Білюк А.І.,Рибак С.М. Саваренюк О., Білюк А.А.

Вінницький державний педагогічний університет, Україна

ХАРАКТЕР ЗМІНИ МОДУЛЯ ЗСУВУ В ПРОЦЕСІ ЕВОЛЮЦІЇ СУБСТРУКТУРИ

Формування та стабiлiзацiя в алюмiнiї i його сплавах дислокацiйної субструктури [1,2] перш за все переслiдує мету пiдвищення їх фiзико-механiчних властивостей. Використання цих матерiалiв в машинобудуваннi потребує забезпечення стабiльних пiдвищених властивостей в широкому температурному iнтервалi.

В даній роботі приведені результати досліджень модулів пружності дисперсійно-твердіючих сплавів Al-(3)%Cu і Al-( 3)%Zn після термоциклювання (ТЦО). ТЦО проводилось в інтервалі температур (495-520Û20)^оС із швидкістю нагрівання і охолодження 50 К×с^-1. Дослiдження модуля зсуву алюмiнiєвих сплавiв проводились динамiчним методом пiсля ТЦО на низькочастотному (~1Гц) приладі типу оберненого крутильного маятника [3].

Температурні залежності модуля зсуву (квадрата частоти f²) для сплавiв Al-3%Zn i Al-3%Cu наведенi на рис.1. Так температурна залежнiсть модуля зсуву f² сплаву Al-3%Zn плавно падає з пiдвищенням температури (рис.1a, кр.1).

Нiяких ефектiв на залежностi f²=f(T) не спостерiгається. Але в мiру зростання кількості ТЦО , тобто в мiру формування в ньому дислокацiйної структури, на залежностi f²=f(T) починає проявлятися ефект в температурному iнтервалi 493-603 К. Його положення спiвпадає з температурами проявлення субструктурних піків А(483-493К), В(538-550К) та С(583-603К) [2,4,5] внутрішнього тертя (ВТ). На початку цей ефект проявляється у виглядi мінімуму при температурах 533-543 К (рис.1a, кр.2,3). Зі збiльшенням кiлькостi термоциклiв вiн змiщується в бік високих температур. Далi цьому мiнiмуму починає передувати невеликий максимум, який збiльшується з ростом числа термоциклiв. Так, при 10ТЦО вiн формується в чiтко виражений пiк при 533-543 К (рис.1a, кр.4). Наступнi 10 ТЦО послiдовно пiдсилюють виявленi ефекти (рис.1a, кр.5). Пiсля 19 ТЦО вони досягають максимальних значень. Враховуючи, що спад модуля зсуву з пiдвищенням температури є нормальним класичним явищем, то на данiй залежностi можна видiлити двi областi з аномалiєю модуля зсуву, а саме 473-553 К i 593-693 К. В цих температурних iнтервалах модуль зсуву збiльшується з пiдвищенням температури. Цi данi свiдчать про змiцнення матерiалу з пiдвищенням температури.

Подальше збiльшення числа термоциклiв до 30 поступово зменшує проявлення даних ефектiв (рис.1a, кр.6,7). Так, крива 7 повнiстю повторює одержану температурну залежнiсть величини f² в початковому станi. Наступне термоциклювання до 50 ТЦО знову активiзує проявлення дослiджуваних ефектiв. Закономiрностi змiни температурної залежностi модуля зсуву сплавiв Аl-Zn, а отже i закономiрностi процесiв формування субструктури в процесi ТЦО перiодично повторюються з перiодом бiля 15-25 циклiв.

Приблизно аналогiчнi закономiрностi змiни температурної залежностi модуля зсуву сплаву Al-3%Cu.  (рис.1b).

На вiдмiну вiд сплавiв Al-Zn, в сплавах Al-Cu спостерiгається ще додатковий ефект при 433-453К, який зв'язується, мабуть, iз попереднiми видiленнями зон Гіньє-Престона.

Дослідження показали, що модуль зсуву зазнає суттєвих змін при температурах формування і стабілізації зміцнюючої субструктури . Максимальне значення модуля зсуву досягається після 30-40 ТЦО. Наступне збільшення кількості термоциклів веде до зменшення цієї величини. Інтенсивність зміни модуля зсуву визначається ступінню нерівноважності структури досліджуваних матеріалів. Крім цього, така зміна величини G(f²) свідчить про підвищення жароміцності субструктурно-зміцнених матеріалів.

Рис. 1. Температурна залежність модуля зсуву для сплаву Al-3%Zn (a) та Al-3%Cu (b) після ТЦО в ПЗН: 1- 0 ТЦО; 2- 1 ТЦО; 3 – 5 ТЦО; 4-10 ТЦО; 5 - 15 ТЦО; 6-20 ТЦО; 7 - 30 ТЦО; 8 - 40 ТЦО;

Література

1. Білюк А.І. Вплив термоциклювання під навантаженням на структурні зміни дисперсійно-твердіючих алюмінієвих сплавів // Металлофизика и новейшие технологии. – 1997. – Т.19. – №6. – С. 78-80.

2. Зузяк П.М. Поглощение упругой энергии в метастабильных металлических системах // Автореферат диссертации доктора физико-математических наук. / Институт металлофизики. – Киев, 1988. – 46 c.

3. Механическая спектроскопия металлических материалов / Блантер М.С., Головин И.С., Головин С.А. и др. – М.: МИА, 1994. – 256 c.

4. Новик А., Берри Б. Релаксационные явления в кристаллах. –М.: Атомиздат, 1975. – 472 c.

5. Білюк А. І., Зузяк П. М., Бунтар О. Г. Еволюція структури дисперсійно-твердіючих сплавів після термоциклювання під навантаженням // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 1997. – №3. – C. 110-115.