ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Взаимосвязь и роль различных механизмов деформации в обес- Г печении сверхпластической деформации из "Сверхпластичность промышленных сплавов " СПД связана с активизацией диффузионных процессов. Об этом свидетельствуют данные прямых измерений параметров диффузии [2, 130], а также результаты исследования структурных изменений, в частности кинетики роста зерен [59, 62]. [c.60] В настоящее время не вызывает сомнения важность диффузии для обеспечения СП поведения. Более сложен вопрос о роли направленного диффузионного массопереноса—диффузионной ползучести в проявлении СП течения. Экспериментальное исследование развития ДП при СПД встретило много трудностей, поэтому до последнего времени не было единого мнения по данному вопросу. [c.60] Согласно классическим представлениям [1—3, 6] направленный диффузионный массоперенос обусловлен градиентом концентрации вакансий, возникающим между различно ориентированными относительно оси растяжения границами под действием приложенных напряжений. Различают два вида ДП — ползучесть Паббарро — Херринга, при которой диффузионные потоки направлены через объем зерен, и ползучесть Кобла, когда эти потоки перемещаются по границам зерен. Поскольку скорость ползучести Кобла имеет более сильную зависимость от размера зерен, действие этого процесса в УМЗ СП материала предполагается более предпочтительным. [c.60] Развитие ДП при СПД исследовали до настоящего времени в основном двумя методами либо по инертным меткам, которыми могут быть частицы выделений, либо по деформационным (полосчатым) зонам, которые при СПД образуются у границ зерен. [c.60] В этой связи большой интерес представляет использование про свечивающей электронной микроскопии для изучения перераспределения дисперсных выделений при СПД. Такие исследования были проведены на магниевом сплаве МА8 [135] и алюминиевом АМгб [67]. Эти сплавы содержат стабильные при температуре СПД частицы марганцовистых фаз, а атомы марганца более тяжелые и диффундируют медленнее, чем атомы матрицы, поэтому при диффузии легких атомов частицы можно использовать как инертные метки. [c.61] В исходном состоянии выделения были равномерно распределены в микроструктуре. СПД приводит к образованию зон, свободных от дисперсных частиц (рис, 22, а и б). Как видно на снимке,, одновременно с появлением ЗСВ у поперечных границ зерен повышается концентрация частиц на некоторых продольных границах (см. стрелки на рис. 22,а). [c.61] Таким образом, перераспределение дисперсных выделений дает наиболее прямую информацию о развитии ДП. Однако эту методику можно использовать только на ограниченном круге материалов — сплавах, содержащих стабильные частицы. [c.63] Следует, однако, отметить, что в указанной работе [73] исследовали крупнозернистый (rf 30 мкм) сплав. Поэтому представляют интерес данные о сопоставлении размеров деформационных зон и ЗСВ для СП материала. [c.63] Для понимания роли ДП в обеспечении СПД большой интерес представляют данные об особенностях действия этого процесса при СП течении и сравнение их с классическими представлениями о диффузионном массопереносе. [c.64] К сожалению, вследствие трудностей экспериментального изучения ДП таких данных к настоящему времени накоплено мало. Использование для этой цели результатов топографических исследований деформационных зон, как отмечено выше, имеет ограниченное значение. В этой связи рассмотрим результаты изучения характера образования ЗСВ в различных условиях деформации магниевого сплава МА8 [135]. [c.64] Установлено, что расположение и ширина обедненных зон в сплаве при данной степени растяжения существенно зависят от скорости деформации. При малых скоростях (в области I) зоны, свободные от выделений, встречаются почти в половине зерен, причем примерно 80 % всех зон — около поперечных границ. При повышении скорости деформации число зерен, содержащих ЗСВ, уменьшается, а расположение зон становится менее упорядоченным — их часто (в 60 % всех случаев) уже можно обнаружить на границах, ориентированных произвольным образом (см. рис. 22,6). Увеличение скорости деформации также приводило к значительному уменьшению ширины ЗСВ, После растяжения со скоростью более 8-10 с (в области П1) ЗСВ практически отсутствуют. В целом аналогичные закономерности в образовании зон были обнаружены и при исследовании перераспределения дисперсных выделений в сплаве АМгб [67]. [c.64] Полученные данные свидетельствуют о значительной неоднородности процессов при СПД в пределах отдельных зерен и сложном характере развития ДП. В согласии с классическими моделями ДП, когда диффузионный массоперенос происходит под действием приложенных напряжений, обедненные зоны возникают вблизи поперечных (относительно оси растяжения) границ зерен. Иное расположение зон, наблюдаемое при СПД, позволяет полагать, что диффузионный массоперенос в этих условиях осуществляется под действием локальных внутренних напряжений. Такая картина соответствует ситуации, когда ДП является не основным, а сопутствующим механизмом деформации (см. 1, 2.4). [c.64] Вывод о действии в условиях СП особой разновидности ДП делают и авторы работы [78]. Для объяснения отсутствия вытянутости зерен при СПД двухфазного сплава Zn — 22 % А1 они предположили, что в отличие от модели классической ДП к поперечной границе диффундируют атомы не с продольных границ того же зерна, а от других зерен (ДП с участием растворно-осадительных процессов). Авторы полагают, что в этом случае направленный массоперенос к поперечной границе между зернами не должны изменять их размеров, перпендикулярных оси растяжения. С развитием этой разновидности ДП в работах [6, 78] связывают увеличение размера зерен вдоль оси растяжения без изменения их поперечника и появление на поверхности новых зерен. Однако из этих представлений неясно, как осуществляется деформация образца, поскольку, как свидетельствуют эксперименты, рост зерен идет во всех направлениях, а в среднем вытянутость оси отсутствует. Предложенная гипотеза разработана для двухфазных СП сплавов и не может быть применена к однофазным. Ее слабость в том, что она построена на результатах изучения деформационных зон в предположении, что их возникновение обусловлено только ДП, но это предположение, как отмечено выше, не соответствует экспериментальным данным. [c.65] Приведенные оценки свидетельствуют о том, что в исследуемых материалах вклад ДП при скоростях деформации, отвечающих П области,, незначителен. Этот вклад увеличивается с уменьшением скорости деформации. [c.66] Полученные к настоящему времени экспериментальные данные убедительно свидетельствуют о том, что в условиях СП течения действуют одновременно несколько механизмов деформации — ЗГП, ВДС и ДП. Развитие этих механизмов происходит в тесной взаимосвязи. Установление взаимосвязи действующих механизмов — одна из основных проблем при исследовании природы СП течения. Возможны два подхода к анализу этой проблемы — микроскопический и макроскопический. На микроуровне развитие каждого механизма деформации может быть рассмотрено как кооперированное движение дефектов кристаллического строения — дислокаций решетки, вакансий, зернограничных дислокаций, а их взаимосвязь выражается во взаимодействии этих дефектов с границами зерен. Такой подход лежит в основе модельных представлений о СПД и подробно рассмотрен в следующем разделе. Между тем макроскопический подход позволяет, не вдаваясь в анализ микропроцессов, выделить роль каждого из механизмов деформации в обеспечении СПД. [c.67] Для такого анализа важное значение имеет сопоставление изменения механических свойств и действующих механизмов деформации при изменении скорости деформации. Как отмечено в разд. [c.67] Однако остается неясным ответ на вопросы, почему вклад ЗГП максимален в области И и имеется ли корреляция между действием других механизмов деформации и свойствами сплавов при СПД. Здесь важно отметить, что в поликристалле при развитии ЗГП необходимо протекание аккомодационных процессов, обеспечивающих подстройку и приспособление зерен при деформации образца для обеспечения условий совместной деформации и сохранения сплошности материала. В качестве аккомодационных процессов могут выступать ВДС, ДП и миграция границ зерен. [c.68] Сопоставление вклада ВДС в общую деформацию при СПД и изменение механических свойств при изменении е также позволяют установить некоторую корреляционную связь Вклад ВДС минимален в области П, несколько повышается в области I и становится заметным в области П1. Наблюдается корреляция не только между изменением и т, 6, но и характером ВДС и параметрами СПД. На это, в частности, указывает установленная в работе [119] корреляция между изменением свойств сплава Zn—22 % А1 и скоростной зависимостью текстурообразования. [c.68] Текстурный переход в р-фазе наблюдается при скоростях деформации 3-10 , 5-10-2 iQ-5 (,-1 у сплава с размером зерен 0,5 1 и 2,35 мкм соответственно. При сравнении скоростной зависимости текстурообразования в р-фазе сплава со скоростной зависимостью механических свойств было определено, что скоростной интервал текстурного перехода и максимальные значения т, б совершенно одинаково сдвигаются к малым е с увеличением размера зерен. Таким образом, была установлена корреляция между изменением механических свойств и характером ВДС в р фазе сплава в зависимости от Б и его исходной микроструктуры. Исследование показало, что такая же корреляция наблюдается при уменьшении температуры деформации. Понижение температуры деформации снижает область оптимальных т, б в сторону меньших г, соответственно смеш,ается и скоростной интервал текстурного перехода в р-фазе сплава. [c.69] Корреляция между изменением Увдс характером ВДС и механическими свойствами при СПД указывает на важную роль этого механизма в осуществлении СП течения. В области И, как отмечено выше, ВДС носит преимущественно аккомодационный характер — оно осуществляется под действием локальных напряжений, возникающих при развитии ЗГП попеременно по многим системам скольжения. При этом создаются наиболее благоприятные условия для развития самого ЗГП.. В области I ВДС становится более направленным вследствие действия преимущественных систем скольжения. Вклад ВДС в общую деформацию при этом увеличивается, хотя интенсивность дислокационного скольжения уменьшается. При высоких 8 (область П1) ВДС начинает играть самостоятельную роль в деформации и развивается под действием приложенных, а не локальных напряжений. Вклад ВДС в общую деформацию при этом увеличивается. [c.69] Вернуться к основной статье