	стадийность «истинных» диаграмм нагружения
publisher	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
publishDate	2011
topic_facet	Механизмы деформации и разрушения твердых тел
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/111405
citation_txt	Стадийность «истинных» диаграмм нагружения / Е.Е. Дерюгин, Б.И. Суворов // Вопросы атомной науки и техники. — 2011. — № 4. — С. 94-99. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.
series	Вопросы атомной науки и техники
work_keys_str_mv	AT derûginee stadijnostʹistinnyhdiagrammnagruženiâ AT suvorovbi stadijnostʹistinnyhdiagrammnagruženiâ
first_indexed	2025-07-08T02:08:02Z
last_indexed	2025-07-08T02:08:02Z
_version_	1837042752866484224
fulltext	УДК 539.3:51(075.8) СТАДИЙНОСТЬ «ИСТИННЫХ» ДИАГРАММ НАГРУЖЕНИЯ Е.Е. Дерюгин, Б.И. Суворов Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск, Россия E-mail: dee@ispms.tsc.ru, тел. (3822)28-68-30 Получены харктеристики диаграмм нагружения поликристаллов α–Fe, сплавов ВТ1-0 и ВТ-6 с субмик- рокристаллической (СМК) структурой, а также поликристаллов Al+5%Mg и Al+10%Al2O3 с хорошо выра- женным эффектом прерывистой текучести, с учётом формоизменения образца в зоне формирования шейки перед разрушением. Предложен способ измерения локальной степени пластической деформации в зоне минимального сечения образца. Показано, что для выяснения стадийности процесса деформационного упрочнения материала в процессе нагружения принципиально важен учёт локализации пластической деформации в шейке перед разрушением материала. 1. ВВЕДЕНИЕ Традиционные методы расшифровки экспери- ментальных диаграмм нагружения дают весьма при- ближённое представление о действительных зако- номерностях и механизмах пластической деформа- ции в локальных объёмах материала. Особенно ак- туальной в механике деформируемого твёрдого тела является проблема расчёта зависимости «напряже- ние-деформация» для материала на стадии предраз- рушения, когда возникает и развивается процесс макролокализации пластической деформации в шейке образца [1]. В зоне минимального сечения образца материал испытывает наиболее интенсив- ную пластическую деформацию и доводится до раз- рушения. Для выяснения физических механизмов пластической деформации и разрушения материалов принципиальную важность представляет проблема получения кривых «напряжение-деформация», ха- рактеризующих механическое поведение материала в зоне образца, где в процессе нагружения форми- руется шейка и происходит разрушение [2-4]. В данной работе представлены результаты по- строения таких кривых «напряжение-деформация» на примере ряда поликристаллов по данным изме- рений локальной степени пластической деформации в зоне минимального сечения плоского образца при растяжении, проводимых с использованием воз- можностей оптико-телевизионной системы. 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ И МАТЕРИАЛЫ Испытанию подвергались поликристаллы мало- углеродистой стали (α-Fe) с размером зёрен 20 мкм, технический титан ВТ1-0 и высокопрочный сплав ВТ-6 с субмикрокристаллической структурой, кото- рые были получены методом ручьевой прокатки, со средним размером зёрен 200 нм, сплавы Al+5%Mg и Al+10%Al2O3 с хорошо выраженным эффектом пре- рывистой текучести и размером зёрен в пределах 40…60 мкм. Выбор материалов обусловлен тем, что в данных сплавах происходит вязкое разрушение материала с образованием чётко выраженной шей- ки. Образцы размером рабочей части 18×4×1,5 мм испытывали на растяжение по схеме, приведенной на рис. 1. Захват представляет собой систему из двух стержней, на которые опираются плечики плоского образца в виде двойной лопаточки. Рис. 1. Схема испытания образца на растяжение Растяжение проводили на установке типа ИМАШ при комнатной температуре со скоростью движения захватов в ненагруженном состоянии v0 = 0,75 мкм/с. 3. ПЕРЕСТРОЙКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДИАГРАММ «НАГРУЗКА-УДЛИНЕНИЕ» В ДИАГРАММЫ «НАПРЯЖЕНИЕ-ДЕФОРМАЦИЯ» В экспериментах, как правило, в определённом масштабе записывается график зависимости между растягивающей нагрузкой F и удлинением образца Δl. Данную диаграмму F-Δl обычно перестраивают в условную диаграмму «напряжение-деформация». Условное напряжение σусл получают делением зна- чений растягивающей силы F на первоначальную площадь поперечного сечения образца S0: σусл = F/S0. (1) Условная деформация εусл определяется делени- ем удлинения Δl на первоначальную рабочую длину образца l0: εусл = Δl/l0. (2) Зависимость «напряжение-деформация» в таком случае качественно не отличается от машинной кривой «нагрузка-удлинение». На рис. 2 кривая 1 является условной кривой «напряжение-деформа- ция» для поликристаллов α-Fe, полученной в наших экспериментах согласно уравнению (2). По услов- ной диаграмме нагружения обычно определяются табличные механические характеристики стандарт- ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2011. №4. 94 Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (98), с. 94-99. ного образца, в том числе и временное сопротивле- ние образца . max услВ σσ = Для фундаментальных исследований, пресле- дующих цель определения механизмов пластиче- ской деформации, важно, как можно точнее, описать «истинную» диаграмму «напряжение-деформация», которая соответствует материалу, испытавшему все стадии развития пластической деформации от нача- ла нагружения до его разрушения. В первом при- ближении при расчёте напряжения течения учиты- вают прежде всего уменьшение поперечного сече- ния в процессе нагружения материала, предполагая, что образец в рабочей части деформируется в мак- роскопическом масштабе однородно. При этом те- кущее значение поперечного сечения образца S, как правило, определяют из условия постоянства объёма V0 = S0l0 = const при пластическом формоизменении материала. Если относительное увеличение длины рабочей части образца в произвольный момент вре- мени равно εусл = Δl/l0, то при этом условии выпол- няется равенство S0l0 = Sl0(1 + εусл), где S определяет текущее значение поперечного сечения образца. Отсюда находим S = S0/(1+ εусл). (3) Уточнённое напряжение течения σ* тогда будет σ* = F/S = F(1+ εусл)/S0. (4) Очевидно, что кривая σ− εусл, рассчитанная с учётом уравнения (4), будет лежать выше условной диаграммы нагружения (см. кривую 2 на рис. 2). С увеличением пластической деформации разница σ − σусл увеличивается. Для α–Fe максимальное значение напряжения σmax отличается от σВ уже на 40 %. При этом σmax на кривой 2 приходится на более высокую степень пластической деформации. В опытах на растяжение часто используют дру- гое определение степени пластической деформации с учётом того, что в процессе нагружения наблюда- ется непрерывное увеличение рабочей длины образ- ца. На стадии однородной макропластической де- формации такой учёт не представляет особых за- труднений. За бесконечно малый промежуток вре- мени dt элементарное приращение деформации dε = dl/l, (5) где l − текущее значение рабочей длины образца. Полная деформация ε* определяется интегрирова- нием выражения (5) от l0 до l = l0 + Δl: ε* = ∫ Δ+ ll l l dl 0 0 = 0 0ln l ll Δ+ = ln(1+ εусл). (6) Отличия численных значений ε* и εусл видны при сравнении соответственно кривых 3 и 2 на рис. 2. Видно, что всегда ε* < εусл. Отличие ε* от εусл при малых степенях пластической деформации незначи- тельное, но разница εусл− ε* увеличивается по мере нагружения и становится заметной уже при ε > 0,1%. В момент разрушения для α–Fe эта разни- ца составляет 14 %. Следует отметить, что перестройка диаграмм на- гружения согласно условию (4) или (6) не имеет принципиального значения, поскольку качествен- ный вид кривых 2 и 3 при этом не изменяется, изме- няется только шкала измерения деформации. При вязком разрушении, по крайней мере до максимальной нагрузки Fmax, принимают, что в мак- роскопическом масштабе деформация протекает однородно по всему объёму рабочей части образца. Для получения диаграммы, соответствующей в пре- делах ошибки эксперимента «истинной» диаграмме «напряжение-деформация», в уравнении (4) вместо εусл надо использовать значение пластической де- формации εэксп, полученное при экспериментальном измерении степени пластической деформации в зоне формирования шейки (в зоне минимального сечения образца). Рис. 2. Кривые σ − ε поликристаллического α-Fe, рассчитанные согласно уравнению (1) (кривая 1), уравнению (4) (кривая 2) и уравнению (6) (кривая 3) Ниже описан способ измерения локальной сте- пени пластической деформации εэксп в зоне форми- рования шейки с использованием возможностей оптико-телевизионной системы. «Истинные» диа- граммы «напряжение-деформация» строили соглас- но уравнению σ = F/S = F(1+ εэксп)/S0. (7) Рассмотрим способ измерения локальной степе- ни пластической деформации с помощью оптико- телевизионной системы более подробно на примере поликристаллов α-Fe. Сначала получали последова- тельность профилей лицевой поверхности образца по компьютерным изображениям, фиксируемым через каждые 3 с в процессе растяжения. Рис. 3 ил- люстрирует изменение ширины образца в зоне фор- мирования шейки в α-Fe. В ходе пластической де- формации на контурах фиксируются довольно ус- тойчивые неровности, которые играют роль естест- венных отметок. По смещениям двух близко распо- ложенных отметок относительно друг друга в об- ласти минимального сечения образца определяли приращение степени пластической деформации. На рис. 4 изображена последовательность конту- ров края образца, изменяющихся по мере деформа- ции до разрушения, в зоне минимального сечения. 95 Контуры располагали так, чтобы одна из отметок ложилась на вертикальную линию. Рис. 3. Изменение ширины плоского образца α-Fe в ходе формирования шейки Рис. 4. Определение смещений по траекториям отметок на контурах образца α-Fe Подобные измерения проведены для всех иссле- дованных материалов. Из приведенного рис. 4 видно, что по мере фор- мирования шейки смещения отметок относительно друг друга происходят в ускоряющемся (нелиней- ном) режиме. Каждому смещению соответствует приращение определённой степени пластической деформации. Напряжение в минимальном сечении вычисляли по уравнению (7). Следует учитывать тот факт, что чем меньше расстояние между отметками, тем больше будет расчётная степень пластической деформации. Однако при уменьшении расстояния между отметками теряется точность измерения смещения. Расстояние между выбранными отметка- ми при измерении в процессе растяжения менялось от 0,4 до 0,9 мм. Зона формирования шейки состав- ляла не менее 5 мм на рабочей длине образца, рав- ной 18 мм. Интервал 0,4 мм достаточно мал, и в нём можно считать макропластическую деформацию однородной. Для более точных расчётов, конечно, надо учитывать неоднородность пластической де- формации и в минимальном сечении образца. 4. РЕЗУЛЬТАТЫ 4.1. АРМКО-ЖЕЛЕЗО При используемой схеме нагружения типичная зависимость условной кривой «напряжение- деформация» для армко-железа согласно уравнени- ям (1) и (2) на рис. 5 представлена кривой 1. Наблю- дается характерный для этого материала сильно вы- раженный «зуб» и площадка текучести [5, 6]. Инте- ресно отметить, что отклонение кривой σ−ε от пря- мой упругой деформации фиксируется при внешнем напряжении σ0 ≈ 200 MПa, которое существенно ниже уровня внешнего напряжения, соответствую- щего не только верхнему пределу текучести σверх ≈ 250 MПa. Высота «зуба» текучести от образца к об- разцу при использованной схеме нагружения (см. рис. 2) характеризуется высоким значением Δσ 330 MПa, но и площадке текучести σН ≈ ± ия ≈ (78 3) MПa. Учёт изменения сечен в среднем по рабочей части образца изменяет количественные характеристики кривой «напряжение-деформация», не изменяя качественного вида (см. рис. 2, кривая 2). Рис. 5. Кривые σ − ε для α-Fe, рассчитанные с ) Крив в ми- ни едела текучести «ис- тин е разрушения пр мме не наблюдается уча напряжения течения. огласно уравнению (1) (кривая 1), уравнению (4 (кривая 2) и уравнению (7) (кривая 3) ая 3 на рис. 5 относится к материалу мальном сечении образца, который испытал пла- стическую деформацию до разрушения. Видно, что кривая «напряжение-деформация» в результате уточнения претерпела существенные качественные и количественные изменения. 1. Начиная с верхнего пр ное» (уточнённое) напряжение течения материа- ла становится выше по сравнению с тем, которое предсказывает инженерная обработка измеренной экспериментально зависимости «нагрузка-удлине- ние» образца. По мере нагружения это отличие рез- ко увеличивается. Предел прочности материала в зоне разрушения оказывается в 1,5 раза выше, чем временное сопротивление образца σВ. 2. Пластичность материала в зон евышает 120 %, что в 2,5 раза больше максималь- ного значения пластической деформации, опреде- ляемой по кривой 1 на рис. 5. 3. На уточненной диагра стка падающего напряжения. Происходит непре- рывное деформационное упрочнение материала. Представление полученной зависимости σ − ε в ко- ординатах σ − (ε − εplate)1/2 (рис. 6) свидетельствует о том, что за площадкой текучести упрочнение разви- вается по параболическому закону до очень высокой степени пластической деформации (до 60 %). На кривой 1 (см. рис. 6) это соответствует моменту су- щественного уменьшения внешней нагрузки. Уп- рочнение материала протекает до определённого предела. Начиная с ε ≈ 60 % коэффициент упрочне- ния быстро уменьшается, и далее накопление пла- стической деформации уже не требует увеличения 96 Рис. 6. Зависимость σ − (ε − εplate)1/2 для α-Fe, ра 4. Типичная вой «напря- же и д ссчитанная с учётом локализации пластической деформации в зоне шейки 2. СПЛАВЫ ВТ-6 И ВТ1-0 С СМК-СТРУКТУРОЙ зависимость условной кри ние-деформация» для высокопрочного сплава ВТ-6 приведена на р с. 7, кривая 1. Характерными особенностями кривых нагружения субмикрокри- сталлических материалов, полученных методами интенсивной пластической еформации (ИПД), яв- ляются низкая пластичность, высокая прочность и наличие продолжительной стадии падающего внеш- него приложенного напряжения [3, 4]. Этому усло- вию удовлетворяет и сплав ВТ-6. Cтепень пластиче- ской деформации, соответствующая пределу проч- ности испытуемого образца, не превышает 5 % (см. рис. 7, кривые 1 и 2). «Истинная» кривая σ − ε представлена на рис. 7 под номером 3. Рис. 7. Кривые σ − ε для СМК-сплава ВТ-6, рас ), Как и в результате уто очности образц отсутствует стадия пад деформация в минимальном сечении достигает значения, на порядок превы- ша териала ВТ1-0 (рис. 8). считанные согласно уравнению (1) (кривая 1 уравнению (4) (кривая 2) и уравнению (7) (кривая 3) случае α–Fe, видно, что в чнения кривая 3 существенно (качественно и количественно) отличается от кривых 1 и 2. 1. С момента достижения предела пр а напряжение в минимальном сечении не ис- пытывает значительного деформационного упроч- нения до момента разрушения. 2. На кривой нагружения ающего напряжения. 3. Пластическая ющего измеренное до момента достижения вре- менного сопротивления σВ (48 % по сравнению с 5 %). Аналогичные закономерности наблюдаются и для ма Рис. 8. Кривые σ − ε для СМК-сплава ВТ1-0, рассчитанные согласно уравнению (1) (кривая 1), ура 3) м раз внению (4) (кривая 2) и уравнению (7) (кривая Некоторые отличия в поведении кривой 3 СМК атериалов ВТ1-0 и ВТ-6, по-видимому, связаны с личным характером локализации пластической деформации на стадии предразрушения. В случае ВТ1-0 шейка формируется в результате накопления пластической деформации в двух макрополосах ло- кализованного сдвига в сопряжённых направлениях максимальных скалывающих напряжений (рис. 9). Рис. 9. Формирование шейки в СМК-сплаве ВТ1-0 - м мак В сплаве ВТ-6 локализация пластической дефор ации развивается иначе. Формируется только одна рополоса локализованного сдвига под углом 60º к оси растяжения (рис. 10). Рис. 10. Формирование шейки в СМК-сплаве ВТ-6 - м 110 Следует отметить, что в СМК-состоянии макси альные напряжения в сплавах ВТ1-0 и ВТ-6 равны 0 и 1200 МПа соответственно, т. е. мало отлича- ются друг от друга. В крупнокристаллическом со- стоянии временные сопротивления σB этих сплавов – 450 и 750 МПа, т. е. отличаются друг от друга су- щественно [4]. B 97 4.3. СПЛАВЫ С ЭФФЕКТОМ ПРЕРЫВИСТОЙ ТЕКУЧЕСТИ 10 2 3 Применение развиваемой методики к сплаву Al + %Al O с хорошо выраженным эффектом преры- вистой текучести выявило следующее (рис. 11): зна- чения пластичности и прочности материала в этом случае получаются выше, нет стадии падающего напряжения, и на стадии предразрушения накопле- ние пластической деформации происходит без за- метного изменения внешнего приложенного напря- жения. На этом уровне прекращается действие ме- ханизма прерывистой текучести. Рис. 11. Кривые σ − ε сплава Al+10%Al2O3, рассчитанные согласно уравнению (1) (кривая 1), В сплаве е тенденции выражены зн ичность ма- уравнению (4) (кривая 2) и уравнению (7) (кривая 3) Al+5%Mg указанные выш ачительно сильнее. Пласт териала в зоне формирования шейки составляет бо- лее 60 % по сравнению с 24 % для условной диа- граммы σ − ε. Прочность в момент разрушения 355 МПа, что на 60 % выше временного сопротив- ления σВ = 220 МПа. Однако в отличие от сплава Al+5%Mg здесь до самого момента разрушения не прекращается, а наоборот, усиливается действие механизма прерывистой текучести. При этом про- должается непрерывное деформационное упрочне- ние материала (рис. 12). Рис. 12. Кривые σ − ε сплава Al+5%Mg, полученные без учёта (1) В р полу- чены ха груже- ния ой, а так ствуют о том, что в пр рмацион- о и с учётом локализации деформации в шейке образца (2) 5. ОБСУЖДЕНИЕ И ВЫВОДЫ езультате проведенных исследований рктеристики «истинных» диаграмм на поликристаллов α-Fe, ВТ1-0 и ВТ-6 с СМК- структурой, а также поликристаллов Al+10%Al2O3 и Al+5%Mg с хорошо выраженным эффектом преры- вистой текучести. Предложен способ измерения степени пластической деформации в локальной зоне формирования шейки образца. Расчёты показали, что без построения «истинных» диаграмм нагруже- ния материала в локальном объёме (в зоне мини- мального сечения образца), где данный материал испытывает все стадии накопления пластической деформации и доводится до разрушения, вопрос о стадийности процессов пластической деформации и механизмах деформационного упрочнения данного материала не может быть выяснен однозначно. Действительные диаграммы нагружения поли- кристаллов α-Fe, ВТ1-0 и ВТ-6 с СМК-структур же поликристаллов Al+10%Al2O3 показывают, что в процессе нагружения материал достигает пре- дельного значения упрочнения, который и опреде- ляет уровень напряжения разрушения данного мате- риала. Критическое значение внешнего напряжения, после которого существенного дальнейшего упроч- нения материала не происходит, и максимальная величина пластической деформации могут быть ис- пользованы в качестве критериев, определяющих состояние материала на стадии предразрушения. Стадийность развития процессов пластической де- формации, обсуждаемая в научной литературе, как правило, опирается на базу данных кривых σ − ε без учёта локализации пластической деформации в ми- нимальном сечении образца [7]. Поэтому корреля- ция стадий развития субструктур со стадиями кри- вых нагружения не может считаться достаточно полной без учёта геометрического изменения фор- мы в зоне образования шейки. Данные о деформационном упрочнении α-Fe и сплава Al+10%Al2O3 свидетель оцессе нагружения материал упрочняется до оп- ределённого предела, и дальнейшего существенного деформационного упрочнения материала не проис- ходит. В этих поликристаллах достижению предель- ного значения упрочнения предшествует продолжи- тельная стадия деформационного упрочнения, раз- вивающегося по параболическому закону. В случае СМК сплавов ВТ-6 и ВТ1-0 после дос- тижения предела прочности образца дефо н е упрочнение материала отсутствует вплоть до разрушения. Этот факт свидетельствует о том, что в процессе ИПД данные материалы уже до испытания были в состоянии предельного деформационного упрочнения. Незначительная степень макропласти- ческой деформации (~ 5 %), предшествующая дос- тижению уровня уже существующего до испытания деформационного упрочнения материала, обуслов- лена тем, что под действием внешнего приложенно- го напряжения растяжения происходит перераспре- деление внутренних напряжений в исходном мате- риале, предварительно испытавшем ИПД, что и оп- ределяет незначительную величину пластической 98 деформации образца до момента достижения преде- ла прочности. В сплаве Al+5%Mg «истинные» кривые σ − ε хорошо выявляют 4 стадии деформационного уп- оч яется в виде площадки текучести, на ко- тор нного упрочнения; параболическому закону; фо ния исследованных материа- лов разупрочнения на ста- дии . Деформационно зрушение поли- кристалличес ред. Трефило- Статья поступила в редакцию 15.06.2011 г. 2. Т.М. Полетика, А.П. Пшеничников. Нелинейный характер локализации деформации в ГПУ- сплавах циркония // ЖТФ. 2009, т.79, №3, с. 54- 58. 3. А.В. Панин, А.А. Сон, Ю.Ф. Иванов, В.И. Копы- лов. Особенности локализации и стадийность пластической деформации субмикрокристалли- ческого армко-железа с полосовой фрагментиро- ванной субструктурой // Физическая мезомеха- ника (7). 2004, №3, с. 5-16. р нения: - 1-я стадия – стадия лёгкого скольжения, кото- рая проявл ой прерывистая текучесть протекает при посто- янном в среднем внешнем приложенном напряже- нии; - 2-я стадия – стадия высокого линейного дефор- мацио 4. Л.С. Деревягина, В.Е. Панин, А. Гордиенко. Са- моорганизация пластических сдвигов в макропо- лосах локализованной деформации в шейке вы- сокопрочных поликристаллов и ее роль в разру- шении материалов // Физическая мезомеханика (10). 2007, №4, с. 59-71. - 3-я стадия – стадия деформационного упрочне- ния, уменьшающегося по - 4-я стадия – линейная стадия деформационного упрочнения с малым значением коэффициента де- 5. А.Х. Коттрелл. Прерывистая текучесть // Структура и механические свойства металлов. М.: «Металлургия», 1967, с. 210-224. рмационного упрочнения по сравнению с тако- вым на второй стадии. Выявленные закономерности и отличия в пове- дении кривых нагруже 6. А.Х. Крюссар. Новые концепции о пределе теку- чести в железе и малоуглеродистой стали // Структура и механические свойства металлов. М.: «Металлургия», 1967, с. 276-286. вполне корректно можно объяснить на основе подходов физической мезомеханики и неравновес- ной термодинамики [8, 9]. В исследованных материалах не обнаружены признаки деформационного 7. Н.А. Конева. Природа стадийности пластической деформации // Соросовский образовательный журнал. 1998, №10, с. 100-105. предразрушения, которые отмечаются в некото- рых работах [10]. Наоборот, можно предположить, что на самом деле в испытанных материалах имеет место дополнительно слабое деформационное уп- рочнение, если учесть, что пластическая деформа- ция максимальна в центре шейки [4]. В данной ра- боте расчеты проводились в приближении однород- ного распределения макропластической деформации в минимальном поперечном сечении образца. ЛИТЕРАТУРА 8. В.Е. Панин, В.Е. Егорушкин. Физическая мезо- механика и неравновесная термодинамика как методологическая основа наноматериаловедения // Физическая мезомеханика. 2009, №4, с. 7-26. 9. В.Е. Панин, В.Е. Егорушкин. Неравновесная термодинамика деформируемого твёрдого тела как многоуровневой системы // Физическая ме- зомеханика (11). 2008, №2, с. 9-30. 10. В.Е. Панин, Е.Е. Дерюгин. Самоорганизация по- лос локализованного сдвига и фазовые волны переключения в поликристаллах // Физическая мезомеханика (2). 1999, №1-2, с. 77-87. е упрочнение и ра ких металлов / Под 1 ва В.И. Киев: «Наукова думка», 1987, 248 с. СТАДІЙНІСТЬ «СПРАВЖНІХ» ДІАГРАМ НАВАНТАЖЕННЯ Є.Є. Дерюгін, Б.І. Суворов Отримано ха 0 і ВТ-6 з рктеристики діаграм навантаження полікристалів α-Fe, сплавів ВТ1- субмiкрокристалічною (СМК) структуро +5% Mg і Al+10% Al O з добре вира-ю, а також полікристалів Al 2 3 же тним ефектом переривчастої екучості, з урахуванням формозміни зразка в зоні формування шийки перед руйнуванням. Запропоновано спосіб вимірювання ступеня пластичної деформації в локальній зоні мінімального перерізу зразка. Показано, що для з'ясування стадійності процесу деформаційного зміцнення матеріалу в процесі навантаження принципово важливий облік локалізації пластичної деформації в локаль- ному об'ємі зразка на стадії формування шийки перед руйнуванням матеріалу STAGES OF THE “ACTUAL” LOADING DIAGRAM Characteristics of the Ye.Ye. Deryugin, B.I. Suvorov loading diagrams for polycrystalline α-Fe, alloys BT-1 and BT-6 T submicrocrystalline (SMC) structure, as well as polycrystallin with a pronounced effect of intermittent with e Al+5% Mg and Al+10% Al2O3 flow, were obtained, taking into account the deformation of the sample in zone of the neck formation before the fraction. The method for measuring the degree of plastic deformation in the local zone of minimum cross-section was offered. It is shown that for determination the stages of strain hardening material during loading is fundamen- tally important the consideration of plastic strain localization in the local volume of the sample at the stage forming the neck before the fracture of the material. 99

Стадийность «истинных» диаграмм нагружения

Репозитарії

Схожі ресурси