Введение к работе
з
Актуальность темы. Основной задачей физики прочности и пластичности является изучение процессов, происходящих во время пластической деформации твердых тел. Особый интерес представляют вопросы, связанные с изменением структуры в процессе деформации, и в частности с формированием рекристаллизованных зерен.
До недавнего времени все аспекты структурных изменений в процессе пластической деформации рассматривались в отрыве от взаимосвязи с механизмами пластической деформации. В результате многие особенности процессов, структурообразования не имели однозначной интерпретации.
Проведенные в последнее время исследования динамической рекристаллизации (ДР) во взаимосвязи с действующими механизмами деформации показали, что всестороннее рассмотрение физической природы данного явления возможно только на основе комплексного и последовательного изучения структурных изменений и действующих механизмов деформации. Результаты исследований позволили выявить новый подход к вопросу развития ДР в различных классах материалов, благодаря которым стало возможным изменить как существующие теоретические представления о характере пластической деформации, так и практические возможности создания принципиально новых технологических процессов получения качественно новых материалов с уникальным комплексом свойств. На этой основе возможна разработка общего подхода к управлению структурой в различных материалах.
В этой связи представляется целесообразным проведение исследований, направленных на более детальное рассмотрение взаимосвязи структурных изменений и механизмов пластической деформации. Исследование взаимосвязи конкретных механизмов деформации и структурных изменений позволит расширить теоретические представления о структурных аспектах пластической деформации. С другой стороны анализ влияния структурных факторов на механическое поведение представляет большое практическое значение.
Цель работы. Установить существование и изучить характер зависимости кристаллографического скольжения и структурных изменений в процессе пластической деформации магниевого сплава. Выбор в качестве исследуемого механизма деформации механизма кристаллографического скольжения обусловлен отсутствием систематических исследований по влиянию типа и характера скольжения на механизмы структурных изменений и особой ролью дислокационных механизмов в процессах эволюции структур. В работе решались следующие частные задачи:
1. Анализ деформационного поведения и исследование характера
кристаллографического скольжения в зависимости от температурно-скоростных условий
деформации.
2. Исследование эволюции структуры во время пластической деформации.
Анализ впияния характера кристаллографического скольжения на структурные
изменения в процессе пластической деформации.
3. Анализ влияния структурных факторов на взаимосвязь характера
кристаллографического скольжения и структурных изменений.
4. Исследование особенностей характера кристаллографического скольжения и
структурных изменений при холодной деформации.
Для достижения поставленной цели в качестве материала исследования был выбран магниевый сплав.МА14, который является очень удобным объектом для исследования процессов пластической деформации, так как обладает ограниченным числом систем скольжения. Благодаря высокой анизотропии сопротивлению сдвига, магний и магниевые сплавы проявляют ярко выраженную зависимость деформационного поведения от условий деформации и исходного состояния структуры. Существование известной из литературы сложной температурной зависимости механизмов деформации для магния и его сплавов позволяет легко достичь целей настоящей работы. Выбор в качестве объекта исследования сплава был предопределен необходимостью добиться значительного воздействия вариации температурно-скоростных условий деформации и исходных структурных характеристик материала на характер кристаллографического скольжения.
Научная новизна. На примере магниевого сплава МА14 впервые показана зависимость структурных изменений от характера кристаллографического скольжения в процессе пластической деформации.
Исследованы особенности скольжения в области низких и высоких температур деформации и связанные с ними изменения в процессах структурообразования. Формирование более равновесных границ зерен в области высоких температур деформации связано с действием двойного поперечного скольжения в качестве контролирующего механизма процессов пластической деформации и ДР. В области низких температур действие простого единичного скольжения приводит к -формированию неравновесных границ рекристаллизованных зерен. При этом развитие низкотемпературной'ДР в сплаве МА14 происходит только в том случае, когда имеет место гомогенное кристаллографическое скольжение по преимущественной системе.
Установлено влияние исходной микроструктуры и кристаллографической текстуры (КТ) на взаимосвязь характера кристаллографического скольжения и структурных изменений. Уменьшение исходного размера зерен повышает гомогенность скольжения и ускоряет ДР. Влияние КТ на структурные изменения в процессе пластической деформации связано с зависимостью характера кристаллографического скольжения от типа текстуры. Переход к действию поперечного скольжения дислокаций от механизма Фриделя к механизму Фридепя-Эскейджа при изменении текстуры, приводит к ускорению ДР.
На основании установленной взаимоевязи структурных изменений с действующими механизмами деформации выявлены соотношения между характером кристаллографического скольжения, развитием ДР и возможностью перехода материала в состояние сверхпластичности. Предложены качественные модели образования новых зерен в области низких и высоких температур деформации.
Научная и практическая значимость. Полученные результаты важны для более глубокого понимания взаимосвязи между процессами структурообразования и, механизмами пластической деформации. Они могут быть полезны при разработке режимов практического управления процессами деформации и рекристаллизации.
На защиту выносятся:
-
Результаты исследования деформационного поведения и анализа механизмов пластической деформации магниевого сплава в широкой температурной-скоростной области.
-
Экспериментальные данные о характере кристаллографического скольжения и структурных изменениях в сплаве МА14, подтверждающих зависимость протекающих в процессе деформации структурных изменений от характера кристаллографического скольжения.
-
Результаты систематического исследования влияния размера исходных зерен и кристаллографической текстуры на взаимосвязь характера кристаллографического скольжения и структурных изменений.
4. Результаты исследования взаимосвязи характера кристаллографического сколь
жения и структурных ..изменений при холодной пластической деформации маг
ниевого сплава и схема формирования новых зерен при низкотемпературной ДР.
Апробация результатов работы. Основные результаты диссертации доложены и обсуждены на II Intern. Conf. on Nanostructured Materials "Nano'94" (Stuttgart, 1994), Intern. Conf. on Recrystallization in Metallic Materals "RecrystaHization'96" (Monterey, 1996), Intern. Conf. on Superplasticity in Advanced Materials ICSAM'97 (Bangalore, 1997).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 статей в научных отечественных и зарубежных журналах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы из 227'наименований. Работа содержит 15В страниц, включая 57 рисунков, 14 таблиц.
