Машиностроение \ Материаловедение

Исследование стадийности деформации и разрушения и эволюции дефектной структуры при квазистатическом одноосном растяжении образцов конструкционных поликристаллических материалов, страница 14

Стадия I (ε = 0÷0,5 %) с самого начала упругой деформации имеет высокий уровень значений ds/de = 7,2÷7,8 МПа. В сравнении со сплавом АМг6АМ, где ds/de < 2,8 МПа, это показывает достаточно высокий уровень упругих свойств и высокую степень сопротивления деформации данного материала. Акустические сигналы начинают регистрироваться сразу после начала нагружения.

 а

 б

 в

Рис. 5.1.20 Графики зависимости от степени деформации и времени: деформационного упрочнения ds/de и интегрального накопления N(t) сигналов АЭ (а), «напряжение-деформация» s(e) и активности АЭ dN/dt (б) и интегральной интенсивности деформации сдвига γ (в) в гладком образце сплава Д16АТ.

Активность АЭ достигает пика к концу данной стадии на уровне значений dN/dt = 8 с-1. Суммарный счет АЭ на стадии I составляет ΣNI≈ 200 сигналов.

На стадии II (ε = 0,5÷1,5 %) происходит спад активности АЭ, наблюдаемый также на образцах алюминиевого сплава АМг6АМ. К окончанию стадии II активность АЭ снижается до уровня dN/dt = 1 с-1, что свидетельствует о почти полном прекращении регистрации сигналов АЭ выше заданного порога дискриминации акустической аппаратуры. Эта особенность является ключевой для алюминиевых сплавов, существенно отличающая их деформации от титановых сплавов, где пластическая деформация на данной стадии протекает с максимальной активностью АЭ, и сталей, где активность АЭ имеет определенный уровень роста.

Отсутствие регистрации или низкий уровень активности АЭ свидетельствует не о полном отсутствии сигналов, так как пластическая деформация при любых механизмах деформации (скольжение, двойникование и др.) сопровождается излучением упругих импульсов, а о низком уровне амплитуды и энергии излучаемых АЭ сигналов. Косвенно это может быть связано с преобладанием механизма пластической деформации скольжением и достаточно малым значением длины свободного пробега дислокаций. Стадия III является наиболее протяженной (ε = 1,5÷17,5 %). Особенностью данной стадии, характерной также и для некоторых других материалов, является пластическая деформация, сопровождающаяся повышением уровня активности АЭ, и деформационное упрочнение, проявляющееся в спаде активности АЭ, что может быть связано с уменьшением длины свободного пробега и образованием «леса» дислокаций [73, 283, 286]. Максимальный пик активности АЭ при ε = 4,0÷5,5 % достигает уровня dN/dt = 14 с-1. Суммарный счет АЭ на стадии III равен ΣNIII ≈ 3800 сигналов. Деформация материала образца протекает достаточно равномерно, о чем свидетельствует немного увеличившееся в начале стадии и затем находящееся на квазипостоянном уровне значение интегральной интенсивности деформации сдвига gср. = 5,0·10-5 (рис. 5.1.20, в).

Завершающая стадия IV является характерной для всех пластичных материалов и характеризуется макролокализацией деформации с образованием шейки. Момент предразрушения не сопровождается ростом активности АЭ, что указывает на отсутствие зависимости активности АЭ от скорости деформации для сплава Д16АТ. Локализация деформации приводит к значительному увеличению интенсивности деформации сдвига до значений g = 2,8·10-4 (рис. 5.1.20, в).

п1а

п2б

п3в

в1

г

в3

д

в2

е

Рис. 5.1.21. Оптические изображения  и соответствующие им поля векторов смещений в образце сплава Д16АТ: а) и г)  e ~ 2,2 %, б) и д)  e ~ 12 %, в) и е) e ~ 21 %.

Регистрируемая деформация поверхности, анализируемая на основании расчета интегральной деформации сдвига, становится заметной при деформации e ~ 2.2%, что практически соответствует началу пластической деформации материала. На поверхности образца наблюдается формирование деформационного рельефа (рис. 5.1.21, а, г). Деформация при этом распределена квазиоднородно без выраженных локализаций: максимальное значение интенсивности деформации сдвига в наблюдаемой области не превышает значения g=5.6·10-5.

Скачать файл