Введение к работе
-3-
Актуальность проблемы. Происходящие преобразования в экономике и промышленности выставляют требования более полного использования накопленных научно-технических достижений, повышая их действенность.
В механике сплошных сред усилился интерес к всестороннему изучению поведения материалов в разнообразных условиях. Исследования позволили обнаружить сплавы, обладающие свойством сверхпластичности, установить формы проявления эффекта, предложить модельные соотношения. В обработке металлов давлением возникла ситуация более полного использования ресурса пластичности сплавов за счет управления оптимальными режимами при исполнении операций, менее мощного оборудования, повышения качества поковок, улучшения механических и структурных свойств материалов.
Поэтому промышленная реализация нетрадиционных методов обработки давлением, включая' сверхплаетичность, требуют основательной научно-технической подготовки.
Работа выполнялась в рамках Общесоюзной научно-технической программы 04. Межотраслевые технологии 072.09 "Сверхпластичность", Программы научных исследований отделения проблем машиностроения, механики и процессов управления АН СССР "Механика" (2.1.10.2) - "Механика деформируемого твердого тела", раздел - 2.1.10.2.3.3 "Разработка экспериментальных методов исследования реологии и структурообразования при больших пластических деформациях" и по плановой научно-исследовательской тематике кафедры сопротивления материалов Бишкекско-го политехнического института и Кыргызского архитектурно-строительного игститу-та "Пластичность и сверхпластичность материалов при сложных нагружениях и прочность упругопластических конструкций" (шифр проблемы 1.10.2 N-госрегистра-шш 01820091061).
Цель работы. - Разработка термодинамической концепции изучения законов высокотемпературной деформации, предназначенной для обнаружения и численной
-4-оценки особенностей в поведений промышленных металлических материалов, в первую очередь, термомеханических режимов реализации эффекта сверхпластичности.
Задачи исследований. 1. На основе общей теории определяющих соотношений предложить термодинамически обоснованную достаточно общую форму уравнения состояния, замеры по переменным которого технически возможно произиесги на испытательном оборудовании.
-
Сформулировать и решить задачу математического шинирования эксперимента на случайных полях в наиболее трудной и иаимеїіесразрабоїишюй постановке, когда аналитический вид модельной функции неизвестен.
-
Осуществить испытания на растяжение и сжатие деформированных алюминиевых сплавов АМг5 и Д18Т в широких скоростных и температурных шперналах. Установить особенности проявления эффекта сверхшшетичности.
-
Разработать стохастическую динамическую модель для решения задачи но аналитической формулировке и численной реализации условий осуществления эффекта сверхпластичности, поскольку оценка склонности сплавов к сверхшшетичности по коэффициенту скоростной чувствительности показана как термодинамически несостоятельная. Конкретные результаты получнгь для сплавов АМг5 и Д18Т.
-
В качестве технологического приложения осуществить изготовление поковок типа "Стакаи" из сплава АМг5 с улучшенными-структурными показателями на специально сконструированном и изготовленном изотермическом штампоюм блоке но схеме обратного выдавливания за один технологический переход.
Методика исследования основана на обшей теории определяющих соотношений, теории планирования экспериментов на случайных полях, многомерной математической статистике, стохастическом моделировании, теории структурных фазовых переходов, теории устойчивости движения. .
Научная новизна. 1. Разработана термодинамическая методика по исследованию законов высокотемпературной деформации металлических материалов в широких диапазонах скоростей деформации, включая термические и кинематические интервалы сверхпластичности.
-
Экспериментальным путем получены принципиально новые результаты по характеру проявления сверхпластических свойств в промышленных алюминиевых сплавах АМг5, Д18Тпри растяжении и сжатии. Показано, что сверхпластичности сопутствует термодинамическая неустойчивость напряжения пластического течения по отношению к параметрам, ответственным за процесс - температуре и скорости деформации.
-
Разработана стохастическая динамическая модель, пригодная для аналитической формулировки и численной реализации задачи определения термомеханических режимов проявления эффекта сверхпластичности. Численная процедура осуществлена на примере сплава Д18Т с конкретными технологическими рекомендациями.
Достоверность полученных результатов обеспечивалась соблюдением положений теории определяющих уравнений, статистическими критериями, металлографическим анализом.
Практическая ценность диссертации заключена в приложении предложенной методики при разработке отраслевого руководящего документа "Высокотемпературные механические испытания конструкционных материалов". Методические указания. Часть 1 на предприятии п/я А*3700, г. С-Петербург (Акт внедрения от 14.04.89 г.). На материалах работы было получено 4 авторских свидетельства.
Апробация работы проведена на 18 Всесоюзных и Республиканских конферен
циях, совещаниях, семинарах. '
Публикации. Основные результаты опубликованы в работах /1..24/.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из двух частей введения, шести основных разделов, заключения, приложений и содержит 165 страниц машинописного текста, 20 рисунков, 10 таблиц и библиографический список, включающий 175 наименований литературных источников и приложений па 6 листах.