Исследование стадийности деформации и разрушения и эволюции дефектной структуры при квазистатическом одноосном растяжении образцов конструкционных поликристаллических материалов, страница 40

Образцы с азотированным слоем 10 мкм

Уже на стадии упругой деформации в поверхностных слоях образцов с упрочненным азотированием слоем толщиной 10 мкм происходит рост локальных напряжений в местах наибольшей концентрации дефектов. Данный процесс, ввиду несовместности упругой деформации покрытия и пластической деформации матрицы, вызывает образование сетки квазипериодических трещин, распределенных по всей поверхности упрочненного материала [288]. Развитие пластической деформации в матрице в локальных местах зарождения трещин происходит с высокой скоростью – на порядок выше, чем в удаленных местах вблизи сердцевины образца. Регистрируемая активность АЭ дислокационного типа в связи с этим достаточно высока и имеет раздельные максимумы, приходящиеся на стадии упругости _10 мкм I и параболического упрочнения _10 мкм III (точки 1 и 5 рис. 5.3.6, а). Скорости движения дислокаций в эти моменты близки к скоростям роста трещин, что повышает энергию излучения ими акустических волн. Повышение скорости деформации в отдельных локальных объемах пластичной подложки, примыкающей к местам образования трещин, приводит к тому, что некоторые дислокации, не успевая перераспределиться, образуют микронесплошности (микротрещины). Сигналы АЭ, излучаемые по установленной классификации микротрещинами, имеют пики активности совместно с сигналами дислокационного типа так же на стадиях упругой деформации _10 мкм I и параболического упрочнения _10 мкм III. Спад активности АЭ на стадии _10 мкм II параболического упрочнения, следующей сразу после стадии упругости, вызван теми же процессами, что и в материале без упрочненного слоя, связанными с вовлечением новых объемов в пластическое деформирование образцов при переходе в стадию текучести. Образование зон повышенной пластичности позволяет материалу сохранять текучесть и вязкость при образовании поверхностных трещин, а не разрушаться хрупко.

Дальнейшая деформация (стадия _10 мкм IV) вплоть до начала образования шейки (e» 32 ¸ 36 %) протекает с монотонным спадом активности сигналов АЭ дислокационной природы. В то же время, активность микро- и макротрещинообразования не снижается. Это по всей видимости связано с накоплением и развитием повреждений, образующихся главным образом за счет продвижения вглубь материала новых дефектов, зарождающихся в вершинах трещин.

Завершающий этап разрушения характеризуется спадом активности АЭ в результате локализации деформации и образования шейки, что приводит к сокращению объема материала, вовлеченного в пластическое деформирование. Образование шейки, в основном, является результатом активной пластической деформации, связанной с эволюцией дислокационной структуры. Однако, резкий рост активности сигналов АЭ дислокационного типа происходит лишь на стадии предразрушения. Это объясняется увеличением скорости пластической деформации при развитии магистральной трещины. Фактически окончательное разрушение материала имеет пластическую (дислокационную) природу. Образованные на поверхности трещины не оказывают значительного влияния на последнюю стадию разрушения вязкой подложки. Данная стадия, при небольшой, по отношению к общему сечению образца, толщине упрочненного слоя, мало, чем отличается по механизму развития от стадии разрушения материала без упрочненного слоя.

Образцы с азотированным слоем 14 мкм

Развитие деформации образцов с азотированным покрытием толщиной 14 мкм имеет качественную схожесть с деформацией образцов с покрытием 10 мкм. Однако, коэффициент деформационного упрочнения dσ/dε (рис. 5.3.6, б) с самого начала деформирования образца принимает значение отличное от нуля и близкое к максимальному на стадии _14 мкм I упругой деформации. Это свидетельствует о том, что покрытие частично сдерживает микропластическую деформацию на стадии упругости, приближая отношение dσ/dε к квазипостоянному значению. Численные значения максимумов активности АЭ дислокационного типа и микротрещинообразования (точки 1 и 2 рис. 5.3.8, а) на стадии _14 мкм I практически не изменяются. что может косвенно свидетельствовать о сохранении скорости локальной микродеформации поверхностных слоев и интенсивности вовлечения новых локальных объемов в пластическое деформирование образца.