Оценка влияния размеров зон Гинье-Престона на упрочнение алюминиевого сплава
Оценки размеров зон Гиньн-Престона в алюминиевых сплавах и расчет напряженного состояния в окрестности этих зон. Зависимость напряженного состояния в окрестности зон Гинье-Престона от разницы плотностей между зонами и матрицей алюминиевого сплава.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.11.2018 |
| Размер файла | 96,1 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/
Оценка влияния РАЗМЕРОВ зон Гинье-престона на упрочнение алюминиевого сплава
Ю.В. Чапкова
Аннотация
алюминиевый сплав гинье престон
Получены оценки размеров зон Гиньн-Престона (ЗГП) в алюминиевых сплавах. Выполнен расчет напряженного состояния в окрестности ЗГП. Показано, что корреляция размеров ЗГП с упрочнением алюминиевых сплавов отсутствует. Вклад в упрочнение вносит не размер ЗГП, а величина напряженного состояния в окрестности ЗГП. Показано, что напряженное состояние в окрестности ЗГП зависит от разности плотностей между ЗГП и матрицей алюминиевого сплава
Ключевые слова: Зона Гинье-Престона, плотность включения, матрица алюминиевого сплава, радиальное напряжение.
Annotation
ASSESSMENT OF SIZES Guinier-Preston zones ON STRENGTHENING ALUMINUM ALLOY
Ju.V. Chapkova
We obtain estimates of the size of Guinier-Preston zones (ZGP) in aluminum alloys. The calculation of the stress state in the vicinity of ZGP. It is shown that the correlation between the sizes ZGP hardening aluminum alloys available. Contribution to the strengthening of not the size of ZGP, and the magnitude of the stress state in the vicinity of ZGP. It is shown that the state of stress in the vicinity ZGP depends on the difference between the densities of ZGP and aluminum alloy matrix.
Keywords: Guinier-Preston zone, the density of inclusions, a matrix of aluminum alloy, the radial stress.
Основная часть
В настоящее время можно найти много информации о термическом дисперсионном упрочнении (механизме структурных изменений, происходящих при распаде пересыщенного твердого раствора) алюминиевого сплава, которое зависит от температуры и продолжительности старения.
Возможен и дисперсионное упрочнение (химический механизм упрочнения), в результате чего повышается напряжение, необходимое для движения дислокации в решетке, искаженной вокруг когерентных зон [1].
Дисперсионное упрочнение сплава когерентными частицами обычно описывают формулами Мотта-Набборо, связывающими напряжение течения с параметрами несоответствия решетки дисперсного выделения с решеткой матрицы [2].
Образование зон Гинье-Престона (ЗГП) или когерентных частиц можно представить абстрактной схемой мгновенного образования сферической частицы в металле матрицы.
Как следует в теории упругости для оболочки, мгновенно созданной в изотропной среде и имеющей положительное или отрицательное внутреннее давление справедливы уравнения [3]. В рассматриваемом случае вокруг зоны ЗГП или включения возникают радиальные r и окружные напряжения [3]:
, (1)
где - радиальное напряжение в окрестности включения; - внутреннее давление; , r - переменная координата (радиальная); а - радиус ЗГП (включения); b -.радиус внешней границы поля упругих искажений кристаллической решетки при численном решении задачи,
, (2)
где - окружное напряжение в сплаве вокруг полости.
При мгновенном образовании ЗГП (включения) в гомогенной среде выполняется соотношение [2]
, (3)
где u - перемещение границы оболочки под действием p; МПа - модуль упругости первого рода и - коэффициент Пуассона для алюминиевых сплавов.
Расчет u через плотности интерметаллического включения , использованную для оценки в первом приближении плотности ЗГП, и алюминиевого сплава в соответствии с рассматриваемой схемой приводит к уравнению:
или , (4)
где - перемещение границы оболочки под действием ; , - плотности, соответственно, ЗГП и алюминия. Результаты численного решения уравнений (3, 4) представлены на рис. 1
Рис. 1 Зависимость максимального радиального напряжения от радиуса включения в области мкм
На рис. 1 показана зависимость размера некоторых включений, входящие в алюминиевый сплав и радиального напряжения. Из рисунка видно, что включения делятся на 3 группы по напряженным состояниям, которым соответствуют временные сопротивления алюминиевых сплавов, в которые входят данные включения:
1 группа - 90-300 МПа;
2 группа - 300-500 МПа;
3 группа - 500-700 МПа.
При рассмотрении зависимости напряженного состояния и размера ЗГП (см. рис. 1) следует что, как и в случае с включением [4] размер ЗГП не однозначно связан с упрочнением сплавов при старении и прямая корреляция не обнаруживается.
Как показывает рис.1 на упрочнение сплава оказывает влияние напряженное состояние, рождающее поле упругих напряжений кристаллической решетки. Чем больше напряженное состояние, тем сильнее поле упругих искажений и, соответственно, прочнее алюминиевый сплав.
Так же видно из (1)-(4) чем больше разность плотностей между ЗГП и матрицей алюминиевого сплава, тем выше напряженное состояние и прочнее сплав.
Из выше изложенного можно следует, что на упрочнение алюминиевого сплава влияют не размеры ЗГП, а напряженное состояние в окрестности ЗГП, причем напряженное состояние связано с разностью плотностей между ЗГП и матрицей алюминиевого сплава.
Список литературы
1. Алюминий: свойства и физическое металловедение: справ. изд. / пер. с англ.; под ред. Дж. Е. Хетча М.: Металлургия, 1989. 422 с.
2. Гольдштейн М.И., Литвинов В.С., Бронфин Б.М. Металлофизика высокопрочных сплавов. Учебное пособие. М.: Металлургия, 1986. 312 с.
3. Гудьер Дж. Теория упругости /пер. с англ. С.П. Тимошенко; под ред. Г.С. Шапир. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1979. 560 с.
4. Гуляев Б.Б. Синтез литейных сплавов: учеб. пособие. Л.: Ленингр. гос. техн. ун-т, 1991. 80 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Изучение 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 23.12.2014- 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 Металлофизическое описание алюминиевого сплава и расчет цеха по производству алюминиевого профиля для строительных нужд. Температурный интервал прессования и технические требования к профилю. Расчет производительности пресса и правила приемки изделия.
курсовая работа [226,2 K], добавлен 25.01.2013Определение напряженного состояния полок, стенок и сосредоточенных элементов от распределенного поперечного усилия, действующего по длине конструкции, имеющей трехзамкнутый контур в поперечном сечении. Расчет потока касательных сил и прочности стрингеров.
курсовая работа [816,6 K], добавлен 27.05.2012Алюминий и его сплавы. Характеристика и классификация алюминиевых сплавов. Деформируемые, литейные и специальные алюминиевые сплавы. Литые композиционные материалы на основе алюминиевого сплава для машиностроения. Состав промышленных дюралюминов.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 15.01.2014Методика и основные этапы проведения металлографического анализа сплава латуни Л91. Зарисовка микроструктуры данного сплава на основе меди. Подбор необходимой диаграммы состояния. Зависимость механических свойств с концентрацией меди в сплаве латуни Л91.
лабораторная работа [466,3 K], добавлен 12.01.2010Методика проведения металлографического анализа сплава латуни ЛА77–2. Зарисовка микроструктуры данного сплава на основе меди. Приведение необходимой диаграммы состояния. Зависимость механических свойств с концентрацией меди в сплаве латуни ЛА77–2.
лабораторная работа [824,5 K], добавлен 12.01.2010Характеристика 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 11.11.2010Изучение процессов анодирования алюминия и нанесения цинкового покрытий на стальные детали. Составы электролитов и способы электролиза. Выбор вида покрытия, толщины и технологии цинкования. Определение времени обработки изделия. Расчет прибыли и издержек.
дипломная работа [736,7 K], добавлен 28.12.2020Методика 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 14.10.2013Разработка 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 17.05.2012Сущность литья по выплавляемым моделям и разработка технологии изготовления детали "Корпус". Определение размеров отливки с учетом усадки сплава. Разработка конструкции и расчет размеров пресс-формы. Приготовление огнеупорной оболочки на жидком стекле.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 23.09.2011Исследование химического диспергирования алюминиевого сплава; влияние концентрации щелочи на структуру диспергированных порошков и физико-механические свойства керамических материалов. Разработка технологической схемы спекания; безопасность и экология.
дипломная работа [2,9 M], добавлен 27.01.2013Поверхностное упрочнение твердых сплавов. Упрочнение нанесением износостойких покрытий. Методика нанесения износостойких покрытий на прецизионный твердосплавный инструмент. Оптимизация технологии формирования покрытий на сверлах из твердого сплава.
дипломная работа [6,1 M], добавлен 08.10.2012Расчет основных параметров системы охлаждения, греющей температуры. Создание конечно-элементной расчетной сетки. Схема подвода и распределения воздуха. Расчет граничных условий теплообмена, поля температур и напряженного состояния неохлаждаемой лопатки.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 15.02.2012Понятие о металлических сплавах. Виды двойных сплавов. Продукты, образующиеся при взаимодействии компонентов сплава в условиях термодинамического равновесия. Диаграммы состояния двойных сплавов, характер изменения свойств в зависимости от их состава.
контрольная работа [378,1 K], добавлен 08.12.2013Обоснование 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 24.01.2012Графическое изображение зависимости фазового состояния сплава от температуры и состава. Общий вид кривой охлаждения чистого металла. Равновесие в однокомпонентной системе. Главные экспериментальные и теоретические методы построения диаграмм состояния.
лекция [3,5 M], добавлен 29.09.2013Организация переработки твердых фторсодержащих отходов алюминиевого производства; технология получения фтористого алюминия. Конструктивный, материальный и термодинамический расчет барабанной установки; контроль и автоматизация процесса; охрана труда.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 20.09.2013Зависимость свойств материалов от вида напряженного состояния. Критерии пластичности и разрушения. Испытание на изгиб. Изучение механических состояний в зависимости от степени деформирования. Задачи теорий пластичности и прочности. Касательное напряжение.
презентация [2,7 M], добавлен 10.12.2013
