Микромеханизмы сверхпластической деформации и их взоимодейстивия

МИКРОМЕХАНИЗМЫ СВЕРХПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ И ИХ ВЗОИМОДЕЙСТИВИЯ
Известно много сплавов на основе железа, магния, алюминия, меди, титана деформирование которых возможно в режимах сверхпластичности (СП). Явления СП в промышленности использует главным образом при объемной изотермической штамповке и при пневмоформовке.
Начала систематическому изучению и первые попытки объяснения механизма сверхпластичности дал А.А. Бочвар в работе [1]. Согласно его гипотезе сверхпластическая деформация осуществляется путем межзеренного либо внутризеренного скольжения.
Первое упоминание об аномально большой деформации до разрушения (2000%) сделано в 1934г. Пирсоном, исследовавшим деформацию эвтектических сплавов и при комнатной температуре [2]. Наряду с высокой пластичности автор отметил другой феномен – после деформации зерна в структуре образца оставались ревностными.
Основные преимущество использование СП в технология получения изделий связаны с резким увеличением ресурса пластичности материалов и с возможностью резкого снижения усилия при деформации. Поскольку в практике обработке металлов давлениям в основном используется схема сжимающих напряжения, то большинстве случаев привлекательно снижение усилий деформации. При этом снижается мощность требуемого оборудования, нагрузка на инструмент, его износ. В этой связи значительной интерес представляет не только использование в промышленности сверхпластичных материалов, но и разработка методов повышения пластичности обычных промышленных металлов и сплавов. Значительные успехи в этом направлении могут быть достигнуты при использовании принципов, основанных на знание природы эффекта сверхпластичности.
Исследование последних лет дали однозначное доказательство непровомерности предположения, что СП течения обусловлена действием особого механизма, не характерного для обычной деформации. Установлено, что в СП состоянии действует известные механизмы деформации: зернограничное проскальзывание (ЗГП), внутризеренное дислокационное скольжение (ВДС), диффузионная ползучесть (ДП), а сверхпластичность проявляется при их благоприятной комбинации. Важно выяснить роль специфику действия каждого из этих механизмов, а также их взаимосвязь при СП течения [3].
Перечисленные деформационные механизмы участвует в сверхпластической деформации различных материалов в разных долях. На рис.1. приведен значения вкладов основных механизмов при разных скоростях деформации магниевого сплава МА8 наибольший вклад ЗГП наблюдается на втором скоростном интервале. Вклад диффузионной ползучести, определённый по зонам свободным от выделения, значителен только в первом интервале скоростей, а (ВДС) доминирует в третьем интервале. Соотношение вкладов во многом зависит от типа материала и размера зерна. Ультрамекозерныстых двух фазных сплавах вклад ЗГП может приближаться к 100%.

Рис.1. Вклад ЗГП, ВДС и ДП в деформацию сплава МА8 [4,5].
Для изучения любого явления очень важно найти удачную модель или модельный материал, на котором достаточно простых условиях можно проследить все основные закономерности явления. Для изучения физической природы в этом смысле благодетными оказались сплавы и на рис.3 показаны типичные диаграммы растяжения сверхпластичного сплава для трех интервалов скорости.
На 1 стадии зона упругости экспериментально не обнаруживается, Пластическое течение начинается при очень малом напряжения, которое



Рис.3. Типичные зависимости напряжений течения σ (а), относительного удлинения до разрушения δ (б) и показателя скоростной чувствительности m (в) сплавов в СП (1) и обычном (2) состоянии. I…III – характерные интервалы скорости деформации [46]
быстро возрастает приблизительно до 5,0 Мпа (оптимальная скорость) по нелинейному закону на стадии приблизительно от 10% до 100% деформация напряжения течения не меняется, если не изменяется размер зерна, либо слабо увиличивается в случае роста зерен
Список литературы

1. 
   Бочвар А.А. О разных механизмах пластичности металлических системах // Изв.АН СССР, ОТН, 1948. -5. 649-653.
   
2. 
   Pearcon C.F. The viscous properties of extruded cutectic alloys of lead-tended bismuth-tin // J.Jnst.Met/1934.V.54 P111-123.
   
3. 
   О.А. Кайбышев. Сверхпластичность промышленных сплавов. Мы. “Металлургия” 1984. -264с
   
4. 
   Астанин В.В., Кайбышев О.А., Самищев Г.А. Роль зерно граничного проспользования и миграции зерен в сверхпластической деформации сплава. Zn-0.4 % AC. Изв. Вузов. Цветная металлургия. 1975.№
   
5. 
   Novikov I.I., Portnoy V.K., Levchenko V.S.. Investigation of structural changes during Superplastic deformation of Zn-22% Al by replica locating technique / Actamet 1981.V29 No.6-p 1077-1090.