Конева Н.А., Тришкина Л.И., Козлов Э.В

Томский государственный архитектурно-строительный университет, Томск

[e-mail]

Практически все промышленные материалы являются поликристаллами. Их прочностные свойства в значительной мере зависят от размера зерен поликристал- лического агрегата и структуры их границ. Средний размер зерна d определяет ме- ханические свойства через известное соотношение Холла-Петча (Х-П). Для преде- ла текучести (σ0.2) оно имеет следующий вид:

σ0.2 = σ0 + kd -½ (1)

где k – коэффициент Холла-Петча, σ0 – сопротивление движению дислокаций в монокристалле. Это соотношение выполняется и для напряжения течения. Коэф- фициент k является важным параметром соотношения Х-П. Наибольшее число экспериментальных данных для него в широкой области размеров зерен от нано- до макрообласти получено для меди. Между тем сведения для сплавов на основе меди о поведении параметров σ0 и k в различных условиях испытания практически отсутствуют. В связи с вышесказанным целью настоящего исследования было экс- периментальное изучение зависимости предела текучести и напряжения течения от размера зерна для ГЦК сплавов систем Cu–Mn и Cu–Al с целью анализа зависимо- сти параметров k и σ0 от типа легирующего элемента, концентрации сплава и тем- пературы деформации. В исследуемых сплавах средний размер зерен варьировали от 20 мкм до 240 мкм. Температура деформации в экспериментах изменялась в ин- тервале 293–673 К. Сплавы деформировали растяжением до разрушения, степень деформации при этом составляла ε = 0.50–0.60.

В результате исследований установлено, что соотношение Х-П строго вы- полняется в широком диапазоне избранных концентраций твердых растворов и температур испытания. Для сплавов Cu–Al интервал концентраций легирующего элемента составлял 0.5–14 ат.% Al, для сплавов Cu–Mn – 0.4–25 ат.% Mn. Типич- ные диаграммы, демонстрирующие выполнимость соотношения Х-П приведены на рисунке. Было рассмотрено поведение параметра k в соотношении (1) для сплавов Cu–Al и Cu–Mn от температуры деформации и концентрации твердого раствора.

Установлено, что зависимость k = f (T деф)

близка к линейной. Экспериментальные

200

0 1

данные показали, что параметр k увеличи- вается со степенью деформации сплава. Это эффект достаточно значителен. Нарас- тание дислокационного упрочнения с де- формацией в зернах поликристалла увели-

2 чивает параметр k. Этот рост происходит

<d>-½ · 102, м-½ Зависимость предела текучести (σ0.2) от обратной величины корня квадратного из размера зерен (d-½) для разных сплавов:

1 – Cu+0.5 aт.% Al, 2 – Cu+5 aт.% Al,

3 – Cu+10 aт.% Al, 4 – Cu+14 aт.% Al.

Температура деформации – 293 К

одновременно с ростом параметра σ0. Не- обходимо, отметить, что как σ0, так и k за- висят от плотности дислокаций в зернах поликристалла. Эта зависимость хорошо прослеживается в выполнимости соотно- шения Х-П при разных условиях деформа- ции.

Дата добавления: 2017-01-14