Спосіб оцінки схильності дисипативної структури в матеріалі до окрихчування

Спосіб оцінки схильності матеріалів, що містять дисипативну структуру, до окрихчування, який C2 1 3 руйнування) може або суттєво збільшуватись до десятків відсотків, або зменшуватись. Зменшення загальної пластичності матеріалу пов'язано з тим, що дисипативні структури утворюються за рахунок концентрації вакансійних дефектів і тому при досліджуваних складних умовах навантаження, які залежать від ступеня попередньої статичної деформації, при якій зразки матеріалу піддають імпульсним підвантаженням різної величини, підсилюється роль прошарків між основним матеріалом і дисипативною структурою на проявлення крихкості матеріалу, так як в них можуть концентруватися багаточисленні мікропори і мікротріщини. Найбільш близьким за технічною суттю до рішення, що заявляється, є спосіб оцінки схильності матеріалів, що містять дисипативну структуру до окрихчування, який полягає в тому, що зразки матеріалу, статично розтягнуті при кімнатній температурі до різних ступенів деформації, послідовно піддають імпульсним підвантаженням різної величини, і після проскоку деформації при спадаючих напруженнях, викликаного процесом створення дисипативної структури в матеріалі, зразки повторно статично розтягують до повного розділення їх на частини, а схильність матеріалів, що містять дисипативну структуру, до окрихчування оцінюють за зменшенням загальної деформації зразків при досліджуваному складному режимі навантаження порівняно з "чистим" статичним розтягом [Чаусов Н.Г., Засимчук Е.Э., Маркашова Л.И., Вильдеман В.Э., Турчак Т.В., Пилипенко А.П., Параца В.Н… Особенности деформирования материалов при динамических неравновесных процессах / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2009. - Т. 75. - № 6. - С. 52-59.] Головним недоліком відомого способу є те, що при його використанні випробування проводять тільки при кімнатній температурі і тому оцінюють тільки схильність матеріалів, що містять дисипативну структуру, створену при кімнатній температурі, до окрихчування при тій же кімнатній температурі при подальшому статичному розтягу. Задачею винаходу є розробка ефективного способу підсилення схильності матеріалів, що містять дисипативну структуру, до окрихчування з урахуванням впливу температурних режимів навантаження. Поставлена задача вирішується тим, що після проскоку деформації, викликаного процесом створення дисипативної структури в матеріалі, зразки повністю розвантажують, заливають рідким азотом, витримують в рідкому азоті не менше 15 хвилин, зливають рідкий азот і відігрівають на повітрі до кімнатної температури. У запропонованому способі вдало використовується ефект впливу додаткових стискаючих температурних напружень на підвищення об'єму пошкоджень в дисипативній структурі, яка має щільність менше щільності основного матеріалу, і в прошарках між основним матеріалом і дисипативною структурою. Таким чином, спосіб дозволяє ефективно підсилити схильність матеріалів, що містять дисипативну структуру, до окрихчування в багатьох класах матеріалів, що не схильні до 96388 4 окрихчування при простих режимах навантаження за низьких температур. Як випливає з багаточисельних експериментальних робіт, присвячених дослідженню синергетичного структуроутворення, не дивлячись на релаксуючі процеси, що відбуваються в матеріалі після зняття навантаження, морфологія самоорганізованої (синергетичної) структури, як правило зберігається. Тому, пропонується для стабілізації релаксаційних процесів в матеріалі в процесі дії теплового удару при температурі рідкого азоту зразки матеріалу витримувати в рідкому азоті не менше 15 хвилин. Потім зливають рідкий азот, зразки відігрівають на повітрі до кімнатної температури і повторно їх навантажують до повного розділення на частини. В даному випадку, дисипативна структура в матеріалі, створена при кімнатній температурі, і прошарки додатково окрихчуються при температурі рідкого азоту за рахунок значних стискаючих напружень, а тому, схильність матеріалів, що містять дисипативну структуру, до окрихчування значно підвищується. На практиці це означає, що механічна поведінка пластичних матеріалів при динамічних незрівноважених процесах з урахуванням впливу температурних режимів навантаження стає ще більше непередбачуваною з явною тенденцією до підсилення окрихчування. Методика випробувань реалізована на базі модернізованої випробувальної гідравлічної машини ZD-100Pu. Машина обладнана пристосуванням, що дозволяє забезпечити імпульсні підвантаження зразка матеріалу різної величини на будьякій стадії статичного навантаження. Установка також обладнана комп'ютеризованою вимірювальною системою з програмним забезпеченням для проведення і обробки результатів випробувань. Використовували плоскі зразки із алюмінієвого сплаву 2024-ТЗ товщиною 3 мм. Імпульсним підвантаженням різної величини зразки матеріалу піддавались при різних ступенях статичної деформації в точках А1 (ступінь попередньої статичної деформації пр=2,3 %, Рімп=118 кН), А2 (ступінь попередньої статичної деформації пр=0,7 %, Рімп=111,8 кН) (фіг.). Причому крива 1 відповідає умовам випробування матеріалу, при яких оцінюється схильність матеріалу, що містить дисипативну структуру, до окрихчування відповідно до відомого способу. Температура випробувань і в процесі створення дисипативної структури, і в процесі подальшого статичного розтягу залишається незмінною - кімнатною. Крива 2 відповідає умовам випробування матеріалу відповідно запропонованого способу. Слід звернути увагу, що в даному випадку був спеціально вибраний менший імпульс підвантаження (Рімп=111,8 кН), щоб зменшити об'єм новоствореної дисипативної структури, який напрямом пов'язаний з величиною імпульсу підвантаження. Таким чином більш наглядно можна продемонструвати додатковий вплив підсилення окрихчування матеріалу, що містить менший об'єм дисипативної структури, за рахунок температурних умов навантаження. Після повного розвантаження зразка матеріалу в т. В2, зразок повністю заливався рідким 5 азотом через спеціальну форму, витримувався в рідкому азоті 15 хвилин, потім рідкий азот зливався, зразок відігрівався на повітрі до кімнатної температури і повторно статично розтягувався до повного розділення його на частини. Тут же на кресленні для порівняння приведена крива деформування матеріалу при "чистому" статичному розтягу (крива 3). Аналіз отриманих результатів показує, що відповідно до відомого способу, матеріал, що містить дисипативну структуру, дійсно може проявляти схильність до окрихчування, про що свідчить зменшення загальної деформації зразка з 21,6 % (т. К3 на кривій 3), до 21,1 % (т. К1 на кривій 1). Однак, введення додаткового запропонованого температурного режиму навантаження призвело до суттєвого підсилення схильності матеріалу, що містить дисипативну структуру, до окрихчування. Зразок матеріалу при повторному статичному розтягу руйнувався практично крихко (див. ділянку Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 96388 6 І на кривій 2). При цьому (див. криву 2), після динамічного незрівноваженого процесу від т. А2 до т. В2 на діаграмі деформацій і зміни температурного режиму навантаження, відповідно заявленого винаходу, при повторному статичному розтягу матеріал практично немає ресурсу пластичності і загальна деформація зразка при руйнуванні (т. К2 на кривій 2) складає ~12,6 %, що суттєво менше загальної деформації зразка, що відповідає умовам випробувань матеріалу згідно з відомим способом 21,1 % (т. К і на кривій 1) і "чистому" статичному розтягу 21,6 % (т. К3 на кривій 3). Слід звернути особливу увагу на той факт, що зазвичай подібні класи матеріалів не схильні до окрихчування при простих режимах навантаження для низьких температур. Таким чином, застосування способу дозволяє значно підсилити схильність дисипативної структури в матеріалі до окрихчування, аж до повного окрихчування матеріалу. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601