УДК 539.67, 669.017

П.М. Зузяк, О.С. Камінський

Вінницький національний технічний університет, Вінниця

зміцнення алюмінію та його

дисперсійно-твердіючих сплавів

Застосування термічних і механіко-термічних обробок до дисперсійно-твердіючих сплавів обумовлює їх зміцнення в основному за рахунок виділення дисперсних фаз. Сформувати в таких сплавах субструктуру важко із-за блокування дислокацій домішковими атомами, зонами Гіньє-Престона і дисперсними фазами. У таких сплавах для переміщення дислокацій і їх перерозподілу в субграниці однієї термічної активації недостатньо [1]. Пропонується створювати в металах дислокації не за рахунок деформації, а шляхом багаторазового термоциклювання в полях зовнішніх напружень, або в умовах програмного навантаження.

Розроблено два способи формування зміцнюючої субструктури в алюмінії та його сплавах [1,2]. Це механіко-термічні обробки для алюмінію та його розбавлених твердих розчинів та термоциклювання без і при наявності полів зовнішніх напружень для дисперсійно-твердіючих сплавів. Обидва методи формування зміцнюючої структури супроводяться формуванням на температурній залежності внутрішнього тертя трьох непружних ефектів [1,2].

Приводимо результати додаткових досліджень фізичної природи ефекту С [2], що проявляється при температурах 300-320⁰С. Він обумовлений взаємодією окремих дислокацій та їх скупчень всередині полігонів із дислокаціями у малокутових границях. Енергія активації цього процесу досить близька енергії активації самодифузії в алюмінії. Затухання в цьому випадку зв’язано з переповзанням індивідуальних дислокацій, їх скупчень та їх прилаштуванням до стінок полігонів в умовах розвинутої об’ємної сітки полігональних границь внаслідок неконсервативного переміщення окремих ланок дислокації з’єднаних порогами. Такий процес контролюється об’ємною дифузією. Енергія активації цього процесу:

(1),

де і - енергії утворення і руху вакансій, - енергія утворення порогів.

При відсутності теплової рівноваги, тобто при перенасиченні порогами:

(2)

Характер отриманої залежності визначається зміною ступеня спотворень гратки у місцях локалізації внутрішніх напружень у деформованому металі. У такому випадку енергія активації рівна:

(3),

де - пружній стиск у зонах концентрації внутрішніх напружень.

При термоциклюванні від 400⁰С і 450⁰С до 20⁰С збільшується ступінь досконалості сформованої субструктури. Субграниці стають замкнутими, густина дислокацій в них зростає.

Виникає потреба вияснення закономірностей поведінки ефекту С від ступеня деформації полігонізованого стану і від часу високотемпературного відпалу. Щоб виключити вплив старіння дослідили закономірність поведінки цього ефекту після деформації при 450⁰С уже полігонізованого зразка із субструктурою, що характеризується ефектом В, який зумовлений неконсервативним рухом дислокацій у стінках (265⁰С). Вимірювання величини ефекту С здійснювалось при охолоджуванні після деформації від 0 до 15%. При таких ступенях деформації не проходить рекристалізація, вона для цієї температури складає 17%.

Із температурних залежностей внутрішнього тертя видно, що деформація вносить нові дислокації в полігони субструктури чим обумовлює зростання ефекту С. Із залежності висоти ефекту С від величини деформації видно, що після деякої, напевне різної для різних температур деформації, введення нових дислокацій вже не приводить до збільшення цього непружного ефекту. Це свідчить про деяку рівноважну густину дислокацій всередині субзерен.

Із умови проявлення максимуму внутрішнього тертя , де знаходимо температуру проявлення ефекту, обумовленого переповзанням дислокацій:

(4)

Звідси знаходимо температуру проявлення релаксаційного процесу, обумовленого переповзанням дислокацій, яка рівна .

Таким чином, величина ефекту С, обумовленого взаємодією індивідуальних дислокацій та їх скупчень всередині полігонів з дислокаціями, що утворюють малокутові границі, прямолінійно зростає із збільшенням ступеня деформації прямуючи до насичення. Впродовж високотемпературного відпалу величина цього ефекту зменшується за законом , що обумовлено анігіляцією порогів на дислокаціях. Виявлено додаткове зростання міцностних властивостей алюмінію і його сплавів внаслідок високотемпературної механіко-термічної обробки полігонізованого стану.

Список літератури.

1. Зузяк П.М., Камінський О.С. Зміна параметрів дислокаційної структури дисперсійно-твердіючих алюмінієвих сплавів під впливом термоциклічних обробок//Науковий вісник Чернівецького університету. Чернівці, 2004, випуск 201,с22-26.

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