Fatigue behaviour of light alloys with ultrafine grain structure produced by severe plastic deformation: An overview / Усталостное поведение лёгких сплавов с ультрамелкозернистой структурой, полученных методом интенсивной пластической деформации: обзор: Approach towards fatigue life improvement

Традиционная стратегия улучшения усталости основана на следующей корреляции, показанной на рис. 2: чем выше прочность при монотонном нагружение, тем выше предел выносливости (усталость).

Yserg 18.02.19 в 18:02

Хотя характеристики ИПД материалов при монотонной нагрузке значительно улучшаются с уменьшением размера зерна, для многих легких сплавов свойства многоцикловой усталости , в частности предел выносливости, не улучшаются в той же степени.

Yserg 18.02.19 в 18:06

Например, результаты усталостных испытаний для сплава А5056 [7,8] и некоторых сплавов al-mg-Sc [11,12] хуже, чем результаты, полученные при обычной термомеханической обработке.

Yserg 18.02.19 в 18:11

Большинство наноструктурированных или ультрамелкозернистых легких сплавов, полученных с помощью ИПД, демонстрируют ту же тенденцию: их прочность при высокой циклической усталости значительно выше, чем для крупнозернистого материала. Но к сожалению, повышение усталостной прочности не так велико, как улучшение прочности при монотонном нагружение.

Yserg 18.02.19 в 18:15

Таким образом, для крупнозернистых металлов отношение предела выносливости к пределу прочности при растяжении обычно превышает 0,5, в то время как для УМЗ сплавов оно приблизительно равно 0,5 или даже ниже, что имеет место для многих алюминиевых сплавов, см. Табл. 1.

Yserg 18.02.19 в 18:18

Более проблемными являются результаты при малоцыкловых испытаниях: независимо от метода ИПД, используемого для получения УМЗ и нано-структуры в металлах, такие материалы неизменно уступают в своей способности выдерживать малоцикловые режимы нагрузки.

Yserg 19.02.19 в 17:00

Низкие характеристики малоцикловой усталости ультрамелкозернистых и наноструктурных металлов могут быть объяснены исходя из ограниченной пластичности при монотонной и циклической деформации, которая способствует раннему зарождению трещины, и большого количества границ зёрен, в ориентациях, благоприятных для распространения трещин в материале с более мелкой структурой. Наиболее успешный пример использования этой стратегии в сочетании с методиками ИПД продемонстрировали Р.З. Валиев с группой для Ti [26–30].

Yserg 19.02.19 в 17:35

Начиная с обычной обработки РКУП коммерчески чистого Ti, эта группа разрабатывала всё более и более сложные режимы деформационного упрочнения, такие как холодный прокат, ковку и/или протяжка для преобразования остаточной пластичности после РКУП в прочность посредством дальнейшего измельчения зерна и/или дислокационного упрочнения.

Yserg 19.02.19 в 18:55

Малоцикловые и многоцикловые режимы усталости принято различать по амплитуде приложенной нагрузки. Многоцыкловые усталостные испытания соответствуют исследованию устойчивости материала к образованию трещины, в то время как испытания на малоцикловую усталость оценивает устойчивость материала к распространению трещины.

Yserg 21.02.19 в 08:14

Комбинируя эти два режима, общий диапазон нагружения DELTAt принимается как сумма двух слагаемых - упругости DELTAel и пластичности DELTApl, т.е. DELTAt=DELTAel+DELTApl. Эмпирическая формула связывает общую усталостную долговечность выраженной количеством циклов до разрушения Nf, c диапазоном нагружения DELTAt следующим образом: УРАВНЕНИЕ

Yserg 21.02.19 в 10:51

Первое и второе слагаемое в правой части этого уравнения соответствуют упругой и пластической составляющей полного диапазона нагружения; Е - модуль Юнга, SIGMAf - предел усталости (которая косвенно связанна с пределом текучести и приделом прочности материала), b - экспонента Басквина, EPSILONf - коэффициент усталостной вязкости, а с - экспонента усталостной вязкости.

Yserg 21.02.19 в 11:07

Следовательно, предел усталости при приведённой общей амплитуде нагружения выражается через четыре параметра материалов: EPSILONf, SIGMAf, c и b; (очевидно, что обе экспоненты b и c, отрицательны.) Хотя прямая зависимость параметров EPSILONf и SIGMAf c пределом пластичности и пределом прочности при растяжении, SIGMAuts соответственно, редко наблюдается в эксперименте, корреляция между этими парами величин действительно существует.

Yserg 21.02.19 в 11:30

При высоких амплитудах нагружения, соответствующих низкой выносливости, в общей приложенной нагрузке преобладает компонент пластической деформации, а предел усталости определяется главным образом пластичностью.

Yserg 21.02.19 в 11:35

При высокой выносливости вклад упругой деформации значительно выше, чем пластической, а предел выносливости определяется пределом прочности

Yserg 21.02.19 в 12:48

Как упоминалось ранее, в большинстве случаев, самые высокие показатели прочности достигаются за счет пластичности, см. Таблица 1.

Yserg 18.03.19 в 15:33

процесс проектирования, направленный на улучшение усталостных свойств осложняется тем фактом, что на сегодняшний день нет общепринятых физических моделей, способных объяснить природу появления и предсказать значения четырех параметров EPSILONf, SIGMAf, c и b, в ур. 1 даже для структурно простых, чистых поликристаллов.

Yserg 18.03.19 в 15:47