Пошкоджуваність та структурна неоднорідність титанового сплаву ВТ14 при циклічному навантажуванні

На основі статистичного аналізу фізико-механічних характеристик поверхневого шару зразків титанового сплаву ВТ14, отриманих акустичним методом, виявлено особливості кінетичних залежностей емпіричного параметра, пов’язаного зі структурною неоднорідністю металу. Це дозволяє визначати характерні мом...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2003
Автори:	Писаренко, Г.Г., Войналович, О.В., Голованьов, Ю.М., Васинюк, І.М.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України 2003
Назва видання:	Проблемы прочности
Теми:	Научно-технический раздел
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/47021
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:	Пошкоджуваність та структурна неоднорідність титанового сплаву ВТ14 при циклічному навантажуванні / Г.Г. Писаренко, О.В. Войналович, Ю.М. Голованьов, І.М. Васинюк // Проблемы прочности. — 2003. — № 6. — С. 75-84. — Бібліогр.: 19 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-47021
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-470212013-07-08T19:12:51Z Пошкоджуваність та структурна неоднорідність титанового сплаву ВТ14 при циклічному навантажуванні Писаренко, Г.Г. Войналович, О.В. Голованьов, Ю.М. Васинюк, І.М. Научно-технический раздел На основі статистичного аналізу фізико-механічних характеристик поверхневого шару зразків титанового сплаву ВТ14, отриманих акустичним методом, виявлено особливості кінетичних залежностей емпіричного параметра, пов’язаного зі структурною неоднорідністю металу. Це дозволяє визначати характерні моменти процесу утомного пошкоджування. На основе статистического анализа физико-механических характеристик поверхностного слоя образцов титанового сплава ВТ14, полученных акустическим методом, выявлены особенности кинетических зависимостей эмпирического параметра, связанного со структурной неоднородностью металла. Это позволяет определять характерные моменты процесса усталостного повреждения. The statistic analysis of physic-mechanical characteristics of the surface layer of VT14 titanium alloy specimens, obtained by the acoustic method, revealed special features of kinetic dependences of the empirical parameter which relates to structural heterogeneity of metal. This makes it possible to define regularities of fatigue fracture process. 2003 Article Пошкоджуваність та структурна неоднорідність титанового сплаву ВТ14 при циклічному навантажуванні / Г.Г. Писаренко, О.В. Войналович, Ю.М. Голованьов, І.М. Васинюк // Проблемы прочности. — 2003. — № 6. — С. 75-84. — Бібліогр.: 19 назв. — укр. 0556-171X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/47021 621.921 uk Проблемы прочности Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Научно-технический раздел Научно-технический раздел
spellingShingle	Научно-технический раздел Научно-технический раздел Писаренко, Г.Г. Войналович, О.В. Голованьов, Ю.М. Васинюк, І.М. Пошкоджуваність та структурна неоднорідність титанового сплаву ВТ14 при циклічному навантажуванні Проблемы прочности
description	На основі статистичного аналізу фізико-механічних характеристик поверхневого шару зразків титанового сплаву ВТ14, отриманих акустичним методом, виявлено особливості кінетичних залежностей емпіричного параметра, пов’язаного зі структурною неоднорідністю металу. Це дозволяє визначати характерні моменти процесу утомного пошкоджування.
format	Article
author	Писаренко, Г.Г. Войналович, О.В. Голованьов, Ю.М. Васинюк, І.М.
author_facet	Писаренко, Г.Г. Войналович, О.В. Голованьов, Ю.М. Васинюк, І.М.
author_sort	Писаренко, Г.Г.
title	Пошкоджуваність та структурна неоднорідність титанового сплаву ВТ14 при циклічному навантажуванні
title_short	Пошкоджуваність та структурна неоднорідність титанового сплаву ВТ14 при циклічному навантажуванні
title_full	Пошкоджуваність та структурна неоднорідність титанового сплаву ВТ14 при циклічному навантажуванні
title_fullStr	Пошкоджуваність та структурна неоднорідність титанового сплаву ВТ14 при циклічному навантажуванні
title_full_unstemmed	Пошкоджуваність та структурна неоднорідність титанового сплаву ВТ14 при циклічному навантажуванні
title_sort	пошкоджуваність та структурна неоднорідність титанового сплаву вт14 при циклічному навантажуванні
publisher	Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
publishDate	2003
topic_facet	Научно-технический раздел
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/47021
citation_txt	Пошкоджуваність та структурна неоднорідність титанового сплаву ВТ14 при циклічному навантажуванні / Г.Г. Писаренко, О.В. Войналович, Ю.М. Голованьов, І.М. Васинюк // Проблемы прочности. — 2003. — № 6. — С. 75-84. — Бібліогр.: 19 назв. — укр.
series	Проблемы прочности
work_keys_str_mv	AT pisarenkogg poškodžuvanístʹtastrukturnaneodnorídnístʹtitanovogosplavuvt14priciklíčnomunavantažuvanní AT vojnalovičov poškodžuvanístʹtastrukturnaneodnorídnístʹtitanovogosplavuvt14priciklíčnomunavantažuvanní AT golovanʹovûm poškodžuvanístʹtastrukturnaneodnorídnístʹtitanovogosplavuvt14priciklíčnomunavantažuvanní AT vasinûkím poškodžuvanístʹtastrukturnaneodnorídnístʹtitanovogosplavuvt14priciklíčnomunavantažuvanní
first_indexed	2025-07-04T06:38:35Z
last_indexed	2025-07-04T06:38:35Z
_version_	1836697380283482112
fulltext	УДК 621.921 Пошкоджуваність та структурна неоднорідність титанового сплаву ВТ14 при циклічному навантажуванні Г. Г. Писаренко, О. В. Войналович, Ю. М. Голованьов, І. М. Васинюк Інститут проблем міцності ім. Г. С. Писаренка НАН України, Київ, Україна На основі статистичного аналізу фізико-механічних характеристик поверхневого шару зразків титанового сплаву ВТ14, отриманих акустичним методом, виявлено особливості кінетичних залежностей емпіричного параметра, пов’язаного зі структурною неоднорід ністю металу. Це дозволяє визначати характерні моменти процесу утомного пошкоджу вання. К лю чові слова : титановий сплав ВТ14, акустичний метод, структурна неоднорідність металу, утомне пошкоджування. Вступ. Серед структурних причин розкиду характеристик опору мета левих матеріалів утомі найбільш суттєвими є мікроконцентрація локальних напружень на межах зерен, фаз, вкраплин та інших дефектів мікробудови матеріалу і неоднакове кількісне співвідношення між елементами мікро структури окремих об’ємів, що розташовані у підповерхневих шарах металу [1, 2]. Указані локальні неоднорідності напруженого стану та м ікрострук тури металу, що зумовлені технологічними чинниками, мають різну кіне тику при циклічному навантажуванні [3]. Здебільшого лише фізичні власти вості істотно змінюються з напрацюванням циклів навантажування, форму ючи умови розсіяного пошкодження з локалізуванням останнього на завер шальній стадії утомного процесу. Тому прогнозування ймовірнісних пара метрів діапазону утомної довговічності доцільно проводити на основі ана лізу кінетики фізико-механічних властивостей структурних елементів по верхневих шарів металу М етодика проведення експерименту. О б’єктом дослідження служили зразки титанового сплаву ВТ14. Визначали емпіричний параметр, що пов’я заний зі структурною неоднорідністю поверхневих шарів глибиною 0,15 мм (±10% ) консольно закріплених листових зразків титанового сплаву ВТ14. Останні навантажувалися за умов циклічного згину на електродинамічному вібростенді [4]. Вимірювання фазочастотних параметрів схемної реалізації експерименту проводилося в межах похибки стандартної радіоелектронної апаратури. При дослідженнях використовували двоканальний датчик, випро мінювальна частина якого активізує локальну зону матеріалу під поверхнею зразка через голчастий сталевий хвилеввід. Амплітудно-часові параметри зворотного сигналу, що корелюють із мікронапруженістю та іншими харак теристиками мікроструктури, дещо відрізняються від аналогічних характе ристик випроміненого сигналу. Цей сигнал сприймається іншим каналом датчика для наступного аналізу вимірювальною апаратурою. Амплітудне значення емпіричного параметра визначали за допомогою методу [5], згідно з яким у моменти припинення циклічного навантажування зразка прово дилося вимірювання кута зсуву фаз між випроміненим та зворотним сигна лами, що відповідає фізико-механічним властивостям шарів металу. © Г. Г. ПИСАРЕНКО, О. В. ВОЙНАЛОВИЧ, Ю. М. ГОЛОВАНЬОВ, І. М. ВАСИНЮК, 2003 ТХОТ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, № 6 75 Г. Г. Писаренко, О. В. Войналович, Ю. М. Голованьов, І. М. Васинюк Точки вимірювання кута зсуву фаз вибирали у перерізі дії найбільших циклічних напружень при навантажуванні за другою формою коливань зразка (рис. 1) та у сусідньому перерізі. Попередні випробування на утому зразків сплаву ВТ14 показали, що досліджувана зона зразка є місцем зарод ження утомної тріщини. Величини макронапружень у перерізі виникнення утомної тріщини визначали тензометруванням, для наступних утомних ви пробувань використовували тарувальний графік. 20 90 Рис. 1. Схема зразка для випробувань на утому: 1-6 - місця встановлення хвилеввода датчика для вимірювання кута зсуву фаз. Вибір моментів для вимірювання кута зсуву фаз із припиненням цикліч ного навантажування пов’язували зі змінами у резонансній частоті наванта жування, вимірювання виконували через наперед задані проміжки часу після початку дослідження. Загалом емпіричний параметр, пов’язаний зі струк турною неоднорідністю підповерхневих об’ємів матеріалу, був визначений для 5-15 етапів циклічного навантажування, що дозволило отримати досто вірну інформацію щодо його особливостей у кінетичних залежностях, побу дованих на різних стадіях утоми. Вимірювання проводили у кожному з перерізів досліджуваної зони зразка. При цьому хвилеввід датчика встановлювали в околі трьох рознесе них між собою точок поверхні зразка (місця вимірювання показано на рис. 1). У вказаних місцях на кожному етапі дослідження було виконано по десять вимірювань кута зсуву фаз, інтервал між окремими замірами сягав 30 с. Отримані результати склали матрицю кутів зсуву фаз, статистичні пара метри якої було проаналізовано з метою виявлення кореляційних залеж ностей зі структурною неоднорідністю локальних об’ємів металу Порівняння усереднених значень кутів зсуву фаз, згрупованих для окремих точок поверхні зразка, де проводили вимірювання, дає змогу оці нити кінетику контрольованого параметра внаслідок утоми матеріалу Д ослідж уваний м атеріал . Щ об проаналізувати особливості отриманих кінетичних залежностей емпіричного параметра неоднорідного стану, по трібно розглянути мікроструктурні особливості сплаву ВТ14. За типом структури даний сплав є (а +;3)-сплавом системи 4,5A l-3,0M o-1,0V , що містить значну кількість ß -стабілізівних елементів та підлягає ефективному термічному оброблянню [6]. Сплав ВТ14 зміцнювали шляхом термічного обробляння за режимом: нагрівання при температурі 880°C протягом 20 хв із 76 ISSN 0556-171X. Проблеми прочности, 2003, № 6 Пошкоджуваність та структурна неоднорідність подальшим загартуванням у воді та старінням при температурі 500оС про тягом 16 годин. Ефект такого обробляння полягає у тому, щоб зафіксувати метастабільні 3 - та а '(а " )-ф а зи після швидкого охолодження з високої температури і створити умови для наступного розпадання метастабільних фаз при старінні з утворенням дисперсних часток а - та ^-розчинів. М ета стабільна а-ф аза у сплаві залишається пластичною, оскільки побічні про дукти, що могли б зробити сплав ВТ14 крихким, внаслідок поліморфного перетворення не утворюються [7]. Для сплаву ВТ14 окрім температурного впливу на кінетику фазових перетворень виявлено також вплив рівня напружень під час пластичного деформування на ініціювання фазових перетворень, тобто встановлено, що 3-фаза зазнає мартенситного перетворювання [6]. Є дані [8], що під дією напружень перетворюється і а"-ф аза - наднасичений твердий розчин на основі а-титану. Р езультати дослідж ення. Статистичний аналіз виконано для значень кута зсуву фази, що характеризують стан підповерхневих шарів металу зразка загалом у всій зоні максимальних циклічних напружень. Але оскільки вимірювання було виконано для різних точок поверхні у цій зоні, то можна провести розмежування данних згідно з епюрою напружень зразка. Н арис. 2,а для зразка титанового сплаву ВТ14, який випробовували з частотою навантажування 400 Гц при амплітуді циклічних напружень 470 МПа, представлено кінетичні залежності усереднених результатів вимі рювання кута зсуву фаз у дискретних точках поверхні, що відповідали двом перерізам зразка, відстань між якими становила 5 мм. Циклічне наванта жування зразка титанового сплаву ВТ14 призвело до його зруйнування після 1,7-10 цикл. Це свідчить про близькість реалізованого рівня циклічних напружень у небезпечному перерізі зразка до його границі витривалості. Розмежування усереднених даних для двох перерізів зразка, в одному з яких діють максимальні циклічні напруження і розвинулася макротріщина (на рис. 1 переріз із точками 4, 5 і 6), а у іншому циклічні напруження нижчі на 10 М Па (переріз із точками 1, 2 і 3), дозволило оцінити їх достовірність. Так, у початковому стані (до моменту циклічного навантажування зразка) усереднені значення кута зсуву фаз за результатами 30 вимірювань для обох перерізів зразка з указаними точками практично однакові, що свідчить про однаковий ступінь структурної неоднорідності нездеформованого матеріалу досліджуваного зразка. Підтвердженням цього є близькість дисперсії значень кута зсуву фаз у точках вимірювання (на рис. 2,а криві 3, 4) та дані аналізу коефіцієнтів кореляції: для матеріалу в початковому стані розраховані коефі цієнти кореляції для двох проаналізованих частин матриці кутів зсуву фаз близькі до +1,0, що вказує на наявність між ними функціонального зв ’язку Такий зв ’язок ще зберігається для першого моменту зупинення циклічного навантаження (0,32% загальної довговічності зразка), надалі ковариаційного зв’язку не спостерігається, значення коефіцієнта кореляції близькі до нуля. Отже, на кінетику мікроструктурної неоднорідності поверхневих шарів ме талу впливають навіть невеликі зміни у циклічній напруженості дослід жуваного зразка. ТХОТ 0556-171Х. Проблеми прочности, 2003, N 6 77 Г. Г. Писаренко, О. В. Войналович, Ю. М. Голованьов, І. М. Васинюк I , град а I , град Рис. 2 Кінетичні залежності усереднених значень (криві 1, 2) та дисперсії (криві 3, 4) кута зсуву фаз для двох перерізів зразка при амплітуді циклічних напружень 470 (а) і 520 МПа (б) у небезпечному перерізі: О, □ - переріз із точками 1-3; А, X - переріз із точками 4-6. Загальний аналіз представлених на рис. 2,а кінетичних залежностей усереднених значень та дисперсії кута зсуву фаз показує, що на всіх етапах циклічного навантажування рівень структурної неоднорідності м ікрооб’ємів (дисперсія кута зсуву фаз) однаковий для розгляданих поперечних перерізів зразка за водночас більшого впливу рівня циклічних напружень на ступінь сформування розсіяного утомного пошкодження (усереднений кут зсуву фаз). Представлені на рис. 2 ,б кінетичні залежності усереднених значень та дисперсії кута зсуву фаз, що отримані у сусідніх перерізах іншого зразка із сплаву ВТ14 за амплітуди циклічних напружень 520 М Па у небезпечному 78 ISSN 0556-171Х. Проблеми прочности, 2003, № 6 Пошкоджуваність та структурна неоднорідність перерізі, маю ть аналогічний характер із залеж ностями, показаними на рис. 2,а. За такого рівня циклічних напружень у небезпечному перерізі (на рис. 2,6 точки 4 -6 ) руйнування відбулося через значно менший період (2,4 ■ 105 цикл), ніж у попередньому зразку. Тому більша увага у цьому випадку приділялася стадіям утоми, за яких формується розсіяне утомне пошкодження, що призводить до руйнування зразка. Близькість статистич них характеристик для обох зразків металу у початковому стані є ще одним доказом на користь достовірності отриманих результатів запропонованим диференційним методом. О бговорення результатів дослідж ення. Багатьма дослідниками уста новлено, що накопичення пошкоджень у металах та сплавах за дії циклічних напружень багатоциклової утоми можна умовно розбити на декілька пері одів або стадій, в яких переважають ті чи інші механізми деформування та порушення суцільності металу [1, 9]. Деякі з цих стадій характеризуються зміною макромеханічних властивостей матеріалу, що можна зафіксувати звичайними методами, а на інших для виявлення деформаційних змін часто потрібно застосовувати високоточні вибіркові методи дослідження [10, 11]. Оскільки представлені в даній роботі залежності (рис. 2,а), що отримані на базах циклічного навантаження 10 циклів і більше, можна розглядати в окремих діапазонах довговічності згідно з розташуванням екстремумів, авторами було здійснено спробу пояснити кінетику статистичних характе ристик виміряного емпіричного параметра на основі аналізу відомих даних щодо закономірностей накопичення пошкодження на мікрорівні для різних металевих сплавів та стадій утоми. Аналіз кінетичних залежностей усереднених значень та дисперсії кута зсуву фаз у мікрооб’ємах зразка зі сплаву ВТ14 (рис. 2) дає підставу вважати, що отримані зміни указаних характеристик корелюють з інтенсив ними процесами перерозподіляння та релаксування залишкових мікронапру- жень на початковій стадії циклічного навантажування [3]. Згідно з даними робіт [9, 12-14], така кінетика властивостей може бути зумовлена сформу ванням певним чином організованої дислокаційної структури. Там же пока зано, що після завершення першої стадії циклічного навантажування (до 10% загальної тривалості циклічного навантажування до руйнування) збіль шуються дислокаційні утворення та конфігурації, а питома щільність еле ментів дислокаційного рівня тонкої структури поверхневих шарів металу сягає початкового рівня. До того ж у межах досліджуваних об’ємів металу процес перерозподіляння мікронапружень та елементів початкової дисло каційної структури проходить дуже нерівномірно щодо певних об’єднань елементів мікроструктури [13, 15]. Оскільки усереднені значення та дис персії кута зсуву фаз у м ікрооб’ємах зразка корелюють із розсіянням енергії та неоднорідністю властивостей у мікрооб’ємах зразка відповідно, то логіч но припустити, що наявні початкові екстремуми на отриманих кінетичних залежностях відповідають певним етапам формування мікронапруженості в структурних елементах сплаву Наступний екстремум у кінетичних залежностях усереднених значень кута зсуву фаз можливо пов’язаний з процесами розсіяного зароджування утомних пошкоджень у сплаві ВТ14 на тлі сформування упорядкованої ISSN 0556-171Х. Проблеми прочности, 2003, № 6 79 Г. Г. Писаренко, О. В. Войналович, Ю. М. Голованьов, І. М. Васинюк дислокаційної структури та підвищенням механічної напруженості у ло кальних зонах пластичного мікродеформування [16]. Як видно з представ лених на рис. 2,а графіків, максимальна інтенсивність цих процесів має місце після навантажування тривалістю близко 20% загальної довговічності до зруйнування зразка. Цьому екстремуму відповідає екстремум значень дисперсії кута зсуву фаз у досліджуваних мікрооб’ємах зразків, що свідчить про максимальну структурну неоднорідність локальних об’ємів металу на етапі циклічного навантажування. Одне з пояснень такої неоднорідності полягає в тому, що взаємодія утворених мікропошкоджень з елементами мікроструктури металу і поширення їх за межі поодиноких зерен зумовлює зміну питомої щ іль ності. Це приводить до перерозподілу загального рівня мікронапруженості певних зон зразка. Ця стадія циклічного деформування орієнтовно завер шується до моменту навантажування, що відповідає 40% загальної кількості циклів до руйнування. При подальшому циклічному навантажуванні зразка відбувається прак тично монотонне зменшення усереднених значень кута зсуву фаз із проміж ним максимумом кінетичних залежностей статистичних характеристик зна чень кута зсуву фаз (~ 60% відносної довговічності зразка до зруйнування), що можна спробувати пояснити остатучним сформуванням елементів утом ного пошкодження в окремих зернах металу, які характеризуються високим рівнем напруженості у вершинах мікротріщин. Отримані дані щодо кінетики структурної неоднорідності сплаву ВТ14 можна розглянути також із позицій змінення інтенсивності процесів непруж- ного деформування в матеріалі. Представлені в роботах [17, 18] кінетичні залежності характеристик непружності побудовано на основі інтегральних методів вимірювання не- пружних властивостей матеріалу під час утомних випробувань зразків. Тра диційний метод вимірювання непружних деформацій з контролем дефор мації макрозразка дає змогу інтегрально оцінити кінетику їх змінювання, що зумовлює усередненість значень вимірюваних параметрів. Оскільки запро понований у даній роботі метод дозволяє отримати параметри, що кори гують із характеристиками структурного стану, а значить, і непружності м ікрооб’ємів поверхневого шару, його можна розглядати як метод диферен- ційного контролю характеристик непружності досліджуваного матеріалу Це твердження можна пояснити, якщо побудувати межові криві (макси мальні та мінімальні значення кута зсуву фаз із множини данних, що отримані на кожному етапі дослідження) усереднених значень кута зсуву фаз (рис. 3) та апроксимувати їх за методом найменших квадратів (лінії тренду), вибравши поліномінальний закон апроксимування за критерієм максимальності показника визначеності Я 2. Таким чином, кінетичні залеж ності величини кута зсуву фаз, пов'язаного зі структурною неоднорідністю матеріалу, було представлено у вигляді, що має більше графічних ознак подібності щодо традиційних характеристик процесу пошкоджуваності ти танових сплавів. Причиною істотного спадання лінії тренду 5 межової кривої 2 (рис. 3), що побудована при максимальних значеннях кута зсуву фаз, є те, що на 80 ISSN 0556-171Х. Проблеми прочности, 2003, № 6 Пошкоджуваність та структурна неоднорідність початковому етапі циклічного навантажування релаксація відбувається від носно у небагатьох перенапружених об’ємах металу. Разом із тим лінія тренду 6 межової кривої 3, що відповідає мінімальним значенням кута зсуву фаз та характеризує стан найбільш стабільної частини матеріалу, є практич но горизонтальною. Положення указаних ліній тренду межових кривих для окремих етапів циклічного навантажування відповідає тенденції змінювання непружних характеристик деформування для циклічно зміцненних та цик лічно стабільних матеріалів. Тому модельне подання структурної нестабіль ності матеріалу можна розглядати як ступінь заповнення матричної струк тури стабільних елементів перенапруженими або зміцненими (пластично здеформованими) елементами різного об’ємного співвідношення. Подібний підхід використовують у статистичному матеріалознавстві для прогнозу вання макровластивостей матеріалу, зокрема характеристик міцності [15], на основі мікроструктурних властивостей. II :п 4И (.11 ЧИ Ы/Ыр , % Рис. 3. Кінетичні залежності усереднених значень (крива 1) та дисперсії (крива 4) кута зсуву фаз для досліджуваної зони зразка при амплітуді циклічних напружень 470 МПа у небез печному перерізі: 2 і 5 - відповідно межова крива та лінія тренду максимальних значень кута зсуву фаз; 3 і 6 - відповідно межова крива та лінія тренду мінімальних значень кута зсуву фаз. Аналіз схожості та відмінності розглянутих кінетичних характеристик показав, що запропонований диференційний метод визначення параметрів мікроструктурного стану матеріалу дозволяє більш детально описати процес накопичування пошкоджень. Метод враховує локальні процеси структурних змін, які в металевих матеріалах мають значну неоднорідність. Окрім того, через виражену локальність контролю та підвищену чутливість диферен ційний метод має високу виокремність щодо градієнта структурної неодно рідності. ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, № 6 81 Г. Г. Писаренко, О. В. Войналович, Ю. М. Голованьов, I. М. Васинюк З іншого боку, локальність методу проявляється в тому, що висхідна частина кінетичної характеристики параметрів змінення непружної дефор мації, яка відповідає процесу остаточного руйнування зразка на стадії 90... ...100% довговічності [13, 18], при дослідженні структурної неоднорідності сплаву ВТ14 не була виявлена (рис. 3). Причиною цього є вибірковість даного методу вимірювання щодо площі та глибини розташ ування струк турних неоднорідностей. Тому на кінетичних кривих у зоні відносних довговічностей 90...100% до зруйнування виявлено монотонне спадання кінетичних залежностей емпіричного параметра, що свідчить про локалізу вання пошкоджуваності в об’ємах матеріалу поза досліджуваною зоною. Це дає змогу зробити деякі зауваження щодо ймовірних механізмів, що впливають на кінетику отриманих статистичних параметрів, пов’язаних зі структурною неоднорідністю досліджуваного титанового сплаву. Врахову ючи опубліковані в літературних джерелах дані, що були отримані методами фізичного аналізу тонкої структури циклічно зміцненних металів та сплавів [19], можна припустити, що у досліджуваному матеріалі зміна таких статис тичних параметрів відбулася під впливом декількох механізмів спільної дії, інтенсивність яких залежить від інтенсивності та тривалості циклічного навантажування. Завдяки їх дії відбувається перерозподіляння деформацій через механізми пружної та непружної взаємодії структурних складників здеформованого матеріалу на різних структурних рівнях. В и с н о в к и 1. Виявлено особливості кінетичних залежностей емпіричного пара метра, пов’язаного зі структурною неоднорідністю сплаву ВТ14, що відпо відають характерним моментам процесу утомного пошкоджування. Останні можна визначити на основі спільного аналізу стохастичних властивостей фізико-механічних характеристик матеріалу та його мікроструктури. 2. Установлено, що тенденції у кінетиці статистичних характеристик емпіричного параметра зберігаються при зміненні рівня циклічної напруже ності зразка. 3. Стадії утоми сплаву ВТ14 перед утворенням локального пошкод ження можна представити аперіодичною певною послідовністю максимумів на кінетичній залежності усередненого кута зсуву фаз, що відповідають етапам циклічного змінення однорідності структури матеріалу. Р е з ю м е На основании статистического анализа физико-механических характеристик поверхностного слоя образцов титанового сплава ВТ14, полученных акусти ческим методом, обнаружены особенности кинетических зависимостей эмпирического параметра, связанного со структурной неоднородностью ме талла. Это позволяет определять характерные моменты процесса усталост ного повреждения. 82 155Ы 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, № 6 Пошкоджуваність та структурна неоднорідність 1. Трощенко В. Т., Красовский А. Я ., Покровский В. В. и др. Сопротив ление материалов деформированию и разрушению. Справочное посо бие. - Киев: Наук. думка, 1994. - Ч. 2. - 701 с. 2. Грязное Б. А., Трощенко В. Т., Налимов Ю. С. и др. Сопротивление усталости и циклическая трещиностойкость титанового сплава ВТ3-1 в различных структурных соединениях. Сообщ. 2. Обсуждение резуль татов // Пробл. прочности. - 1995. - № 5-6. - С. 12 - 17. 3. Богданофф Д ж , Козин Ф. Вероятностные модели накопления повреж дений / Пер. с анг. - М.: Мир, 1989. - 341 с. 4. МатохнюкЛ. Е. Ускоренные усталостные испытания высокочастотным нагружением. - Киев: Наук. думка, 1988. - 200 с. 5. Писаренко Г. Г., Войналович А. В., Голованев Ю. М., Васинюк И. М. И сследование закономерностей изменения стохастических свойств титановых сплавов при циклическом нагружении // Пробл. прочности. - 2001. - № 3. - С. 80 - 87. 6. Глазунов С. Г., Моисеев В. Н. Конструкционные титановые сплавы. - М.: М еталлургия, 1974. - 367 с. 7. Переверзев Е. С., Борщевская Д. Г., Дисковский И. А., Эвина Т. Я. Изменение физико-механических характеристик титанового сплава ВТ14 в процессе длительного нагружения // Пробл. прочности. - 2000. - № 2. - С. 144 - 148. 8. Колачев Б. А. Физическое металловедение титана. - М.: Металлургия, 1976. - 184 с. 9. Иванова В. С., Терентьев В. Ф. Природа усталости металлов. - М.: М еталлургия, 1975. - 456 с. 10. Гришаков С. В., Ковалев А. И. Оценка напряжений и повреждений в ферромагнитных материалах методом магнитных шумов. - Киев: Наук. думка, 1991. - 168 с. 11. Радченко А. И., Корчук Е. Ю , Пантелеев В. М. Оценка усталостного повреждения деталей по результатам измерений на инкубационной стадии усталости // Проблеми динаміки і міцності в газотурбобудуванні: Тези доп. міжнарод. наук.-техн. конф. - Київ: Ін-т пробл. міцності НАН України, 2001. - С. 184. 12. Яковлева Т. Ю ., Войналович О. В., Матохнюк Л. Є. Структурні зміни у сплаві АМ г6Н за дії високочастотного асиметричного навантажування // М еталознавство та обробка металів. - 2000. - № 4. - С. 74 - 80. 13. Яковлева Т. Ю. Использование методов Фурье-оптики для количествен ного анализа эволюции структурного состояния металлов в условиях циклического нагружения // Пробл. прочности. - 2000. - № 2. - С. 81 - 89. 14. Яковлева Т .Ю ., Войналович О. В., Матохнюк Л. Є. Особливості форму вання дислокаційної структури нікелевого сплаву за дії циклічного навантажування // М еталознавство та обробка металів. - 2001. - № 4. - С. 19 - 25. ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, № 6 83 Г. Г. Писаренко, О. В. Войналович, Ю. М. Голованъов, I. М. Васинюк 15. Богачев И. Н,, Вайнштейн А. А,, Волков С. Д. Статистическое металло ведение. - М.: М еталлургия, 1984. - 175 с. 16. Grobstein T. L., Welsch G. E., Panigraphi N., and M ecrervery J. D. Characterization o f lattice defects generated during fatigue cyclic o f N icole // Fatigue 84: Proc. 2 Int.Conf. Fatigue and Fatigue Thresholds. - Birmingham, 3 -7 Sept., 1984. - 2. - P. 1019 - 1027. 17. Трощенко В. Т., Хамаза Л. А., Покровский В. В. и др. Циклические деформации и усталость металлов. В 2 т. Т. 1. М алоцикловая и много цикловая усталость металлов / Под ред. В. В. Трощенко. - Киев: Наук. думка, 1985. - 216 с. 18. Федоров В. В. Термодинамические аспекты прочности и разрушения твердых тел. - Таш кент: Фан, 1979. - 167 с. 19. Акимов В. Н ., Минц Р. Н. Экзоэмиссионная диагностика и прогно зирование усталостной прочности металлов // Дефектоскопия. - 1977. - № 3. - С. 20 - 33. Поступила 06. 06. 2001 84 ISSN 0556-171X. Проблемы прочности, 2003, № 6

Пошкоджуваність та структурна неоднорідність титанового сплаву ВТ14 при циклічному навантажуванні

Репозитарії

Схожі ресурси