Законы распределения деформаций в микроструктуре цветных металлов и сплавов
Определение параметров неоднородности полей деформации в микроструктуре технически чистого титана, сплава циркония и алюминиево-медного сплава методом малобазных делительных сеток. Построение нормированных автокорреляционных функций микродеформаций.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.11.2018 |
| Размер файла | 78,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ЗАКОНЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ В МИКРОСТРУКТУРЕ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
Реков А.М.
г. Первоуральск
Методом малобазных делительных сеток [1] определены параметры неоднородности полей деформации в микроструктуре технически чистого титана ВТ1-0, сплава циркония и алюминиево-медного сплава Д16 (2420). Испытания проводились при одноосном растяжении образцов при комнатной температуре. Образцы титана и циркониевого сплава вырезались из трубной заготовки (вдоль образующей трубы). Образцы сплава Д16 подвергались закалке и естественному старению (вырезали из листа). Параметры микроструктуры материала образцов (размер зерна и структурных составляющих) определялись по известным методикам. Образцы титана ВТ1-0 имеют плотно упакованную гексагональную структуру (-модификация). Сплав циркония представляет собой твердый раствор ниобия в -цирконии с ГПУ решеткой. Структура образцов сплава Д16 представляет твердый раствор меди и магния в алюминии.
База делительной сетки, в соответствии с размером зерна материала образцов, составляла 10 микрометров для титана и циркониевого сплава и 25 микрометров для сплава Д16 . Образцы деформировали в несколько ступеней до остаточных пластических деформаций от 6 до 14%.
Увеличение микроскопа подбирали таким образом, чтобы измеряемая длина стороны ячейки делительной сетки составляла один миллиметр. Координаты узлов делительной сетки (массив 20х20 ячеек) измеряли микрометром МОВ 1х16х в двух ортогональных направлениях - вдоль и поперек оси растяжении образца. Измерения каждой ячейки делительной сетки проводили шестикратно, как до, так и после деформации, что позволило оценить величины случайных ошибок определения параметров неоднородности.
Найдены все компоненты тензора пластических микродеформаций и характеристики напряжено-деформированного состояния микрообъема [1,2].
Случайные коэффициенты Надаи-Лоде микрообъемов (зерен) находились по зависимости:
= ( 22 - 1 - 3 )/( 1 - 3) ,
а величины случайных коэффициентов поперечной деформации - по формулам:
31 = 3/1 и 21 = 2/1
Построены нормированные автокорреляционные функции микродеформаций, одномерные и двухточечные законы распределения.
Экспериментальные законы распределения микродеформаций достаточно хорошо согласуются с теоретическим нормальным распределением. В качестве примера (рис.1 ) приведены функции плотности распределения главных микродеформаций и их интенсивностей [2], полученные по результатам испытаний образца из сплава циркония при степени макродеформации равной 14 %.. Для данного сплава существенным отличием от результатов полученных при испытаниях материалов с кубической решеткой является то, что график функции плотности главных микродеформаций смещен вправо (достаточно большая доля деформаций, соответствующих чистому сдвигу).
Плотности распределения главных микродеформаций циркониевого сплава
Рис.1
Функции плотностей распределения случайных параметров Надаи-Лоде могут быть аппроксимированы распределением Коши [2]. .Кинетика функций плотности распределения случайных параметров Надаи-Лоде в микроструктуре алюминиево-медного сплава при одноосном растяжении образца показана на рис.2. На ранних этапах пластической деформации (6%) функция распределения является трехмодальной, что может быть обусловлено трехкомпонентной структурой сплава. При дальнейшем деформировании образца напряженно-деформированное состояние зерен становится более благоприятным - мода изменяется от величины -0,8 до -0.4. деформация микроструктура сплав цирконий
Плотности распределения параметра Надаи-Лоде в алюминиевом сплаве
Рис.2
Плотности распределения параметра Надаи-Лоде в титане ВТ1-0
Рис.3.
Обратное явление, но в меньшей степени, отмечено при испытаниях образцов из титана ВТ1-0 (рис.3). Для данного материала с ростом степени деформации мода параметра смещается в сторону более «жестких» напряженно - деформированных состояний.
Поля микродеформаций являются анизотропными - сечения нормированных автокорреляционных функций различны в ортогональных направлениях относительно оси растяжения образцов. В продольном направлении корреляция между деформациями зерен-соседей отрицательная. Радиус корреляции между микродеформациями составляет 5- 6 зерен (). В поперечном направлении корреляционные функции изменяются по закону, близкому к экспоненте (рис.4).
Корреляционные функции главных микродеформаций циркониевого сплава
Рис.4
Таблица 1. Параметры законов распределения интенсивностей главных микродеформаций
|
Материал |
u ,% |
,% |
Ju,% |
|||
|
Титан ВТ1-0 |
8 13 |
2,6 4.2 |
32 32 |
-0,11 -0,07 |
0,39 0,49 |
|
|
Сплав Д16 |
5 10 14 |
0,77 1,10 1,15 |
15 11 8 |
-0, 49 -0,13 -0.27 |
0,27 0,62 0,64 |
|
|
Сплав циркония |
13 14 |
4,5 3,8 |
34 28 |
-0,38 -0,19 |
-,09 0,26 |
В соответствии с условием несжимаемости микрообъема при пластической деформации алгебраическая сумма случайных коэффициентов поперечной деформации микрообъемов (зерен) 31 и 21 равна - 1. Графики функций плотностей распределения коэффициентов поперечной деформации 31 и 21 симметричны друг другу (рис.5). Ось симметрии пересекает ось абсцисс в точке -0,5.
Плотности распределения коэффициентов поперечной деформации сплава циркония при макродеформации 14%
Рис.5
Выводы.
1.Определена кинетика параметров неоднородности полей пластических микродеформаций одноосного растяжения ряда цветных металлов и сплавов. Плотности распределения микродеформаций соответствуют нормальному закону.
2.Относительный уровень неоднородности микродеформаций (коэффициент вариации) зависит от степени макродеформации и вида материала.
3.Проведена оценка деформированных состояний отдельных зерен металла.
4.Поля микродеформаций исследованных материалов анизотропные, что при одноосном растяжении предопределяет распространение больших деформаций в направлении, перпендикулярном оси растяжения образца.
5. Определены одномерные и двухточечные вероятности появления и распространения на два соседних зерна микродеформаций, превышающих равномерное относительное удлинение при разрыве.
Литература
1.А.А.Вайнштейн, А.Н, Алехин Основы теории упругости и пластичности с учетом неоднородности материала. УГТУ-УПИ. 2004 236 с.
2.А.М.Реков.,А.А. Вайнштейн А.А.,В.В. Березин Распределение главных микродеформаций // Вестник УГТУ-УПИ Механика микронеоднородных материалов и разрушение: Сб. науч. трудов. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004.№.22(52). С.85-88.
3.В.А. Шаклеина. ,А.М. Реков,В.И.Забродин. Экспериментальные законы распределения микродеформаций алюминиевого сплава Д16 (2024) \\ Механика и процессы управления Том 1. Труды XXXVI Уральского семинара Екатеринбург: УрО РАН, 2008С.320-321.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Определение причин и описание механизма необратимости пластичной деформации металлов. Изучение структурных составляющих сплавов железа с углеродом, построение кривой охлаждения сплава. Описание процессов закаливаний углеродистых сталей, их структура.
контрольная работа [596,1 K], добавлен 18.01.2015Классификация цветных металлов по физическим свойствам и назначению. Исследование микроструктуры однофазных латуни и оловянистой с зернистым строением бронзы, силумина, бронзы свинцовистной, оловянистового и свинцового баббитов. Состав и структура сплава.
лабораторная работа [5,4 M], добавлен 04.07.2016Методика построения диаграмм состояния. Специфика их использования для сплавов, образующих механические смеси из чистых компонентов. Особенности определение температуры кристаллизации сплава. Кривые охлаждения сплава Pb-Sb, применение правила отрезков.
презентация [305,4 K], добавлен 14.10.2013Изучение свойств алюминиевого деформируемого сплава, где основным легирующим элементом является марганец. Влияние легирующих элементов на свойства и структуру сплава и основных примесей. Условия эксплуатации и области применения алюминиевых сплавов.
реферат [128,9 K], добавлен 23.12.2014Промышленное значение цветных металлов: алюминий, медь, магний, свинец, цинк, олово, титан. Технологические процессы производства и обработки металлов, механизация и автоматизация процессов. Производство меди, алюминия, магния, титана и их сплавов.
реферат [40,4 K], добавлен 25.12.2009- Диаграмма состояния с полиморфными, эвтетктоидными, перитектоидными превращениями. Правило Курнакова
Зависимость между составом и структурой сплава, определяемой типом диаграммы состояния и свойствами сплава. Состояния сплавов, компоненты которых имеют полиморфные превращения. Состояние с полиморфным превращением двух компонентов. Микроструктура сплава.
контрольная работа [724,7 K], добавлен 12.08.2009 Свойства алюминиево-магниевых, алюминиево-марганцевых и алюминиево-медных сплавов, их применение в промышленности. Характеристики порошковых сплавов алюминия и методы их получения в металлургии. Технологическая схема изготовления гранулированных сплавов.
реферат [28,2 K], добавлен 04.12.2011Автоматизированные анализаторы изображений. Кристаллическая решетка графита, его применение, свойства. Исследование зависимости параметра формы (вытянутость и диаметр) от размера графитовых включений. Построение графиков и выявление зависимостей.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 16.02.2015Разработка технологического процесса изготовления прессованного профиля ПК-346 из сплава АД1. Расчет оптимальных параметров прессования и оборудования, необходимого для изготовления заданного профиля. Описание физико-механических свойств сплава АД1.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 17.05.2012Составление диаграммы состояния системы свинец - сурьма. Количественное соотношение фаз и их химический состав в середине температурного интервала в первичной кристаллизации сплава с 10% Sp. Марочный состав цветных сплавов, способ упрочнения АМг.
контрольная работа [1,6 M], добавлен 02.03.2016Процесс получения титана из руды. Свойства титана и область его применения. Несовершенства кристаллического строения реальных металлов, как это отражается на их свойствах. Термическая обработка металлов и сплавов - основной упрочняющий вид обработки.
контрольная работа [2,3 M], добавлен 19.01.2011Обработка поверхности сплавов при помощи сильноточных электронных пучков (СЭП) с целью формирования многослойной многофазной мелкодисперсной структуры. Влияние плотности энергии и длительности импульса СЭП на внутреннюю структуру твердого сплава.
дипломная работа [3,7 M], добавлен 27.07.2015Возможности образования в отливке дефектов, обусловленных взаимодействием сплава с водородом, кислородом и другими газами. Определение содержания водорода в сплаве методом первого пузырька. Анализ процессов формирования кристаллического строения отливки.
курсовая работа [466,1 K], добавлен 21.01.2011Характеристика и механические свойства титана. Исследование влияния вспомогательных компонентов на свойства титанового сплава. Технологические аспекты плавки, определение типа плавильного агрегата. Термическая обработка: отжиг, закалка, старение.
реферат [1,6 M], добавлен 17.01.2014Характеристика сплава ВТ22, его химические свойства, плотность, процессы ковки и штамповки, применение. Расчет массы заготовки. Определение производственной программы для производства прутков из сплава Вт22, выбор режима работы и расчет фонда времени.
курсовая работа [166,7 K], добавлен 11.11.2010Общие сведения о трубопроводах. Технологические трубопроводы. Сложность изготовления и монтажа технологических трубопроводов. Трубы и детали трубопроводов из цветных металлов и их сплавов, их конфигурация, техническая характеристика, области применения.
курсовая работа [17,6 K], добавлен 19.09.2008Формирование структуры и методы исследования свойств металлов; диаграмма состояния "железо-цементит". Железоуглеродистые сплавы; термическая обработка металлов и сплавов. Сплавы, применяемые в промышленности; выбор сплава на основе цветного металла.
контрольная работа [780,1 K], добавлен 13.01.2010Основные понятия литейного производства. Особенности плавки сплавов черных и цветных металлов. Формовочные материалы, смеси и краски. Технология изготовления отливок. Виды и направления обработки металлов давлением. Механизмы пластической деформации.
презентация [4,7 M], добавлен 25.09.2013Химический состав, назначение сплава марки ХН75МБТЮ. Требования к металлу открытой выплавки. Разработка технологии выплавки сплава марки. Выбор оборудования, расчет технологических параметров. Материальный баланс плавки. Требования к дальнейшему переделу.
курсовая работа [294,9 K], добавлен 04.07.2014Обоснование выбора марки сплава для изготовления каркаса самолета, летающего с дозвуковыми скоростями. Химический состав дуралюмина, его механические и физические свойства, и технологические методы их обеспечения. Анализ конечной структуры сплава.
контрольная работа [597,7 K], добавлен 24.01.2012
