Розділ 2
Методики дослідження механізмів деформування і руйнування сплаву амг6
Виконання даної роботи передбачало проведення експериментальних досліджень
мікроструктурних параметрів матеріалів на рівні дислокацій та дисперсних
включень другої фази, що вимагало використання засобів просвічувальної
електронної мікроскопії, які забезпечують необхідне збільшення, роздільну
здатність та можливість отримати мікродифракційні картини із заданих ділянок
об’єкта.
Дослідження мікроструктурних параметрів сплаву АМг6 виконано на електронному
просвічувальному мікроскопі ПЕМ-125К виробництва Сумського ВАТ “SELMI”, м.
Суми. Мікроскоп ПЕМ-125К являється стаціонарним лабораторним приладом
багатоцільового призначення. Він призначений для дослідження мікроструктури та
фазового складу об’єктів. За допомогою мікроскопа можна проводити візуальні
спостереження та фотографування об’єктів, отримувати дифракційні картини від
об’єктів, досліджувати об’єкти при їх нахилі та повороті. Мікроскоп може
працювати в наступних режимах:
- в світлому полі на просвіт;
- в темному полі на просвіт;
- в режимі мікродифракції;
- в режимі малокутової дифракції.
Керування всіма режимами роботи мікроскопа здійснюється за допомогою
персонального комп’ютера та пультів керування. Зображення об’єкта формується на
екрані мікроскопа в тубусі і може бути зафіксоване на фотопластині в
фотокамері.
Основні технічні характеристики електронного просвічувального мікроскопа
ПЕМ-125К:
Роздільна здатність з полюсним наконечником максимального
кута нахилу об’єкта, нм, не більше:
- по кристалічній решітці …………………………………………..0,34
- по крапкам …………………………………………………………0,37
Діапазон електронно-оптичних збільшень, крат ……від 50 до 1000000
Ефективна довжина дифракційної камери, мм …...….…від 100 до 5000
Максимальний кут нахилу об’єкта, град.……………….……………60
Напруга прискорення електронів, кВ ………………….…...від 25 до 125
Механічні випробування зразків проводили на сервогідравлічній випробувальній
машині СТМ-100 виробництва авіаційного науково-технічного комплексу АНТК імені
О.К. Антонова, м. Київ. Дана машина призначена для проведення статичних та
циклічних випробувань за одновісного розтягу, стиску із симетричними та
асиметричними циклами. Керування силовою установкою машини здійснювали за
допомогою персонального комп’ютера.
2.1. Типи випробувань та досліджувані зразки
Мікроструктурні дослідження матеріалу проводили після наступних типів
випробувань зразків:
- квазістатичний та комбінований розтяг;
- короткотривала статична та динамічна повзучість;
- припороговий ріст втомних тріщин в попередньо пластично деформованому
матеріалі.
Також досліджували мікроструктуру матеріалу первісного стану.
Випробування на квазістатичний і комбінований розтяг, а також короткотривалу
статичну і динамічну повзучість виконували на гладких циліндричних зразках із
сплаву АМг6 з діаметром робочої ділянки 10 мм (рис. 2.1) [27]. Зразки
виточували з прутків в стані поставки, додатковій термообробці не піддавали.
Рис. 2.1. Зразки із сплаву АМг6 для випробувань на розтяг та повзучість [27].
Характеристики механічних властивостей сплаву АМг6 при температурі 293 К: =175
MПa; =360 МПа; =18,2%; =34%. Хімічний склад алюмінієвого сплаву АМг6 згідно з
ГОСТ 4784-84 подано в таблиці 2.1.
Таблиця 2.1
Хімічний склад сплаву АМг6
Основа
Легуючі елементи, %
Домішки, % (max)
Al
Mg
Mn
Ti
Be
Fe
Si
Cu
Zn
Інші
5,8...6,6
0,5...0,8
0,02...0,1
0,002...0,005
0,4
0,4
0,1
0,2
0,1
Зразки із сплаву АМг6 випробовували розтягом на сервогідравлічній машині
СТМ-100 за двома схемами [27]. За першою схемою зразки квазістатично
розтягували до руйнування з швидкістю зростання умовного статичного напруження
=1,6 МПа/с (рис. 2.2, а). За другою схемою на розтяг з швидкістю =1,6 МПа/с
накладали циклічне синусоїдальне навантаження частотою =25 Гц і амплітудою =25
МПа (комбіноване навантаження) (рис. 2.2, б). Випробування проводили при
температурі 293 К. В обох випадках відбулось в’язке руйнування з утворенням
шийки за типом напівчашка-напівконус.
Рис. 2.2. Схеми навантажувань при випробуваннях сплаву АМг6 на квазістатичний
(а) і комбінований (б) розтяг [27].
Процеси повзучості зразків із сплаву АМг6 досліджували в умовах статичного і
комбінованого (динамічна повзучість) навантаження при температурі 293 К.
Максимальне напруження повзучості при статичному і комбінованому навантаженні
було однаковим. Схеми навантажувань при випробуваннях на статичну повзучість і
динамічну повзучість подано на рис. 2.3.
Статичну і динамічну повзучість досліджували при чотирьох рівнях максимального
напруження [75]. У випадку динамічної повзучості на статичне навантаження
накладалось низькоамплітудне циклічне синусоїдальне навантаження. Режими
навантаження в умовах статичної і динамічної повзучості подані у таблиці 2.2.
Рис. 2.3. Схеми навантажувань при випробуваннях сплаву АМг6 на повзучість (а) і
динамічну повзучість (б) [75].
Таблиця 2.2
Режими повзучості сплаву АМг6
Вид випробувань
, МПа
, МПа
, Гц
Статична повзучість
300
320
340
355
Динамічна повзучість
300
25
25
320
25
25
340
12,5
25
25
37,5
355
25
25
Припороговий ріст втомних тріщин, в попередньо пластично деформованому
матеріалі, досліджували на зразках з алюмінієвого сплаву АМг6, з робочою
ділянкою в поперечному перерізі 1024 мм (рис. 2.4) [91].
Зразки виготовляли з прокатних циліндричних прутків в стані постачання.
Рис. 2.4. Зразки із сплаву АМг6 для випробувань на припороговий ріст втомних
тріщин в попередньо пластично деформованому матеріалі [91].
Рівень залишкової де
- Київ+380960830922