Білюк А.І., Думенко В.П., Черевчук Ю.О., Балухата Л.О.

Вінницький державний педагогічний університет, Україна

ТЕМПЕРАТУРНИЙ СПЕКТР ЗАТУХАННЯ МЕХАНІЧНИХ КОЛИВАНЬ КОНСТРУКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ

Температурну залежність внутрішнього тертя (ТЗВТ) визначали для сплаву Al-4%Cu-10%Zn після гартування і ТЦО на установці типу оберненого крутильного маятника [1,2].

Характер змін субструктурних ефектів при температурах ~ 490К, 580К і 630К [3,4]показано на рисунках 1; 2.

Ці ефекти маютьт дебаєвську форму, оскільки зміщуються із збільшенням частоти коливань ω в сторону більш високих температур. Вони визначаються співвідношенням:

(1)

де = (M_н-M_p)/ M_н – ступінь релаксації, який характеризує інтенсивність релаксаційного процесу; M_н, M_p – модуль пружності нерелаксаційний і релаксаційний відповідно; t – час релаксації [1]. Час релаксації t, згідно закону Арреніуса, залежить від температури:

(2)

де t_o – період коливань атомів, який не залежить від температури.

Якщо ВТ зумовлене релаксаційним процесом, час релаксації якого t_p такий, що

(3)

де T_o– період власних коливань, то ВТ визначається співвідношенням:

(4)

Значення q визначається із рівняння:

(5)

Розв’язуючи рівняння (4) і (5) на ЕОМ відносно t_p одержимо час релаксації процесу, який обумовлює даний ефект і енергію активації процесу.

Після гартування (рис. 1) на температурній залежності внутрішнього тертя і модуля зсуву (квадрата частоти) ніяких ефектів не спостерігалося.Тільки в районі температур 483 К і 620 К спостерігаються невеликі перегини на ТЗВТ. Квадрат частоти зменшується від 0,79с^-2 до 0,65с^-2. Перші термоцикли як показано на рисунках 4 і 5 створюють підвищену концентрацію дефектів кристалічної будови, а нагрівання цього зразка зумовлює їх перерозподіл і проявлення субструктурних ефектів при ~ 490К, 580К і 630К.

Проявлення перших двох піків свідчить про інтенсивний процес

полігонізації внаслідок перерозподілу дислокації в стінки і деформації точкових дефектів стінках. Із аналізу ТЗВТ слідує, що субструктурні ефекти спочатку збільшуються до 15 ТЦО з наступним їх зменшенням (див. табл.1). Зменшення перших двох піків пов’язується з осіданням домішкових атомів на дислокаційних стінках, які стабілізують субструктуру. При цьому внутрішні дислокації стають більш рухливими і ефективно розсіюють пружну енергію.

Це супроводжує збільшення третього піка (див. табл.1). Збільшення густини дислокацій при ТЦО дає можливість перетворення малокутових меж у великокутові межі зерен.

Рис.1 ТЗВТ (1) після 0 ТЦО та температурна залежність модуля зсуву (квадрата частоти f²) (2)

На ТЗ модуля зсуву (рис. 2) також проявляється ефект в цьому інтервалі температур, а модуль зсуву збільшився. Ці дані свідчать про зміцнення матеріалу з підвищенням кількості термоциклів. При досягненні кількості термоциклів до 50 ТЗВТ і ТЗ модуля зсуву майже повторює початковий стан матеріалу .

Відбувається часткове подрібнення зерна про що свідчить збільшення четвертого (зернограничного) піка (див. рис. 2 і 3). Наступне збільшення кількості термоциклів викликає накопичення дефектів в нових зернах і початок формування нової, більш тонкої субструктури.

Рис.2 ТЗВТ (1) після 15 ТЦО та температурна залежність (ТЗ) модуля зсуву (квадрата частоти f²) (2)

Таблиця 1

Параметри релаксаційних ефектів.

	T	f^2		ω^2o=4π^2 f^2	H	t
	K	C^-2	10^4	C^-2		10^-13, с
0 ТЦО	483 573 620	27,6 27,222 25,633	18,3 22,4 33,6	- - -	- - -	- - -
15 ТЦО	495 570 630	30,7 29,9 28,8	40,0 52,5 40,9	0,78 0,76 0,73	128 145 158	0.165308-0.165312 0.163297-0.163301 0.164242-0.164246
30 ТЦО	500 591 640	29,5 28,8 27,8	33,0 49,0 42,0	0,75 0,73 0,71	126 143 152	0.1281-0.1285 0.1393-0.1401 0.1389-0.1415

Література:

1. Механическая спектроскопия металлических материалов / Блантер М.С., Головин И.С., Головин С.А. и др. - М.: МИА, 1994 .- 256с.

2. Билюк А.И., Зузяк П.М., Бунтарь О.Г. Эволюция структуры дисперсионно-твердеющих сплавов после термоциклювання под нагрузкой, / / Вестник Винницкого политехнического института. - 1997. - № 3. - С. 110-115.

3. Білюк А.І. Вплив термоциклювання під навантаженням на структурні зміни дисперсійно-твердіючих сплавів/ Білюк А.І. // Металофізика і новітні технології. – 1997. – с.19-23.

4.Зузяк П.М. Явления поглощения энергии в метастабильных системах / Зузяк П.М // Физика твердого тела. – Киев-Донецк: Вища школа, 1988. – Вып. 18. – C.32-40.