Введение к работе
з
Актуальность. Общепринятые представления о процессе пластической деформации, как правило, основываются на данных о его стадийности, причем адекватность создаваемых моделей предполагает точное соответствие определенных стадий и их микроскопических механизмов. Выяснение границ и тем более природы каждой из стадий, в особенности для поликристаллов, оказывается сложной задачей, так как часто отсутствуют достаточно информативные и надежные внешние признаки смены механизмов деформации.
Акустические методики уже давно и успешно используются в исследованиях по физике твердого тела. К обычно используемым с этой целью эффектам, таким как акустическая эмиссия, возникающая при нагруже-нии, или амплитудная зависимость внутреннего трения, для интерпретации которых существуют в достаточной мере развитые теории, может быть добавлена более просто измеряемая характеристика - скорость распространения ультразвука.
Исследование пластической деформации поликристаллов с использованием методики измерения распространения ультразвуковых волн позволяет изучить процессы деформирования in situ и выявить дополнительные стадии деформационного упрочнения твердых тел. В данной работе методом измерения скорости распространения ультразвука исследована стадийность кривых течения поликристаллов от начальной стадии упрочнения до стадии падения деформирующего напряжения (образования шейки).
В связи с этим целью настоящей работы является экспериментальное установление связи между стадийностью кривой пластического течения и изменением скорости распространения ультразвуковых колебаний в поликристаллических металлах и сплавах. В соответствии с поставленной целью в работе решаются следующие задачи:
-
методом автоциркуляции ультразвуковых импульсов измерить скорость распространения акустических поверхностных волн на различных стадиях пластического течения поликристаллических металлов и сплавов;
-
исследовать стадию распространения полосы Чернова - Людерса при деформации поликристаллов низкоуглеродистой стали 09Г2С методом измерения скорости распространения ультразвука и методом двухэкс-позиционной спекл - интерферометрии;
-
установить корреляцию между макронапряжениямн 1-го рода и скоростью ультразвука в промышленных сплавах;
Научная новизна полученных результатов определяется тем обстоятельством, что в работе впервые получен и систематизирован большой объем фактических данных об изменениях скорости распространения ультразвука в металлах и сплавах разных структурных классов в области пластических деформаций. Методом измерения изменения скорости распространения ультразвука подтверждено наличие трех стадийного деформационного процесса наблюдаемого на кривых пластического течения полнкристаллнческого алюминия при комнатной температуре. Физически обоснованы и экспериментально подтверждены причины, определяющие взаимосвязь скорости ультразвука и величины внутренних напряжений, возникающих на различных стадиях кривой деформационного упрочнения.
Практическая ценность работы. Решена важная для промышленности задача технической диагностики и неразрушающего контроля состояния промышленных металлов и сплавов, подвергнутых пластическим деформациям. Принципиальной основой методики является корреляция между скоростью распространения ультразвука и такими характеристиками материала как структура, предел прочности, предел текучести. Исследования, проведенные в лабораторных условиях, позволили установить наличие такой корреляции, ее природу и количественные характери-
5 стики. Если образец или деталь работает в области пластических деформаций, то с помощью измерения скорости ультразвука можно обнаружить приближение стадии разрушения, этому моменту соответствует яркое изменение скорости ультразвука. При этом наблюдения за состоянием поверхности металла в этот момент еще не дают никаких указаний на приближение катастрофической стадии.
На защиту выносятся следующие положения:
-
Совокупность экспериментально обнаруженных закономерностей изменения скорости распространения ультразвуковых колебаний в зависимости от механических характеристик, действующих в области пластических деформаций поликристаллов.
-
Соответствие между различными стадиями кривой нагружения поликристаллов и изменением величины скорости распространения ультразвука.
-
Экспериментальные данные подтверждающие влияние на скорость ультразвука в поликрпсталлических металлах и сплавах внутренних напряжений.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы были представлены на 8 Международных школах - семинарах, конференциях: IV Международная конференция «Компьютерное конструирование перспективных материалов и технологий» CADAMT'95 (Томск, 1995); Международная конференция «Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений» (Тамбов, 1996); III Международная школа-семинар «Эволюция дефектных структур в конденсированных средах» (Барнаул, 1996); V International conference «Computer-Aided Design of Advanced Materials and Teclmologies» CADAMT'97 (Baikal Lake, Russia, 1997); IX Международная конференция «Взаимодействие дефектов и неупругие явления в твердых телах» IIAPS - 97 (Тула, 1997); I Международный семинар «Актуальные проблемы прочности» им. Лихачева В.А. и XXXIII семинаре «Актуальные проблемы прочности» (Новгород, 1997); IV научный се-
6 минар СНГ «Акустика неоднородных сред» (Новосибирск, 1997); Научно-практическая конференция «Социокультурная динамика Ханты-Мансийакого автономного округа сегодня и в перспективе XXI века» (Сургут, 1998).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 работ, список которых приведен в конце автореферата
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа, общим объемом 147 страниц состоит из введения, 6 глав, выводов и списка цитируемой литературы. Работа иллюстрирована 69 рисунками, содержит две таблицы, библиографический раздел включает 140 наименований.
