Исследование стадийности деформации и разрушения и эволюции дефектной структуры при квазистатическом одноосном растяжении образцов конструкционных поликристаллических материалов, страница 42

Завершающая стадия деформации 30 мкм VI, предшествующая разрушению материала, сопровождается возрастанием активности сигналов АЭ дислокационного типа непосредственно перед разрушением (точка 7 рис. 5.3.10,а). Активность микро- и макротрещинообразования снижается после локализации области деформации и образования шейки.

Представленные результаты свидетельствуют о том, что характер деформации материала с упрочненным поверхностным слоем в значительной мере зависит от толщины данного слоя, а точнее от соотношения толщины упрочненного слоя и общей толщины деформируемого материала. Поэтому диаграммы растяжения, кривые деформационного упрочнения и параметры АЭ различных типов сигналов АЭ для случаев испытания материалов с различным по толщине покрытием и без покрытия существенно различаются.

Оценка интегральных параметров АЭ

Ниже приведена сравнительная оценка параметров АЭ при деформации и разрушении образцов с упрочненным поверхностным слоем и без него. Разрушение упрочненного слоя, нанесенного на две противоположные стороны образца прямоугольного сечения, происходит в основном за счет образования трещин, перпендикулярных оси приложения нагрузки. Поэтому для анализа особенностей макроразрушения был произведен подсчет среднего числа образовавшихся на обеих поверхностях образцов трещин Nтр. в поставленной серии экспериментов. Для количественной оценки энергии разрушения упрочненного слоя использовались суммарный счет ΣN(I II III), суммарная энергия АЭ ΣE(I II III), средняя удельная энергия сигнала АЭ Еуд.АЭ = ΣE(I II III) / ΣN(I II III) каждого из типов источников АЭ (I – источник дислокационного типа, II – микротрещина, III – макротрещина). С целью выявления количественной связи между параметрами сигналов АЭ и упругой энергией, выделяемой при образовании трещин в упрочненном слое различной толщины, была рассчитана средняя удельная энергия образования единичной поверхностной трещины. Энергия образования трещин была определена как Еуд.тр. = ΣE(III) / Nтр., с учетом предположения, что в замкнутой системе относительная доля упругой энергии, излучаемая при образовании и развитии трещин и регистрируемая акустической аппаратурой в исследуемом частотном диапазоне, постоянна. Полученное абсолютное значение энергии разрушения не может быть использовано в точном расчете энергетических характеристик трещинообразования, но может применяться для его косвенной оценки с целью прогнозирования свойств, установления различных закономерностей или выявления характера и механизма разрушения. Численные значения полученных и рассчитанных параметров классифицированных сигналов АЭ и параметров трещинообразования приведены в таблице 3.

На рис. 5.3.12 приведены зависимости основных параметров АЭ (суммарный счет АЭ ΣN(а), и суммарная энергия АЭ ΣE(б)) от толщины упрочненного слоя. Для наглядности значения параметров АЭ с упрочненным слоем и без него сведены на одном графике. При этом испытание образцов без упрочненного слоя сопровождается регистрацией сигналов АЭ с численными значениями ΣN и ΣE на один – два порядка меньшими, чем при испытании образцов с упрочненным слоем. Как уже отмечалось выше, данная особенность связана с увеличением скорости локальной деформации и энергии излучаемых, а соответственно и регистрируемых, сигналов АЭ. Суммарный счет и суммарная энергия сигналов АЭ (рис. 5.3.12,а и рис.5.3.12,б соответственно), характеризуемых как образование макротрещин, имеют монотонный рост значений параметров при увеличении толщины упрочненного слоя покрытия. Штриховой линией показана аппроксимация прогнозируемых значений параметров АЭ в диапазоне толщин покрытий от 0 до 10 мкм, при которых испытания не проводились. Абсолютные значения сигналов АЭ, идентифицированных как излучаемые при микротрещинообразовании, имеют стабильный уровень с незначительной девиацией для всех исследованных образцов с покрытиями различной толщины.