Вплив структурного стану і дії зовнішніх факторів на структурну надпластичність і руйнування алюмінієвих сплавів, що деформуються - Автореферат

На сьогодні вже надійно встановлено, що ефект структурної надпластичності (СНП), тобто аномально високої пластичності, що складає сотні і тисячі відсотків відносного видовження зразків до зруйнування під час їх деформування у певних температурно-швидкісних умовах, проявляють метали, металічні та інтерметалідні сплави, композити та кераміки з крупними, дрібними, ультрадрібними, нано-і субмікронними зернами. Використання ефекту СНП у технологічних процесах обробки матеріалів тиском дає можливість за одну операцію на серійному чи спеціалізованому обладнанні отримувати унікальні за габаритами та властивостями деталі складної форми, значно підвищити коефіцієнти використання матеріалу і необроблюваних поверхонь, зменшити працемісткість і знизити вартість виробів, здійснити комплексну механізацію та автоматизацію технологічних процесів, створити гнучкі автоматизовані виробництва. Серед досліджень, які стосуються питань фізики надпластичної деформації (НПД), особливе місце займають експериментальні дослідження, спрямовані на встановлення умов переходу у надпластичний стан високоміцних та середньоміцних конструкційних промислових алюмінієвих сплавів, які є перспективними для використання у авіаційній і космічній техніці та транспортному машинобудуванні, а також на вивчення еволюції їх мікроструктури та фазового складу, пороутворення і руйнування у ході надпластичної (НП) течії, що дає можливість не лише встановити фізичну природу ефекту СНП, але й цілеспрямовано керувати механічними властивостями цих важливих конструкційних матеріалів. Обєкт дослідження: високоміцні та середньоміцні конструкційні промислові (Д16, 1201, 1420, 1421, 1423, 1450) та близькі за складом до промислових модельні алюмінієві сплави (Al-4,1мас.%Cu-0,5мас.% Zr (типу “супрал”), Al-4,1мас.%Mg-0,5мас.%Zr, Al-1,0мас.%Mg-1,0мас.%Cu-0,6мас.%Si-0,3мас.%Mn-0,1мас.%Zr (типу “авіаль”)), що деформуються. Вперше експериментально встановлені оптимальні температурно-швидкісні умови проявлення ефекту звичайної мікрозеренної та високотемпературної СНП зразками алюмінієвих сплавів, що деформуються (1201, 1420, 1421, 1423, 1450, Al - 4,1мас.%Cu - 0,5мас.%Zr (типу “супрал”), Al - 4,1мас.%Mg - 0,5мас.%Zr, Al - 1,0мас.%Mg - 1,0мас.%Cu - 0,6мас.%Si-0,3мас.%Mn - 0,1мас.%Zr (типу “авіаль”) з конкретним структурним станом, деформованих на повітрі у режимі повзучості при сталому діючому напруженні течії і високих гомологічних температурах .Встановлено, що на тій стадії течії зразків, на якій у їх робочій частині є індивідуальні зерномежеві пори і пори-комплекси, але ще немає магістральних тріщин, перпендикулярних осі розтягування зразків, внесок ЗМП у загальну деформацію складає ~58 ±12%. Судячи з усього, саме такий характер переміщення зерен, які, напевно, у ході НПД виходять крізь пори із глибини робочої частини зразка на його поверхню забезпечує за умови сталості обєму робочої частини зразків їх великі відносні видовження до зруйнування. НПД зразків цих сплавів здійснюється при наявності у них ультрадрібнозеренної структури, яка для сплаву 1450, що був у вихідному стані крупнозернистим, формується на початкових етапах течії зразків за рахунок здійснення динамічної рекристалізації. Встановлено, що на тих етапах НПД зразків, деформованих у оптимальних умовах СНП, на яких у їх робочих частинах є ізольовані одна від одної індивідуальні зерномежеві пори та пори-комплекси, ці види несуцільності сприяють здійсненню інтенсивного позернового масопереносу - характерної ознаки НПД, а на тих етапах течії зразків, коли вони починають обєднуватись у магістральні тріщини, ці макроскопічні дефекти стають причиною руйнування зразків, яке на макрорівні є квазікрихким, а на мікрорівні - змішаним. Встановлено, що зерна у робочій частині зразків у ході НПД не змінюють свої розміри, однак зразки накопичують зерномежеву несуцільність, відносний обєм якої у зразках, доведених до руйнування, складає 15%.Завбачено, що інтенсивне ЗМП у ході НПД може приводити, зокрема, до так званого “вбудовування” зерен, яке здійснюється завдяки їх поетапному виходу крізь пори із глибинних шарів робочої частини зразків на її поверхню, що за умови сталості обєму робочої частини зразків і ефективного здійснення мікроакомодаційних процесів забезпечує їх великі відносні видовження до зруйнування. Аналіз температурних умов проявлення високотемпературної СНП зразками алюмінієвих сплавів 1420, 1421, 1423 і типу “авіаль” з матричною структурою, результатів термогравіметричних досліджень і кінетики фазових перетворень, що проходять при підігріванні зразків до температури випробувань і в ході їх надпластичного деформування, показав, що процес течії зразків цих сплавів здійснюється при наявності в них на міжкристалітних межах рідкої фази. Установлено, що концентрація основних легуючих елементів у волокнах і, зокрема, магнію значно вища від середньої за зразком, що свідчить про те, що матеріал, з якого складаються волокна, у ході НПД перебував у рідко-твердому стані і являв собою розплав, що містив дисперсні оксидні плів

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ