Аннотация 3
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР 7
1.1 Наноструктурирование материалов путем интенсивной пластической деформации (ИПД) 7
1.2 Усталостное разрушение металла 9
1.2.1 Механизм усталостного разрушения металла 10
1.2.2 Инициирование трещины 13
1.2.3 Распространение трещин 16
1.3 Характеристики усталостной долговечности и разрушения ультрамелкозернистого сплава Ti-6Al-4V, обработанного методом РКУП и экструзией 19
1.4 Усталость ультрамелкозернистого сплава Ti-6Al-4V, обработанного методом РКУП и экструзией 21
2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ 25
2.1 Исследуемый материал 25
2.2 Методика исследования микроструктуры сплава ВТ6 25
2.3 Методика испытания образцов на растяжение 26
2.4 Методика усталостных испытаний образцов 26
2.5 Методика микрофрактографического анализа 27
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 28
3.1 Микроструктура сплава ВТ6 28
3.2 Механические свойства сплава с УМЗ и КЗ структурой 28
3.3 Усталостное разрушение титанового сплава ВТ6 29
3.4 Усталостные изломы сплава ВТ6 в исходном КЗ состоянии и после РКУП в УМЗ состоянии 30
3.5 Микрофрактографические исследования усталостных изломов сплава ВТ6 в КЗ и УМЗ состоянии 31
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 43
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 44
В последнее время все чаще проводиться исследования материалов и ультрамелкозенистой структурой (УМЗ) и субмикрокристаллической структурой (СМК). Это связанно с тем, что материалы с такими структурами обладают повышенными физическими и механическими свойствами.
Основным методом получения УМЗ и СМК структур является интенсивная пластическая деформация (ИПД), это происходит за счет измельчения исходной структуры. Одним из методов ИПД является равноканальное угловое прессование (РКУП). Данный метод был разработан В. М. Сегалом с сотрудниками.
Несмотря на то что данный метод получения УМЗ и СМК структур был разработан в 1970-х годах, исследования в этом направлении до сих пор актуальны из-за использования материалов с сложной структурой и составом.
Цель работы: Определить кинетики и механизма усталостного разрушения наноструктурированного титанового сплава ВТ6 с ультрамелкозернистой (УМЗ) структурой, полученной по заданным режимам РКУП в сравнении с исходным крупнозернистым (КЗ) состоянием сплава.
Задачи:
1. Определить механические свойства сплава ВТ6 в КЗ и в УМЗ состоянии.
2. Провести усталостные испытания образцов из титана ВТ6 в КЗ и в УМЗ состоянии после РКУП с измерением скорости распространения трещины.
3. Построить кинетическиедиаграммы усталостного разрушения сплава ВТ6 и вывести уравнение Пэриса для сплавовв КЗ и УМЗ состоянии.
4. Исследовать микрорельеф поверхности изломов образцов из сплава ВТ6с помощью растрового электронного микроскопа «ZEISS».
1. При одном и тех же условиях нагружения долговечность образцов (количество циклов до разрушения) из сплава ВТ6 в исходном КЗ состоянии выше, чем после РКУП в УМЗ состоянии.
2. Прямолинейный участок на кинетических диаграммах усталостного разрушения сплава ВТ6 аппроксимируется уравнением Пэриса: для КЗ сплаваШ/аИ = 7,6’10-12 ДК3,6 , а для УМЗ сплава dl/dN = 2,5’10-11 ДК3,3.
3. Доминирующим микрорельефом усталостных изломов сплава ВТ6, как в КЗ, так и в УМЗ состоянии является «чешуйчатый» микрорельеф; встречаются фасетки циклического скола. На начальных стадиях развития усталостной трещины чешуйки сравнительно гладкие; вблизи зоны долома видны усталостные бороздки. Долом образцов, независимо от состояния сплава, происходит с образованием гладких ямок.
