Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время наблюдается новый подъем интереса к изучению эффекта сверхпластичности, открытого более 60 лет назад. Это связано с тем, что в последние годы круг сверхпластичпых материалов существенно расширился, в пего вошли интерметаллиды, конструкционные керамики и композиты. Кроме того, недавно было открыто явление высокоскоростной сверхпластичности в композиционных материалах иа основе алюминия. Существенно расширились области технологического использования этого эффекта: в режиме сверхпластичности стали обрабатывать высокопрочные титановые и алюминиевые сплавы, формовать копструкционные керамики. Активизировались научные исследования особенностей п закономерностей сверхпластичности. В последние годы опубликованы результаты всесторонних экспериментальных исследований новедспия сверхпластичпых сплавов на основе алюминия, титана, меди, конструкционных керамик и композитов, описаны закономерности их реологического поведения, эволюции микроструктуры и разрушения. Заметпые успехи достигнуты в теоретическом описании явления сверхпластичности. В первую очередь следует отметить появление физической теории сверхпластичности [ЛІ]. В рамках этой теории удалось решить пелый ряд проблем структурной сверхпластичности, разработать новые подходы и методы ее описания.
В то же время многие аспекты деформационного поведения и эволюции микроструктуры сверхпластичных сплавов не получили достаточного освещения. В частности, не были описаны закономерности роста зерен в микродуплексных двухфазных сплавах и керамиках, не были рассмотрены закономерности упрочнения сверхпластичных сплавов при деформации, во многом неполным оставался анализ кинетики накопления дефектов на межзеренпых и межфазных границах сверхпластичных материалов. В связи с этим, весьма актуальным является развитие физической теории сверхпластичности и решение на ее основе ряда практически важных задач описания закономерностей деформационного поведения и эволюции микроструктуры сверхпластичных материалов.
Цель и задачи работы. Целью работы является развитие физической
теории сверхпластичности, разработка моделей эволюции дефектной структуры
сверхпластичных материалов и описание закономерностей их деформационного
поведения.
В работе бьии поставлены следующие задачи:
Описание кинетики накопления дефектов на границах зерен сверхпластичных материалов с учетом влияния дефектной структуры границ на параметры процесса зернограничной диффузии;
Разработка модели деформационно-стимулированного роста зерен в микродуплексных сплавах и керамиках;
Разработка физической модели процесса деформационного упрочнения сверхпластичных сплавов.
На зашиту выносятся следующие основные положения, определяющие научную новизну полученпьгх в работе результатов.
-
Впервые разработана физическая модель накопления дефектов на внутренних границах раздела, учитывающая зависимость диффузионных параметров границ зерен от вида и плотности распределенных в них дефектов.
-
Впервые построена обобщенная физическая модель деформационно-стимулированной миграции границ в двухфазных сверхпластичных сплавах и керамиках, позволяющая описать зависимость скорости роста зерен от скорости и степени сверхпластической деформации, а также параметров исходной микроструктуры материалов.
-
Впервые разработана физическая модель первой стадии деформационного упрочнения сверхпластичных материалов, позволяющая описать поведение кривой напряжение-деформация и объяснить кинетику упрочнения в широком интервале скоростей и температур сверхпластической деформации. Практическая ценность работы. 1) Разработанные в диссертации модели и методы расчета параметров дефектной структуры границ зерен, их диффузионных характеристик, а также параметров деформационного поведения сверхпластичных материалов могут быть использованы для дальнейшего развития
теории сверхпластической деформации, теории высокотемпературной ползучести и теории рекристаллизации.
2) Предложенные в работе модели деформационно-стимулированного роста зерен и модели упрочнения могут быть использованы для расчетов оптимальных темперагурпо-скоростных режимов сверхпластического деформирования промышленных сплавов и копструкционных керамик. Апробация работы и публикации.
Основные результаты диссертации были представлены на научных отечественных и международных конференциях: IV Всес. конф. "Сверхпластичпость металлов" (Уфа, 1989), IV Всес. сем. "Структура дислокаций, механические свойства металлов и сплавов" (Свердловск, 1990); IV Всес. конф. "Текстура и рекристаллизация в металлах и сплавах" (1991); Всес. конф. "Сверхпластичность пеоргаппческих материалов" (Уфа, 1992) "International Conference on Superplasticity in Advanced Materials". - ICSAM-1994, (Москва, 1994); 7-th Int.Conf. "Intergranular and interphase boundaries in materials".-IIB-95, (Lisbon, 1995); Всеросс. Копф.: "Структура и свойства кристаллических и аморфных материалов" (Н.-Новгород, 1996). По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ. Структура и объем диссертационной работы.
Диссертация состоит из введения, четырех плав, списка литературы (214 найменований); изложена на 195 страницах машинописного текста, содержит 29 иллюстраций и 5 таблиц.
