ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Феноменология явления и ее связь с исходной микроструктурой из "Сверхпластичность промышленных сплавов " Феноменологические особенности поведения материалов в условиях СП состояния подробно описаны в ряде монографий и обзоров [1—6]. Ниже приводятся наиболее существенные результаты изучения феноменологии СП течения, необходимые для понимания механизма деформации и свойств конкретных промышленных сплавов. [c.10] Устойчивость пластического течения оценивают с помощью приведенных выше параметров, рассматривая условия образования и развития шейки на образце. В месте локализации деформации скорость течения и степень деформации возрастают по сравнению с остальной частью образца. Соответственно происходит упрочнение этого участка образца, обусловленное параметрами пит. Таким образом, высокая устойчивость пластического течения может быть реализована за счет деформационного наклепа или скоростного упрочнения материала, т. е. больших значений коэффициентов пит. [c.11] Для уяснения отличий СП течения от обычной пластической деформации рассмотрим механические свойства сплавов, испытанных в различных условиях. [c.11] Известно, что обычно пластическое течение сопровождается непрерывным упрочнением в процессе растяжения, затем следуют локализация деформации, образование шейки и разрушение. Вместе с тем, как показывает анализ истинных кривых растяжения, в условиях СП деформация уже при небольших степенях выходит на стадию, где пластическое течение развивается под действием небольших и постоянных напряжений практически без упрочнения до сотен и тысяч процентов удлинения, а иногда даже наблюдается разупрочнение. При этом развитие локализации деформации в виде образующихся шеек либо приостанавливается, либо происходит медленно на протяжении всего процесса растяжения. [c.11] Отмеченная выше корреляция между зависимостями бит от скорости деформации является важным экспериментально установленным фактом. Результаты, полученные при испытаниях многих сплавов, показывают, что переход к СП течению происходит при 0,3, а при меньших значениях т идет обычная деформация, при которой сг и S слабо зависят от скорости деформации. [c.12] Следует отметить, что механическая модель вязко-пластическо-го течения, развитая в работах Харта, позволяет лишь качественно объяснить поведение СП материалов, а попытки установить количественную связь между величиной коэффициента т и пластичностью не дали однозначного результата [13—15]. Тем не менее, как было отмечено, практически у всех металлов и сплавов в СП состоянии установлена качественная взаимосвязь между д и коэффициентом т, который является важнейшей характеристикой СП материалов. [c.12] Различия в значении абсолютной величины коэффициента т, измеренного разными способами, обусловлены рядом факторов, в том числе исходным структурным состоянием материала, его изменением в процессе растяжения и степенью деформации, при которых определяют т. Большое значение, как показывают результаты работы [22], имеет форма кривых напряжение — деформация в условиях СП течения. Дело в том, что на измеряемую величину т существенное влияние оказывает величина и знак коэффициента деформационного упрочнения я, который зависит от формы истинных кривых деформаций. Как показали исследования, при определении коэффициента т необходимо анализировать истинные кривые растяжения при разных скоростях деформации, измерения производить лишь в точках, где коэффициент п имеет один знак для обеих сравниваемых скоростей деформации. Учет этого обстоятельства требует детального изучения истинных кривых растяжения при разных скоростях деформации. Однако при постановке всего комплекса исследований теряется практический смысл определения коэффициента т как параметра, позволяющего упростить оценку СП поведения материала. [c.13] Изложенное показывает, что в настоящее время не существует универсального способа определения абсолютной величины коэффициента скоростной чувствительности напряжения течения и измеренную величину т следует рассматривать не как константу материала, а как структурно-чувствительный параметр, конкретное значение которого зависит не только от методики его измерения, но и от степени и скорости деформации образца. [c.13] Параметры СП течения а, 6, m и положение оптимального скоростного интервала определяются структурой сплава и температурой деформаций. Ниже представлен анализ влияния различных факторов на СПД. [c.13] Размер зерен. Среди структурных факторов, влияющих на эффект СП, следует прежде всего выделить размер зерен. Стабильная УМЗ структура с d 10- 15 мкм — необходимое условие получения структурной СП. [c.15] По мере измельчения структуры изменяется и пластичность сплава Zn — 0,4 % А1, а также скоростная зависимость его свойств. Особенно резкие изменения б наблюдаются при изменении размера зерен от 10 до Г мкм — относительное удлинение возрастает от 25 до 400 % (рис. 2) и одновременно резко усиливается характерная для СП зависимость свойств от скорости деформации. [c.15] Таким образом, стабильная мелкозернистая структура является необходимым условием получения эффекта СП. К настоящему времени это установлено для подавляющего большинства сверх-пластичных сплавов. [c.16] Однако в ряде случаев признаки СП течения наблюдали в крупнозернистых материалах [28—32]. Причины такого поведения сплавов различны. В частности, установлено, что в процессе деформации крупнозернистых титановых сплавов внутри зерен формируется субструктура, поведение которой, вероятно, подобно мелкозернистой структуре СП материалов [28]. [c.16] Вместе с тем на сплавах системы А1—Ge показано, что эффект сверхпластичности наблюдается при lOO-f-200 мкм [31- 33]. При этом не обнаружено образование субструктуры в процессе деформации. В то же время найдена корреляция между исходной пористостью сплавов, возникающей в результате фазового превращения при нагреве до температуры испытаний, и относительным удлинением в условиях СП течения [32]. Максимум пластичности получен в сплаве А1 — 0,4 % Ge, в котором исходная пористость также достигла наибольшего значения [примерно 0,8 % (объемн.)]. В работе [33] показано, что эффект СП в сплавах А1—Ge обусловлен тем, что пористость способствует развитию комбинации механизмов, характерной для обычных СП сплавов, а поскольку пористость поддерживается на постоянном уровне, она не ведет к разрушению материала. [c.16] Разнозернистость. При анализе влияния структурных характеристик на эффект СП обычно оперируют средним размером зерен, хотя в отдельных случаях величина кристаллитов в испытываемом сплаве может различаться на порядок и более. Особенно это относится к промышленным сплавам, в которых при получении мелкого зерна в процессе интенсивной предварительной пластической деформации иногда получаются наряду с мелкозернистой структурой зоны крупных зерен. Наличие разнозернистости, естественно,, изменяет свойства сплавов в условиях СП течения, поскольку появление в структуре более крупных зерен должно приводить к снижению эффекта СП. [c.16] Изложенное удобно проиллюстрировать на примере промышленного алюминиевого сплава 01420 (А1 — 5 % Mg—1,8% Li — 0,12% Zr). Сплав получали в трех состояниях с равноосной мелкозернистой микроструктурой — d=6 мкм, с крупнозернистой микроструктурой d=75 мкм и смешанной структурой, в которой наряду с крупными вытянутыми зернами имеют место равноосные мелкие зерна с d=6 мкм. [c.16] Площадь фракций мелких и крупных зерен в этом состоянии находилась в соотношении 1 1. [c.16] Из Приведенных данных видно, что и при наличии смешанной структуры сплав проявляет признаки СП состояния. Однако при. этом несколько увеличиваются напряжения течения, уменьшается относительное удлинение. Одновременно скоростной интервал проявления СПД смещается в область меньших е. В крупнозернистом сплаве СПД на поверхности не наблюдается, б и m не зависят от е и деформация осуществляется с образованием шейки. В работах [34—36] на сплавах Zn — 22 % А1, латуни и Ti — 6 % А1 —4% V показано, что положение оптимального скоростного интервала и величина т зависят от характера распределения зерен по размерам. Была предложена модель [37], позволяющая рассчитать свойства сплава с учетом объемной доли зерен с разным размером, принимая их вклад в СПД аддитивным. Сравнение результатов, рассчитанных по модели, показало удовлетворительное совпадение с экспериментальными результатами, пЬлученными на сплавах Ti — 6 % А1 — 4 % V и А1 7475. [c.17] Одним из случаев проявления разнозернистости структуры при деформации можно считать эффект влияния микронеоднородностек в виде вытянутых частиц по бывшим границам зерен высокотемпературной фазы. Наличие сетки микронеоднородностей в виде-границ крупных зерен на фоне УМЗ структуры сплава Zn — 22% А1 и латуни значительно снижает относительное удлинение и повышает напряжение течения в условиях СПД [6, 38, 39]. Разрушение сетки этих границ в результате предварительной пластической деформации приводило к снижению а и повышению б. [c.17] Рассмотрим этот вопрос более подробно. Деформационные характеристики фаз зависят от их химического состава, типа решетки и гомологической температуры деформации. Казалось бы, зная эти характеристики, можно предсказать возможность СП течения многофазных сплавов. Однако истинная картина поведения таких сплавов значительно сложнее, поскольку необходимо учитывать взаимодействие фаз в процессе деформации. Так, рост зерен фаз в процессе деформации не может происходить без взаимной диффузии компонентов сплава, диффузионные характеристики фаз могут оказать существенное влияние на СПД. При изменении фазо-го состава меняется также структура, протяженность и доля меж-фазных границ в сплаве. То, что это существенно для СПД, следует из различия в осуществлении ЗГП на межзеренных и межфаз-ных границах [6]. Наконец, от фазового состава могут зависеть предпочтительные системы скольжения в фазах. Установлено, что от количества а-фазы в сплавах Zn—А1 с ультрамелким зерном зависят действующие системы скольжения в цинковой р-фазе [41, 42]. Увеличение количества а-фазы способствует развитию небазисных систем скольжения в р-фазе, что объясняется облегчением зарождения дислокаций типа (с+а) на межфазных границах по сравнению с межзеренными границами в а- и р-фазах. [c.18] Вернуться к основной статье