Каманцев И.С., 2Ганеева А.А

Гладковский С.В., 1Смирнова С.В., 1Бородин Е.М.,

ОСОБЕННОСТИ ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ СЛОИСТЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОМПОЗИТОВ, ПОЛУЧЕННЫХ СВАРКОЙ ВЗРЫВОМ, ДАВЛЕНИЕМ И ПАКЕТНОЙ ПРОКАТКОЙ

1Институт машиноведения УрО РАН, г. Екатеринбург, Россия 2Институт проблем сверхпластичности металлов РАН, г.Уфа, Россия [e-mail]

Слоистые композиты на металлической основе в настоящее время рассматриваются в качестве перспективных материалов конструкционного и функционального назначения. Однако их техническое применение в изделиях и элементах конструкций, работающих в сложных температурно-силовых условиях, ограничивается отсутствием систематизированных данных по механическим свойствам и характеристикам сопротивления разрушению при различных видах нагружения.

В работе приведены результаты испытаний на растяжение и ударный изгиб, а также изучены особенности деформации и разрушения полученных сваркой взрывом, давлением и пакетной прокаткой слоистых композиционных материалов (от 3 до 49 слоев) из разнородных металлов и сплавов (низкоуглеродистые стали 20, 08кп, 09ГС, 006/IF 12Х18Н10Т, медь М1, титановый сплав ВТ6, алюминий и его сплавы), включая композиты с порошковыми прослойками.

Выявлены особенности диаграмм растяжения композитов по сравнению с исходными металлами и сплавами и показана возможность прогнозирования прочностных свойств слоистых композиционных материалов с использованием модели одинаковой деформации структурных агрегатов (Б. Карлссон и др., 1975).

Ударные испытания полученных различными методами слоистых композитов на инструментированном маятниковом копре Tinius Olsen IT542M с записью диа- грамм «нагрузка-перемещение» показали, что в зависимости от ориентации линии надреза относительно плоскости соединения слоев (по «томозящему» или «раз- ветвляющему» типу) значения KCV и KCU различаются в 2,5-3,5 раза. При этом значения работы распространения трещины (Ар) существенно превышают работу зарождения трещины (Аз) данных материалов.

На примере полученного пакетной прокаткой 11-слойного композита «Сталь 09Г2С-сплав АМц», показано, что пластифицирующее действие тонких прослоек алюминиевого сплава и диссипация энергии разрушения при отклонении фронта трещины на межслойных границах способствуют сохранению высокого запаса ударной вязкости и динамической трещиностойкости материала вплоть до темпе- ратуры жидкого азота.

Проведенный анализ диаграмм ударного нагружения совместно с изучением макро- и микростроения изломов позволил проследить стадийность процесса роста трещины в металлических композитах и выявить фрактографические особенности разрушения его отдельных слоев.

Работа выполнена при частичной поддержке Гранта РФФИ-Урал (проект № 10-02-96041), Проекта УрО РАН № 11-1-13-ЯЦ и Программы Президиума РАН № 25 «Фундаментальные проблемы механики и смежных наук в изучении многомас- штабных процессов в природе и технике».

Дата добавления: 2017-01-14