Кашаев Р.М., Нагимов М.И., Хуснуллин А.М

К МЕТОДИКЕ ОЦЕНКИ СТАТИЧЕСКОЙ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ

Нугманов Д.Р., Ситдиков О.Ш., Маркушев М.В.

ПРОЧНОСТЬ И КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКАЯ ТЕКСТУРА ПРОКАТАННОГО МЕЛКОЗЕРНИСТОГО МАГНИЕВОГО СПЛАВА МА14

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем сверхпластичности металлов РАН, Уфа, РФ

[email protected]

Исследовали изменения зеренной структуры, кристаллографической текстуры и параметров статической прочности магниевого сплава МА14 (Mg–5,80%Zn– 0,65%Zr), вызванные изотермической прокаткой при температуре 200 ºС Предва- рительно методом всесторонней изотермической ковки в объемной заготовке спла- ва была сформирована полностью рекристаллизованная мелкозернистая структура со средним размером зерна (d) ~4,5 мкм и кристаллографической текстурой

{10-12} <0-110>.

Обнаружено, что в процессе прокатки микроструктура сплава претерпевала дальнейшее измельчение (d ~2 мкм), а кристаллографическая текстура постоянно усиливалась и трансформировалась в текстуру прокатки {0001}<10-10>. Механи- ческие испытания на одноосное растяжение при комнатной температуре показали немонотонное изменение параметров его прочности (σ0,2 и σв – пределов текучести и прочности, соответственно) в долевом направлении от степени деформации (ε) (таблица). При этом сплав наиболее сильно упрочнялся на начальной стадии про- катки (до степеней ~20 %) и одновременно фиксировали усиление первичной тек- стуры. С дальнейшим увеличением степени деформации преимущественно наблю- далось разупрочнение сплава, сопровождаемое формированием и усилением тек- стуры прокатки. Пластичность (δ – относительное удлинение) же сплава с ростом суммарного обжатия монотонно снижалась, чему соответствовало одновременное усиление текстуры, независимо от ее типа.

Обсуждены причины и природа механического поведения сплава. Сделано заключение, что обнаруженный характер изменения его прочности и пластичности преимущественно обусловлен изменениями типа и интенсивности кристаллогра- фической текстуры.

Таблица. Механические свойства сплава МА14 и доля зерен (N текст / N) с преимуществен- ной ориентировкой в заготовке после прокатки с различной степенью обжатия.

ε, %	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ, %	N текст / N, %	Преимущ. ориентировка
					{10-12 }<0-110>
					{02-23}<-1010>
					{0001}<-5-490>
					{0001}<10-10>
					{0001}<-1-340>

ФГБУН ИПСМ РАН, г.Уфа, РФ

[email protected]

При испытании образцов с предварительно нанесенной усталостной трещи- ной на статическую трещиносойкость регистрируют изменение усилия Р в зави- симости от раскрытия трещины на поверхности образца (смещение) V. Для опреде- ления критических характеристик трещиностойкости КИН, J – интеграла и COD важно зафиксировать момент страгивания (старта) усталостной трещины и соот- ветствующее ему значения Р и V. В упругопластичных материалах страгивание трещины начинается до достижения максимальной нагрузки Рmax и на диаграмме Р

– V, как правило, отсутствуют признаки, характеризующие начало развития тре- щины, то есть кривая Р – V носит монотонный и плавный характер. Поэтому, для регистрации старта трещины применяют метод акустической эмиссии или электро- сопротивления, что требует использования специальной аппаратуры.

Рис. 1. Типичная диаграмма изменения усилия (а) и податливости (б) при статическом из- гибе образца из сплава ВТ6 с усталостной трещиной

В работе предлагается методика определения начала развития трещины, ос- нованная на обработке первичной диаграммы Р – V. С использованием данной ме- тодики была проведена оценка трещиностойкости образцов с усталостной трещи- ной по результатам испытаний по схеме трехточечного изгиба для титанового сплава ВТ6 с исходной глобулярной и бимодальной микроструктурой.

В процессе изгиба образца на линии нагружения до Рmax начало роста тре- щины должно отражаться на увеличении скорости смещения, с одной стороны, и на уменьшении скорости увеличения усилия (за счет релаксации напряжений) – с другой. Это должно привести к более резкому изменению (увеличению) величины dV/dP – податливости при нагружении образца с трещиной. На основе дифферен- цирования первичных кривых с использованием электронной таблицы Excel была построена зависимость dV/dP от прогиба f на линии нагружения до точки Рmax, то есть до момента потери устойчивости трещины (рис.1 б).

На основе анализа диаграммы dV/dP – f выделены следующие стадии дефор- мирования: I стадия – dV/dP = const соответствует упругой деформации образца; II стадия – пластическая деформация образца; конечный участок этой стадии отража- ет значительное затупление трещины, предшествующее ее старту; III стадия –

скачкообразное увеличение dV/dP свидетельствует о старте трещины. Начало этой стадии совпало также с моментом старта трещины, определенным методом акустической эмиссии. Следует отметить, что кривая dV/dP в этой стадии носит ступенчатый характер: после резкого увеличения dV/dP наблюдается некоторая стабилизация dV/dP перед следующим скачком. Это связано с дискретным харак- тером роста трещины.

Дата добавления: 2017-01-14