Сурикова Н.С.1,2, Панин В.Е.1, Елсукова Т.Ф.1

ГРАДИЕНТНЫЕ ДЕФОРМАЦИОННЫЕ СТРУКТУРЫ В ФОЛЬГЕ АЛЮМИНИЯ ПОСЛЕ УСТАЛОСТНЫХ ИСПЫТАНИЙ

1 Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск, Россия 2Томский государственный архитектурно-строительный университет, Томск, [e-mail]

В работе проведено исследование и аттестация дефектной структуры и меха- низмов интенсивной пластической деформации (ИПД) высокочистого алюминия на микро- и мезо масштабном уровне в условиях многоцикловой усталости с одной закрепленной поверхностью [1]. В экспериментах фольги высокочистого поликри- сталлического алюминия А999 (отожженные при 513 К, 15 мин) толщиной t = 70– 190 мкм наклеивали на плоскую подложку и подвергали знакопеременному изгибу с амплитудой ±1 мм и частотой 430 мин-1 при Т = 293 К. При деформации подлож- ка нагружалась упруго, а фольга пластически. Исходный размер зерна в фольге со- ставлял d ср~ 200 мкм. После проведения испытаний фольги алюминия отклеивали от подложки и изучали металлографическую картину следов деформации на лице- вой и оборотной поверхности фольги (оптический микроскоп Zeiss Axiovert 25CA). Тонкую структуру деформированных фольг исследовали методом электронной просвечивающей микроскопии на микроскопе СМ-12 Phillips. Уникальный способ ИПД позволял получать на образцах алюминия сверхвысокие степени деформации без достижения разрушения и изучать нормальное к плоскости образца распреде- ление пластического течения.

Металлографические и электронно-микроскопические исследования показали высокую неоднородность распределения деформации, как в плоскости фольги алюминия, так и в направлении нормальном к ней, тем не менее, удалось устано- вить эволюцию дефектной структуры алюминия вплоть до N ~ 5×106 (N – количест- во циклов деформации). При небольших степенях деформации (N ~ 102–104) в от- дельных зернах материала наблюдаются разные структурные состояния: отдельные дислокации с векторами Бюргерса b = 1/2 a <110> в плоскостях первичного сдвига

{111}, дислокационные петли, дислокационные сетки, хаотически распределенные скопления дислокаций и слабо разориентированная ячеистая структура. В интерва- ле деформаций N = 105–×106, когда в приповерхностном слое алюминиевой фольги начинают развиваться процессы экструзии, происходит качественное изменение структуры с формированием высокоподвижных малоугловых деформационных границ, субзерен, полос локализованной деформации и объемов материала с ди- польными и мультипольными разориентировками кристаллографических плоско- стей.

Дальнейшее накопление деформации приводит к формированию в материале структурного состояния, которое характеризуется сложным слоистым квазиперио- дическим распределением «доменов» с мультипольными разориентировками. Оценка компонент кривизны отражающих плоскостей и величины локальных внутренних напряжений в доменах дает значения cij»3–6 град/мкм и sлок=160– 280 МПа» G /200– G /100 (G – модуль сдвига в алюминии). Развитие таких структур можно классифицировать как механизмы фрагментации сильнонеравновесного ма- териала на субмикро- и наноразмерном масштабном уровне.

1. Панин В.Е., Сурикова Н.С., Елсукова Т.Ф., Егорушкин В.Е., Почивалов Ю.И. Наност- руктурированные фазовые границы в алюминии при циклической интенсивной пла- стической деформации. /Физическая мезомеханика. – 2009.– Т. 12. – № 6. – С. 5–15.

Дата добавления: 2017-01-14