Бойко Ю.И., Волосюк М.А

ДИСЛОКАЦИОННЫЙ МЕХАНИЗМ ЗАЛЕЧИВАНИЯ ДИСКООБРАЗНЫХ ПОЛОСТЕЙ (ТРЕЩИН) В МЕДИ ПРИ ОДНООСНОМ СЖАТИИ

Плотников В.А., Макаров С.В.

ЭФФЕКТЫ СКАЧКООБРАЗНОЙ ДЕФОРМАЦИИ ПРИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОМ НАГРУЖЕНИИ ГЦК МЕТАЛЛОВ

Алтайский государственный университет, Барнаул, Россия

[email protected]

При нагружении ГЦК металлов алюминия и меди при высоких (выше 0,5 Т пл) температурах вплоть до предплавильных наблюдается накопление деформации, которое может осуществляться как монотонно, так и скачкообразно. Высокотемпе- ратурный процесс накопления деформации сопровождается продуцирование сиг- налов акустической эмиссии, представляющих собой совокупность как низкоам- плитудных, так и высокоамплитудных импульсов. Низкоамплитудные сигналы продуцируются в ходе монотонного накопления деформации, а выокоамплитудные

– совпадают со скачкообразным. На рис. 1 приведены данные по акустической эмиссии, накоплению деформации и температуре для алюминия и меди.

Алюминий Медь

Рис. 1. Скачкообразный характер накопления деформации (б,г) и высокоамплитудные им- пульсы акустической эмиссии (а,в) при механическом напряжении вблизи предела текучести в неизотермическом термомеханическом цикле для алюминия и меди. 1 – температура в цикле, 2 – среднеквадратичное напряжение акустической эмиссии.

Экспериментальные результаты свидетельствуют, что при высоких темпера- турах такое деформационное поведение характеризует проявление неустойчивости кристаллической решетки деформируемого металла, а высокоамплитудные сигна- лы акустической эмиссии свидетельствует о корреляции в системе элементарных деформационных актов. Структурным признаком эффекта корреляции является формирование деформационных полос в алюминии и меди, сопровождаемых вы- сокоамплитудными сигналами акустической эмиссии. Однако из макроскопиче- ского характера деформационных скачков следует, что эффект корреляции может охватывать дислокационный ансамбль в масштабе более, чем одна деформацион- ная полоса.

Харьковский национальный университет им. В.Н.Каразина, Харьков, Украина

[email protected], [email protected]

Залечивание трещин исследовалось в условиях модельного эксперимента. Образцы для исследования изготавливались из двух плоских половинок меди, отожженной при Т = 8000С в течение 40 мин. В одной половинке делались углуб- ления нужного размера, другая оставалась плоской, полированной. Образцы скла- дывались и при Т = 8000С производилась их диффузионная сварка в вакуумной камере при давлении 10-4 мм рт.ст. В образце в плоскости соединения образовыва- лись тонкие дискообразные полости диаметром = 3.10-2 см и толщиной = 4.10-4 см. Опыты по залечиванию проводились при комнатной температуре и сжимающих нагрузках ниже предела текучести в массиве образца.

В таких условиях в области вершины трещины, в связи с концентрацией на- пряжений, возникает область, где напряжения оказываются выше предела текуче- сти (пластическая зона). Пластическая деформация в области устья происходит та- ким образом, что вещество заполняет устье трещины и, соотетственно, ее радиус

(a) уменьшается. Этот процесс можно описать как процесс выноса «пустоты» из устья трещины призматическими дислокационными петлями вакансионного типа [1,2]. Дислокационные петли, выходя из трещины, образуют скопление, создающее на поверхности устья, как источнике дислокаций, обратное напряжение, которое на определенном этапе залечивания компенсирует действующее напряжение и тем самым закрывает дальнейшую эмиссию дислокаций. Размер трещины при этом достигает некоторой, стабилизировавшейся при данной нагрузке, величины. Расчет показывает, что радиус стабилизировавшейся трещины (a) и величина напряже- ний, обусловленных действием внешней нагрузки (s), связаны соотношением:

⎛ a ⎞

1 -

2 2p(1 -n) c 1 2 s 3

=

= B s3, где

2p(1-n) c 1 2

B =,

⎜ a ⎟

a 1 2 G s2

a 1 2 G s2

⎝ 0 ⎠ 0 p 0 p

где a 0

и c – исходный радиус и толщина (остающаяся

неизменной) дискообразной трещины соответственно,

G – модуль сдвига, n – коэффициент Пуассона,

порог Пайерлса.

s p –

Экспериментальные данные, представленные в

виде зависимости

1 -(a / a 0) от

s3, имеют вид линей-

ной функции, из угла наклона которой следует вполне разумная величина порога Пайерлса (= 105 н/м2) [3],

что свидетельствует в пользу правильности предлагае- мого механизма залечивания.

1. Я.Е. Гегузин, В.Г. Кононенко. Дислокационный механизм изменения объема поры в кристалле под давлением. //ФТТ.-1973.-15, № 12.-с.3550-3557.

2. В.В. Слезов. Теория дислокационного механизма роста и залечивания пор и трещин под нагрузкой. //ФТТ.-1974.-16, №3.-с.785-794.

3. Фридель Ж. Дислокации. М.:Мир,1967.-643с.

Дата добавления: 2017-01-14