Введение к работе
Актуальность темы. Программа ускорения научно-технического прогресса предусматривает дальнейшую интенсификацию развития металлургической и металлообрабатывающей промышленности, повышение качества продукции и создание материалов, удовлетворяющих все возрастающим требованиям современных технологий. В последнее время одним из перспективных путей улучшения упруго-пластических характеристик полуфабрикатов и изделий из ни становится рациональное использование их природной анизотропии. Достижение необходимого уровня анизотропии свойств может быть, в частности, обеспечено созданием в материале преимущественной'ориентации зёрен, т.е. формированием требуемой кристаллографической текстуры. Несмотря на большое количество экспериментальных и теоретических работ, посвя-данных этому вопросу, проблема разработки путей прогнозирования и регулирования анизотропии пластических свойств металлов и сплавов не получила достаточно полного воплощения в виде корректных математических зависимостей и моделей. Это связано прежде всего с отсутствием взаимосвязи показателей пластической анизотропии с параметрами текстуры и характеристиками монокристалла, а также исследований взаимного влияния меиду перечисленными группами параметров. Существующие' z& зависимости для материалов с ГШ и СІШ решетками опираются на чисто эмпирические данные и, следовательно, далеки от удовлетворения современных требований. В связи с зтим имеется актуальная необходимость в более глубоких исследованиях связей текстуры и свойств монокристалла с пластической анизотропией поликристаллических . материалов, математические формули-
- 4 -рсвкк которых могли бы представлять вполне удовлетворительную физико-математическую модель.
Ее ль работы. Разработка математической модели взаимосвязи показателей пластической анизотропии материалов кубической системы с текстурными параметрами и упруго-пластическими -константам монокристалла и создание на основе их аналитического исследования рекомендаций по формированию в материалах рациональной анизотропии свойств.
Основные задачи диссертационной работы :
-
Б рамках теории пластичности анизотропных сред разработать физико-математическую модель взаимосвязи показателей пластической анизотропии с параметрами текстуры и характеристическими константами монокристалла для материалов кубической системы.
-
Путем аналкга зависимостей математической модели, исследовать влияние текстурных параметров, кристаллографических ориентировок к характеристических констант монокристалла на величину и характер пластической анизотропии.
2. Определить зависимость ориентационных факторов текстуры от показателей анизотропии и характеристического параметра монок-рис галла.
-
Получить формулы, позволяющие рассчитывать варианты многокомпонентной текстуры по ориентационным факторам с учетом Бесовых долей идеальных кристаллографических ориентировок. .
-
Разработать на основе полученной математической модели метелику формирования в листовых материалах требуемой величины показателей анизотропии путем создания . б них определенных типое кристаллографических ориентировок при прокатке и термической обработке.
Научная новизна полученных результатов:
-
В работе с единых позиций с использованием тензорного представления механических свойств представлены физически обоснованные зависимости связывающие наиболее существенные характеристики поликристаллических материалов кубической сингоний: показатели пластической анизотропии, параметры текстуры и константы монокристалла. '
-
.Теоретически и экспериментально исследовано влияние на гтоглза-тели пластической анизотропии ориенгашюнньк їактороз текстури и отдельных кристаллографических ориентировок.
?. Показано и обосновано определяющее влияние на верхний и нижний пределы значений показателей-пластической анизотропии характеристических констант монокристалла, получены соотношения позволяющие их рассчитывать. 4. Впервые получены зависимости, позволяющие рассчитывать ориента-ционные факторы текстуры по коэффициентам пластической анизотропии.
5. Разработана методика расчета вариантов многокомпонентной текстуры по ориентациснным факторам с учетом весовых долей идеальных кристаллографических ориентировок.
Практическая ценность :
-
Разработанная модель и полученные зависимости позволят' с большой точностью определять показатели пластической анизотропии поликристаллов с кубической решеткой, выгодно отличаясь от других способов тем, что они опираются на физическую первопричину анизотропии - свойства монокристалла и сформированную текстуру.
-
Анализ упругих констант монокристалла и введение в рассмотрение характеристического параметра монокристалла позволяет классися-
- 6 -цировать металлы и сплавы кубической системы по степени их пластической анизотропности. Это позволяет исходя из характеристик монокристалла прогнозировать анизотропию пластических сеойсте на множестве реальных кристаллографических ориентировок, что необходимо при создании материалов с заданными свойствами.
-
Разработана методика формирования в листовых материалах заданных показателей анизотропии, включавшей в себя определение по заданным коэффициентам анизотропии ориентационных факторов текстуры, определение соответствующих им наборов кристаллографических ориентировок и их весовых долей, подбор обеспечивающих данное текстурное состояние режимов прокатки к термообработки.
-
Научные результаты, полученные в данной работе, использованы для разработки и внедрения высокоэффективных ресурсо- и энергосберегающих технологий производства листов из алюминиевых сплавов с рациональной анизотропией. Экономический эффект от разработанных технологий составил 58 тыс. рублей в иенах 1991г."
Автор зашикает :
-
Сизнко-математическую модель взаимосвязи показателей пластической анизотропии, параметров текстуры и характеристик монокристалла в материалах с кубической симметрией решетки.
-
Методику расчета показателей пластической анизотропии по упругим константам монокристалла и трем обратным полюсным фигурам, снятым в главных направлениях образца.
а Результаты исследования влияния ориентационных факторов текстуры и отдельных кристаллографических ориентировок на значения коэффициентов анизотропии.
4. Сведения о влиянии характеристических констант монокристалла на верхнюю и нижнюю границы изменения показателей анизотропии.
5. Ь^тодику формирования в листовых материалах требуемой величины показателей анизотропии в процессе прокатки и термообработки.
Апробация работы и публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 12-ой Всесоюзной конференции по физике прочности и пластичности металлов и сплавов. Куйбышев, 1989; 20-ой Научной конференции преподавателей и сотрудников. 14-ой Научной конференции молодых ученых и специалистов. Куйбышев, 1989; Первой Всесоюзной иколе-кснФе-ренции с международным участием "Математическое моделирование з машиностроении". Куйбышев, 1990. По теме диссертации опубликовано 3 печатных работ, основные из которых изложены в журналах: "Известия АН СССР "Металлы", "Цветные металлы", "Известия вузов. %р-ная металлургия", "Технология легких сплавов".
Структура и обтем диссертации. Диссертационная работа состоит из введекия, четырех глав, выводов и списка литературы. Диссертация изложена на 150 страницах ьашагаписногэ текста, содержит 35 рисунков. 12 таблиц и 135 наименований библиографического списка.