Температурные эффекты при высокоскоростном нагружении УМЗ Cu

Буравова С.Н.

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССА ЛОКАЛИЗАЦИИ ДЕФОРМАЦИИ, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ ДИНАМИЧЕСКИМИ НАГРУЗКАМИ

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН Черноголовка Московской области,

[e-mail]

Полосы локализованной деформации наблюдаются во многих высоко- скоростных процессах и являются источником разрушения в процессе эксплуата- ции изделия. Согласно термопластической модели образования полос сдвига, при- чиной локализации является потеря устойчивости пластического течения, которая возникает в результате выделения тепла, что приводит к термическому разупроч- нению материала. Несмотря на многочисленные исследования, в настоящее время нет представлений о механизме зарождения и развития процесса локализации де- формации, традиционная модель не может объяснить локализацию в тонких поло- сах. В работе обоснована откольная природа образования сдвиговых полос. Поло- сы локализованной деформации при импульсных нагрузках являются результатом интерференции волн разгрузки, в которой величина отрицательных напряжений в зоне растяжения не превышает прочности материала. Откольная природа локали- зации подтверждается образованием полос сдвига разного типа (плоские, каналь- ные, иглоподобные, угловые, радиальные, кольцевые), полученных в контролиро- ванных условиях. При этом используется свойство волновых явлений подчиняться геометрическому фактору расположения свободных поверхностей. Малая ширина сдвиговых полос объясняется узостью зоны интерференции волн разгрузки, где при отрицательных давлениях возникают полосы сдвига. В работе обнаружен факт прохождения полосы сдвига по недеформированному состоянию материала. След- ствием откольного механизма является независимость процессов

локализации деформации и деформирования мате- риала, поскольку сдвиговые полосы возникают на стадии разгрузки, после того как деформационное состояние материала уже сформировалось. Процес- сы деформирования материала и образование в нем повреждаемости являются независимыми, они со- путствуют друг другу. Высокоскоростное дефор-

мирование и растяжение материала упрочняют полосу сдвига, поэтому разупроч- нение никогда экспериментально не обнаруживается. Расчет температуры в полосе сдвига показал, что, несмотря на предварительный нагрев ударной волной, темпе- ратура в области отрицательных давлений близка к комнатной. Различие в оценках температуры с известными литературными данными объясняются разными меха- низмами локализации.

Откольная модель локализации деформации объясняет изменение структу- ры, которое, как правило, приписывают нагреву в полосе вследствие необратимой пластической деформации. Изменение состояния кристаллической решетки под влиянием деформации при тепловом или механическом воздействии эквивалентны, взаимозаменяемы с позиций реакции кристаллической решетки, поскольку опреде- ляются изменением межатомного расстояния. Например, при температуре аустени- зации в 6000 объем материала в результате нагрева увеличивается на 2%. Такое же увеличение объема достигается в процессе интерференции волн разгрузки, где от-

рицательное давление растяжения составляет 3.45 ГПА. Процессы динамической рекристаллизации в условиях отрицательных давлений не требуют высоких темпе- ратур.

Дата добавления: 2017-01-14