CC BY
0
Просьба ссылаться на эту статью в русскоязычных источниках следующим образом:
Надежкин М.В., Баранникова С.А., Зуев Л.Б. Автоволновой механизм пластической деформации аддитивно выращенного алюминиевого сплава АМг5 // Вестник ПНИПУ. Машиностроение. Материаловедение. - 2023. - Т. 25, № 3. - С. 5-12. DOI: 10.15593/2224-9877/2023.3.01
Please cite this article in English as:
Nadezhkin M.V., Barannikova S.A., Zuev L.B. Autowave mechanism of plastic deformation of AA5056 aluminum alloy produced by additive manufacturing. Bulletin of PNRPU. Mechanical engineering, materials science. 2023, vol. 25, no. 3, pp. 5-12. DOI: 10.15593/2224-9877/2023.3.01
ВЕСТНИК ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение
Т. 25, № 3, 2023 Bulletin PNRPU. Mechanical engineering, materials science
http://vestnik.pstu.ru/mm/about/inf/
Научная статья
DOI: 10.15593/2224-9877/2023.3.01 УДК 539.3
М.В. Надежкин, С.А. Баранникова, Л.Б. Зуев
Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук, Томск, Российская Федерация
АВТОВОЛНОВОЙ МЕХАНИЗМ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ АДДИТИВНО ВЫРАЩЕННОГО АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА АМГ5
Проведено исследование особенностей макроскопической локализации пластического течения в виде полос Портевена - Ле Ша-телье (ПЛШ) при одноосном растяжении плоских образцов алюминиевого сплава АМг5, изготовленного по аддитивной электроннолучевой проволочной технологии в сравнении с листовым прокатом. Деформирование осуществляли при комнатной температуре с постоянной скоростью растяжения. Исследование кинетики полос локализованной пластической деформации производили методом корреляции цифровых спекл-изображений. Для формирования на поверхности образцов спекл-структуры использовали монохроматический источник освещения. Проведен анализ стадийности диаграмм растяжения и типов наблюдаемых полос ПЛШ алюминиевого сплава, полученного разными методами. Так, в листовом сплаве выявлены стадии параболического деформационного упрочнения и стадия предразрушения, тогда как в аддитивном материале существует непродолжительная линейная и параболическая стадии деформационного упрочнения. После термической обработки в листовом сплаве появляется площадка текучести, а в аддитивном сплаве - стадия предразрушения. Для В-типа наблюдаемых полос ПЛШ в листовом сплаве характерно дискретное движение от одного захвата испытательной машины к другому. Тогда как в аддитивном материале обнаружено непрерывное движение полос локализации А-типа на стадии линейного деформационного упрочнения и формирующиеся случайным образом по длине образца полосы локализации С-типа на стадиях параболического деформационного упрочнения и предразрушения. Фиксируемые скорости движения полос локализации деформации в листовом и аддитивном материале отличаются в десять раз. Установлен экспоненциальный характер изменения скорости полос ПЛШ с ростом общей деформации в аддитивном материале и линейная зависимость в листовом материале.
Ключевые слова: аддитивные технологии, деформационное упрочнение, алюминиевый сплав, локализация деформации, прерывистая текучесть, автоволны.
M.V. Nadezhkin, S.A. Barannikova, L.B. Zuev
Institute of Strength Physics and Materials Science, SB RAS, Tomsk, Russian Federation
AUTOWAVE MECHANISM OF PLASTIC DEFORMATION OF AA5056 ALUMINUM ALLOY PRODUCED BY ADDITIVE MANUFACTURING
A study of the features of the macroscopic localization of plastic flow in the form of Portevin-Le Chatelier (PLC) bands under uniaxial tension of flat samples of AA5056 aluminum alloy manufactured using additive electron-beam wire technology in comparison with rolled sheets was carried out. Deformation was carried out at room temperature with a constant tension rate. The study of the kinetics of bands of localized plastic deformation was performed by the method of digital speckle images correlation. A monochromatic light source was used to form speckle patterns on the surface of the samples. The analysis of stages of tensile diagrams and types of observed PLC bands of an aluminum alloy obtained by different methods was carried out. Thus, in the sheet alloy, the stages of parabolic strain hardening and the stage of pre-fracture, while in the additive material there is a short linear and parabolic stage of strain hardening are revealed. After heat treatment a yield plateau in the sheet alloy and a pre-fracture stage in the additive alloy appears. The B-type PLC bands observed in a sheet alloy are characterized by a discrete movement from one grip of the testing machine to another. Whereas, in the additive material, a continuous movement of A-type localization bands was found at the stage of linear strain hardening and C-type localization bands formed randomly along the length of the sample at the stages of parabolic strain hardening and pre-fracture. The established speeds of movement of the strain localization bands in the sheet and additive material differ by ten times. The exponential character of the change in the speed of the PLC bands with an increase in the total deformation in the additive material and the linear dependence in the sheet material are established.
Keywords: additive technologies, work hardening, aluminum alloy, strain localization, intermittent flow, autowaves.
Введение
Многочисленные исследования пластического течения сталей, титановых, алюминиевых, циркониевых сплавов и ряда чистых металлов показали общность процесса формоизменения, зависящего от закона деформационного упрочнения [1; 2]. Так, для площадки текучести наблюдается уединенный очаг локализованной деформации, движущийся вдоль образца, аналогичный полосе Людер-са (автоволна переключения), на стадии линейного деформационного упрочнения - совокупность синхронно движущихся очагов локализации (фазовая автоволна), на параболической стадии - очаги локализации деформации неподвижны (стационарная диссипативная структура), а на стадии предраз-рушния - самосогласованное движение таких очагов (коллапс автоволны) к месту образования шейки разрушения.
Явление прерывистой текучести - эффекта Портевена - Ле Шателье (ПЛШ) в виде проявления неустойчивого пластического деформирования обнаруживается в ряде материалов [3-8]. Проблема исследований прерывистой текучести представляет интерес как для практического применения вследствие ухудшения механических свойств изделий и обрабатываемой поверхности за счет образования полос деформации, так и для углубления представлений о нелинейных эффектах в макрокинетике пластически деформируемого материала, обусловленных пространственно-временной самоорганизацией дислокационных ансамблей. Обычно различают три основных типа полос ПЛШ (типы А, В, С), каждый из которых соответствует вполне определенной форме и последовательности скачков напряжения на кривых нагружения [8]. В [912] на примере поликристаллического алюминие-
во-магниевого сплава с использованием метода высокоскоростной видеосъёмки предложена классификация полос ПЛШ. В зависимости от характера взаимодействия с другими полосами и поверхностью образца выделяют следующие типы полос: первичные, растущие поперек фронтальной поверхности в направлении максимальных касательных напряжений; вторичные, растущие по границе предыдущей полосы; вторичные сопряженные, пересекающие предшествующие полосы под углом около 60°, и дугообразные, растущие в области лопаток. Установлено, что все типы зародышевых полос ПЛШ демонстрируют нелинейную динамику [9-12].
Закономерности формирования автоволн локализованного пластического течения в металлах при деформации Людерса и Портевена - Ле Шате-лье с учетом различия микроскопических механизмов пластического течения для этих явлений рассмотрены в [3; 6; 13-15]. Установлено, что особенности пластической деформации, характерные для них, определяются различием свойств активных сред, формирующихся в исследованных материалах при пластической деформации. Исследованы условия генерации автоволны переключения при деформации Людерса и автоволны возбуждения при деформации Портевена - Ле Шателье.
Основной проблемой при изготовлении изделий из алюминиевых сплавов методами аддитивного производства является получение бездефектной структуры и механической прочности, сопоставимой с прочностью материала, изготовленного литьем, горячим прокатом и другими традиционными технологиями [16-19]. В связи с этим важной задачей является подбор оптимальных режимов 3Б-печати с целью получения более высоких эксплуатационных характеристик. Целью данной
работы является исследование автоволн локализованного пластического течения алюминиевого сплава АМг5, изготовленного по электроннолучевой проволочной технологии [18], в сравнении с листовым материалом.
1. Материалы и методы
Механические испытания на одноосное растяжение на испытательной машине Walter+Bai Лв серии ЬРМ-125 со скоростью нагружения 0,2 мм/мин при комнатной температуре проводились на образцах сплава АМг5 в форме двусторонней лопатки. Размеры рабочей части образцов, изготовленных из аддитивного сплава в продольном направлении к печати, составляли 10x1,3*40 мм3. Образцы с размерами рабочей части 10*2*50 мм3 вырезались из листа вдоль направления прокатки. Алюминиевый слиток АМг5 по электроннолучевой проволочной аддитивной технологии (ЭЛАП) был получен на лабораторной электроннолучевой аддитивной установке [18; 20; 21]. Наплавка осуществлялась сварочной проволокой толщиной 1,2 мм. Ускоряющее напряжение электронного пучка составляло 30 кВ, ток пучка постепенно снижался по мере увеличения количества нанесенных слоев и варьировался в диапазоне 16-26 мА. Габаритные размеры выращенных таким образом слитков достигали 100*70*40 мм3. Структура аддитивного А1-М^-сплава при данных режимах представляла собой полиэдрические зерна и зерна вытянутой формы с размерами 50-150 мкм [18]. Средний размер зерна полиэдрической формы для листового сплава находился в диапазоне 9-12 мкм. Химический состав исходных материалов приведен в табл. 1. Температурная обработка (ТО) листового материала (выдержка в течение 3 ч в атмосферной печи при температуре 400 °С) способствовала появлению площадки текучести на диаграмме растяжения [5], поэтому образцы из аддитивного материала также подвергались аналогичной ТО.
Таблица 1
Химический состав алюминиевого сплава АМг5, мас.%
Механические испытания дополнялись цифровыми вариантами анализа полей деформаций -цифровой корреляцией изображений (DIC) и цифровой статистической спекл-фотографией (DSSP), которые позволяют in situ наблюдать полосы лока-
лизованной пластичности и получать количественную информацию о распределении компонент тензора пластической дисторсии по деформируемому образцу и их временной эволюции. Для создания спекл-структуры образец освещался когерентным светом полупроводникового лазера с длиной волны 635 нм и мощностью 15 мВт. Полученные при таком освещении изображения деформируемого образца регистрировались цифровой видеокамерой Ро^вгау РЬ3-вБ-508 с периодичностью съемки кадров 5 Гц, оцифровывались и сохранялись в файл. Для анализа результатов использовались хронограммы распространения полос Портевена -Ле Шателье X— (зависимости положения центральной точки деформационной полосы X от времени /). Они содержат количественную информацию о величинах скоростей полос и режимах их движения. Реализация эксперимента осуществлялась с помощью разработанного в ИФПМ СО РАН измерительного комплекса АЬМБС-/у, работающего в режимах Б1С и Б88Р и имеющего следующие технические характеристики: разрешение по деформациям 10-4, частота регистрации 50 Гц, размер поля зрения 200*200 мм [1; 22].
2. Результаты экспериментов
Кривые «напряжение с - деформация е» для образцов аддитивного и листового сплавов АМг5 в исходном состоянии и после ТО приведены на рис. 1.
350
0 5 10 15 20 25 30
Рис. 1. Диаграммы растяжения образцов АМг5 (на вставке увеличенный участок диаграмм в интервале общей деформации 17-19 %): 1, 2 - листовой прокат; 3, 4 - аддитивный (1, 3 - исходное состояние;
2, 4 - после ТО)
Наблюдаемые пилообразные участки падений напряжений на кривых с(е) обусловлены проявлением эффекта прерывистой текучести. Формирование первого скачка напряжений в листовом материале происходит при общей деформации е = 15,2 %, тогда как в аддитивном материале скачки наблюдаются, начиная с предела текучести.
Параметр Fe Si Mn Ti Cu Mg Zn Al
Листовой прокат ГОСТ 4784-97 <0,5 <0,5 0,30,8 0,020,1 <0,1 4,85,8 <0,2 91,994,68
Аддитивный метод <0,4 <1,0 <0,2 <0,2 <0,2 4,55,4 <0,2 94,495,1
Величина скачков напряжений Ас в аддитивном материале постепенно увеличивается от 0,3 МПа до 4,5 МПа. В то же время для листового материала величина скачков напряжений значительно выше и достигает Ас = 4,9-21,3 МПа.
Из рис. 1 видно, что механические характеристики (предел текучести стт, предел прочности стВ и относительное удлинение до разрыва 5) образцов листового и аддитивного сплава существенно отличаются (табл. 2). В исходном состоянии предел прочности аддитивного материала оказался 1,52 раза ниже, чем для образцов из листового проката. Термическая обработка приводит к снижению предела прочности на 20 МПа для листового материала и повышению на 20 МПа для аддитивного материала. Относительное удлинение до разрыва составило 20 + 1,5 % для аддитивного и 26 + 1 % прокатанного образца. Термообработка пластифицирует оба материала приблизительно на 5 %.
Таблица 2
Механические характеристики алюминиевого сплава АМг5
№ кривой Материал сТ, МПа ив, МПа 8, %
1 Листовой 140 + 5 333 + 2 26 + 1
2 Листовой (ТО) 130 + 5 315 + 2 31 + 1
3 Аддитивный 70 + 10 185 + 15 20 + 1,5
4 Аддитивный (ТО) 70 + 10 205 + 15 24,5 + 1
3. Обсуждение результатов
Анализ стадийности кривых с(е) с использованием уравнения Людвига - Холломона [1] для листового АМг5 в состоянии поставки показал наличие протяжённых стадий параболического деформационного упрочнения и предразрушения (табл. 3). Для исходного аддитивного сплава АМг5 на диаграмме растяжения фиксируются стадии линейного и параболического деформационного упрочнения с различной протяженностью. Термическая обработка привела к изменению стадийности кривых с(е) исследуемых материалов. В листовом материале на начальной стадии наблюдается площадка текучести. Продолжительность стадии параболического деформационного упрочнения не изменилась, а стадии предразрушения - возросла на 5 %. После ТО в аддитивном материале остаются прежними интервалы и протяженность линейной и параболической стадии деформационного упрочнения, но дополнительно появляется стадия предразрушения протяженностью 3,5 %.
Таблица 3
Стадийность алюминиевого сплава АМг5
Скачки напряжений на кривых с(е) соответствуют моментам зарождения полос локализации пластической деформации ПЛШ. На рис. 2 представлен участок диаграммы растяжения с(е) для листового материала в исходном состоянии для интервала общей деформации 15,2-20,6 %, совмещённый с хронограммой Х-Г. Начало координат соответствует неподвижному захвату испытательной машины.
Стадии деформационного упрочнения Продолжительность стадий, %
листовой листовой (ТО) аддитивный аддитивный (ТО)
Площадка текучести (и=0) - 0,55-0,95 - -
Линейная (и=1) - - 1,3-4,2 1,6-4,4
Параболическая (и=0,5) 3,415 2,6-14,5 4,2-20 4,4-20,2
Предразрушения (и<0,5) 15-26 14,5-30 - 20,2-23,5
Рис. 2. Участок диаграммы растяжения с(е) листового сплава АМг5 в состоянии поставки и хронограмма Х-Г движения полос локализации деформации ПЛШ
В листовом материале в исходном состоянии и после термообработки на стадии параболического деформационного упрочнения движение полос ПЛШ не наблюдалось. На площадке текучести после ТО происходит движение полос со скоростью V = 1,5 мм/с.
На стадии предразрушения зафиксировано скачкообразное движение полос В-типа (рис. 2) со скоростями V = 0,06-0,13 мм/с. Зарождение и движение полос ПЛШ происходит в момент скачка напряжений за время Г = 1 с на кривых с(е). За это время полоса продвигается на 3-4 мм по длине образца вдоль оси растяжения. Далее процесс повторяется через 15 с при зарождении нового скачка напряжений.
Для аддитивного сплава АМг5 на стадии линейного деформационного упрочнения наблюдается непрерывное по длине образца движение полос ПЛШ А-типа (рис. 3, а), а при переходе к парабо-
лическому упрочнению - характер движения полос ПЛШ меняется на С-тип, который соответствует случайному зарождению полос ПТТТЛ с длиной пробега 3-20 мм (рис. 3, б). Скорости движения полос А-типа находятся в пределах V = 2,1-1,4 мм/с. При достижении общей деформации 12 % для полос С-типа наблюдается ^образная траектория движения полос ПЛТТТ (см. рис. 3, б). Ранее подобный характер движения полос ПЛТ наблюдался в технически чистом никеле НП2 [23].
б
Рис. 3. Участок диаграммы растяжения о(е) аддитивного сплава АМг5 в исходном состоянии, совмещенный с хронограммой X- движения полос ПЛШ, на стадии линейного деформационного упрочнения (а) и стадии параболического деформационного упрочнения (б)
После ТО переход к случайному формированию полос С-типа происходит на стадии линейного деформационного упрочнения и сохраняется вплоть до шейки разрушения. На стадии линейного деформационного упрочнения скорости движения полос ПЛШ V = 1,7-3,1 мм/с, а в дальнейшем при переходе к параболической стадии деформационного упрочнения постепенно снижаются до значений 0,6 мм/с и на стадии предразрушения V = 0,5-0,6 мм/с.
Зависимость изменения скорости распространения полос ПЛШ от общей деформации для листового материала описывается линейным уравнением (прямая 1 на рис. 4):
V = А-е + В, (1)
где А и В - это постоянные уравнения со значениями А = -0,004 мм/с, В = 0,22 мм/с.
-i—I—I—I—I—|—I—I—I—.—|—.—.—I—.—|—I—.—I—I—|—I—.—I—1—|—
0 5 10 15 20 25
е, %
Рис. 4. Зависимость скорости движения очага локализации пластической деформации от общей деформации для: 1 - листового, 3 - аддитивного, 4 - аддитивного после ТО (нумерация материалов в соответствии с табл. 2)
Зависимость скорости распространения полос ПЛШ от общей деформации для аддитивно изготовленного сплава имеет экспоненциальный характер:
V = А • ехр(-е / х) + В, (2)
где значения констант уравнения для исходного материала (кривая 3 на рис. 4) А = 1,9 мм/с, В = 0,6 мм/с, х = 5,1, а для материала после ТО (кривая 4 на рис. 4) А = 3,6 мм/с, В = 0,6 мм/с, х = 2,8.
В результате исследований было установлено, что в исследуемом алюминиевом сплаве АМг5, изготовленным листовой прокаткой и по аддитивной технологии, реализуются режимы нестабильности пластической деформации автоколебательного типа [1; 24; 25] в условиях прерывистой текучести, обусловленной эффектом Портвена -Ле Шателье. Наблюдаемые автоволновые моды локализованной пластичности качественно совпадают с модами, наблюдаемыми на соответствующих стадиях процесса при деформационном упрочнении Al-Mg-сплавов, отличаясь от них только количественными характеристиками, и соответствуют различным А-, В- и С-типам движения полос ПЛШ, скорости которых уменьшаются с ростом деформирующих напряжений.
Заключение
Установлено, при растяжении образцов алюминиевого сплава АМг5, изготовленного листовой прокаткой и аддитивным методом, наблюдается явление прерывистой текучести (эффект Портеве-на - Ле Шателье), при котором происходит зарождение и движение полос локализованной пластичности. Методом корреляции цифровых спекл-
изображений проанализирована эволюция полос ПЛШ в процессе нагружения, начиная от предела текучести и вплоть до момента разрушения. По результатам исследований сделаны выводы:
• в состоянии поставки величина скачков напряжений на диаграмме растяжения для листового материала в 3-4 раза выше, чем для аддитивного сплава;
• анализ стадийности диаграмм растяжения для листового сплава показал наличие стадий параболического деформационного упрочнения и стадии предразрушения, а для аддитивно выращенного сплава - стадий линейного, параболического деформационного упрочнения и стадии предразрушения;
• скорости распространения полос ПЛШ в образцах, изготовленных как листовым прокатом, так и по аддитивной технологии, уменьшаются с ростом деформации. Однако величина скорости движения полос ПЛШ в аддитивном материале на порядок выше значений для листового сплава;
• для аддитивного сплава на стадии линейного деформационного упрочнения наблюдается движение полос ПЛШ А-типа, при переходе к параболической стадии тап движения сменяется на С. На стадии параболического деформационного уточнения листового материала проявление эффекта ПЛШ не наблюдается, а на стадии предразрушения установлено движение полос ПЛШ В-типа;
• после термической обработки в аддитивном сплаве переход к случайному формированию полос С-типа происходит на стадии линейного деформационного упрочнения и сохраняется вплоть до шейки разрушения.
Библиографический список
1. Zuev L.B., Barannikova S.A. Autowave Physics of Material Plasticity // Crystals. - 2019. - Vol. 9. - P. 458 (29).
2. Зуев Л.Б., Баранникова С.А. Автоволновая механика пластичности металлов // Вестник ПНИПУ. Механика. - 2019. - № 1. - С. 49-63.
3. Лунев А.Г., Надежкин М.В., Зуев Л.Б. Влияние локализации пластической деформации на характеристики волн Рэлея в металлах с прерывистой текучестью // Известия вузов. Физика. - 2016. - Т. 15, № 7/2. - С. 149-153.
4. Малыгин Г.А. Аномальный эффект Портвена-Ле Шателье при сегрегации примесей внедрения и замещения на дислокациях // Физика твердого тела. -1992. - Т. 34, № 8. - С. 2356-2366.
5. Трусов П.В., Чечулина Е.А. Прерывистая текучесть: физические механизмы, экспериментальные данные, макрофеноменологические модели // Вестник ПНИПУ. Механика. - 2014. - № 3. - С. 186-223.
6. Autowave Description of the Lüders and Portevin-Le Chatelier Phenomena / V.I. Danilov, L.B. Zuev, V.V. Gorbatenko, D.V. Orlova, L.V. Danilova // Russ. Phys. J. - 2022. - Vol. 65, no. 8. - P. 1411-1418.
7. Scaling in the Local Strain-Rate Field during Jerky Flow in an Al-3%Mg Alloy / M. Lebyodkin, Y. Bougherira, T. Lebedkina, D. Entemeyer // Metals. - 2020. - Vol. 10, no. 1. - P. 134(17).
8. Kubin L.P., Chihab K., Estrin Y. The rate dependence of the Portevin-Le Chatelier effect // Acta Metallurgica. -1988. - Vol. 36, no. 10. - P. 2707-2718.
9. Rodriguez P. Serrated plastic flow // Bull. Mater. Sci. - 1984. - Vol. 6, no. 4. - P. 653-663.
10. Intermittent plasticity associated with the spatiotemporal dynamics of deformation bands during creep tests in an AlMg polycrystal / A.A. Shibkov, M.F. Gasanov, M.A. Zheltov, A.E. Zolotov, V.I. Ivolgin // Int. J. Plast. -
2016. - Vol. 86. - P. 37-55.
11. Kinematics of formation and cessation of type B deformation bands during the Portevin-Le Chatelier effect in an AlMg alloy / M.A. Lebyodkin, D.A. Zhemchuzhnikova, T.A. Lebedkina, E.C. Aifantis // Results Phys. - 2019. -Vol. 12. - P. 867-869.
12. Unusual behavior of the Portevin-Le Chatelier effect in an AlMg alloy containing precipitates / D.A. Zhemchuzhnikova, M.A. Lebyodkin, T.A. Lebedkina, R.O. Kaiby-shev // Mater. Sci. Eng., A. - 2015. - Vol. 639. - P. 37-41.
13. Ait-Amokhtar H., Vacher P., Boudrahem S. Kinematics fields and spatial activity of Portevin-Le Chatelier bands using the digital image correlation method // Acta Mater. - 2006. - Vol. 54, no. 16. - P. 4365-4371.
14. Горбатенко В.В., Данилов В.И., Зуев Л.Б. Неустойчивость пластического течения: полосы Чернова-Людерса и эффект Портевена-Ле Шателье // ЖТФ. -
2017. - Т. 87, № 3. - С. 372-377.
15. Tretyakov M.P., Tretyakova T.V., Wildemann V.E. Influence of the loading system stiffness on the jerky flow in Al-Mg alloy at inelastic and postcritical deformation stages // Procedia Struct. Integrity. - 2021. - Vol. 33. - P. 10891094.
16. Creation of functionally gradient material by the selective laser melting method / V.M. Fomin, A.A. Goly-shev, A.G. Malikov, A.M. Orishich, A.A. Filippov // J. Appl. Mech. Tech. Phys. - 2020. - Vol. 61, no. 5. - P. 878-887.
17. Additive manufacturing of metallic components -Process, structure and properties / T. DebRoy, H.L. Wei, J.S. Zuback, T. Mukherjee, J.W. Elmer, J.O. Milewski, A.M. Beese, A. Wilson-Heid, A. De, W. Zhang // Prog. Mater Sci. - 2018. - Vol. 92. - P. 112-224.
18. Controlling the porosity using exponential decay heat input regimes during electron beam wire-feed additive manufacturing of Al-Mg alloy / V.R. Utyaganova, A. V. Filippov, N.N. Shamarin, A.V. Vorontsov, N.L. Savchenko, S.V. Fortuna, D.A. Gurianov, A.V. Chumaevskii, V.E. Rub-tsov, S.Yu. Tarasov // Int. J. Adv. Manuf. Technol. - 2020. -Vol. 108, no. 9. - P. 2823-2838.
19. Pollock T.M. 3D printing of high-strength aluminium alloys: 7672 / J.H. Martin, B.D. Yahata, J.M. Hundley, J.A. Mayer, T.A. Schaedler // Nature. - 2017. -Vol. 549. - P. 365-369.
20. Micro-, Meso- and Macrostructural Design of Bulk Metallic and Polymetallic Materials by Wire-Feed Electron-Beam Additive Manufacturing / E.A. Kolubaev, V.E. Rubtsov, A.V. Chumaevsky, E.G. Astafurova // Phys. Mesomech. - 2022. - Vol. 25, no. 6. - P. 479-491.
21. Characterization of AA7075/AA5356 gradient transition zone in an electron beam wire-feed additive manufactured sample / V.R. Utyaganova, A.V. Filippov, S.Yu. Tarasov, N.N. Shamarin, D.A. Gurianov, A.V. Vorontsov, A.V. Chumaevskii, S.V. Fortuna, N.L. Savchenko, V.E. Rub-tsov, E.A. Kolubaev // Mater. Charact. - 2021. - Vol. 172. -P. 110867(12).
22. Zuev L.B., Gorbatenko V.V., Pavlichev K.V. Elaboration of speckle photography techniques for plastic flow analyses // Meas. Sci. Technol. - 2010. - Vol. 21, no. 5. - P. 054014(5).
23. Nadezhkin M.V., Barannikova S.A. Loading Velocity and Kinetics of Localized Bands of Nickel Plastic Deformation // Russ. Phys. J. - 2021. - Vol. 64, no. 8. -P. 1422-1426.
24. Kubin L.P., Estrin Y. Evolution of dislocation densities and the critical conditions for the Portevin-Le Châtelier effect // Acta Metall. Mater. - 1990. - Vol. 38, no. 5. - P. 697-708.
25. Kubin L.P., Estrin Y. The critical condition for jerky flow // Phys. stat. sol. - 1992. - Vol. 172, no. 1. - P. 173-185.
References
1. Zuev L.B., Barannikova S.A. Autowave Physics of Material Plasticity. Crystals, 2019, vol. 9, pp. 458 (29).
2. Zuev L.B., Barannikova S.A. Avtovolnovaia me-khanika plastichnosti metallov [Autowave mechanics of plasticity of metals]. Vestnik PNIPU. Mekhanika, 2019, no. 1, pp. 49-63.
3. Lunev A.G., Nadezhkin M.V., Zuev L.B. Vliianie lokalizatsii plasticheskoi deformatsii na kharakteristiki voln Releia v metallakh s preryvistoi tekuchest'iu [Influence of plastic deformation localization on Rayleigh wave characteristics in metals with discontinuous fluidity]. Izvestiia vuzov. Fizika, 2016, vol. 15, no. 7/2, pp. 149-153.
4. Malygin G.A. Anomal'nyi effekt Portvena-Le Shatel'e pri segregatsii primesei vnedreniia i zameshcheniia na dislokatsiiakh [Anomalous Portwenn-Le Chatelier effect at segregation of introduction and substitution impurities on dislocations]. Fizika tverdogo tela, 1992, vol. 34, no. 8, pp. 2356-2366.
5. Trusov P.V., Chechulina E.A. Preryvistaia te-kuchest': fizicheskie mekhanizmy, eksperimental'nye dannye, makrofenomenologicheskie modeli [Discontinuous fluidity: physical mechanisms, experimental data, macrophenomeno-logical models]. Vestnik PNIPU. Mekhanika, 2014, no. 3, pp. 186-223.
6. Danilov V.I., Zuev L.B., Gorbatenko V.V., Orlova D.V., Danilova L.V. Autowave Description of the Luders and Portevin-Le Chatelier Phenomena. Russ. Phys. Journal, 2022, vol. 65, no. 8, pp. 1411-1418.
7. Lebyodkin M., Bougherira Y., Lebedkina T., Entemeyer D. Scaling in the Local Strain-Rate Field during Jerky Flow in an Al-3%Mg Alloy. Metals, 2020, vol. 10, no. 1, pp. 134(17).
8. Kubin L.P., Chihab K., Estrin Y. The rate dependence of the Portevin-Le Chatelier effect. Acta Metal-lurgica, 1988, vol. 36, no. 10, pp. 2707-2718.
9. Rodriguez P. Serrated plastic flow. Bull. Mater. Sci, 1984, vol. 6, no. 4, pp. 653-663.
10. Shibkov A.A., Gasanov M.F., Zheltov M.A., Zolotov A.E., Ivolgin V.I. Intermittent plasticity associated
with the spatiotemporal dynamics of deformation bands during creep tests in an AlMg polycrystal. Int. Journal Plast., 2016, vol. 86, pp. 37-55.
11. Lebyodkin M.A., Zhemchuzhnikova D.A., Lebedkina T.A., Aifantis E.C. Kinematics of formation and cessation of type B deformation bands during the Portevin-Le Chatelier effect in an AlMg alloy. Results Phys., 2019, vol. 12, pp. 867-869.
12. Zhemchuzhnikova D.A., Lebyodkin M.A., Lebedkina T.A., Kaibyshev R.O. Unusual behavior of the Portevin-Le Chatelier effect in an AlMg alloy containing precipitates. Mater. Sci. Eng., A, 2015, vol. 639, pp. 37-41.
13. Ait-Amokhtar H., Vacher P., Boudrahem S. Kinematics fields and spatial activity of Portevin-Le Cha-telier bands using the digital image correlation method. Acta Mater., 2006, vol. 54, no. 16, pp. 4365-4371.
14. Gorbatenko V.V., Danilov V.I., Zuev L.B. Neustoichivost' plasticheskogo techeniia: polosy Cherno-va-Liudersa i effekt Portevena-Le Shatel'e [Plastic flow instability: Chernoff-Luders bands and the Porteven-Le Chatelier effect]. ZhTF, 2017, vol. 87, no. 3, pp. 372-377.
15. Tretyakov M.P., Tretyakova T.V., Wildemann V.E. Influence of the loading system stiffness on the jerky flow in Al-Mg alloy at inelastic and postcritical deformation stages. Procedia Struct. Integrity, 2021, vol. 33, pp. 10891094.
16. Fomin V.M., Golyshev A.A., Malikov A.G., Orishich A.M., Filippov A.A. Creation of functionally gradient material by the selective laser melting method. Journal Appl. Mech. Tech. Phys, 2020, vol. 61, no. 5, pp. 878-887.
17. DebRoy T., Wei H.L., Zuback J.S., Mukherjee T., Elmer J.W., Milewski J.O., Beese A.M., Wilson-Heid A., De A., Zhang W. Additive manufacturing of metallic com-po-nents - Process, structure and properties. Prog. Mater Sci, 2018, vol. 92, pp. 112-224.
18. Utyaganova V.R., Filippov A.V., Shamarin N.N., Vorontsov A.V., Savchenko N.L., Fortuna S.V., Gurianov D.A., Chumaevskii A.V., Rubtsov V.E., Tarasov S.Yu. Controlling the porosity using exponential de-cay heat input regimes during electron beam wire-feed additive manufacturing of Al-Mg alloy. Int. Journal Adv. Manuf. Technol., 2020, vol. 108, no. 9, pp. 2823-2838.
19. Martin J.H., Yahata B.D., Hundley J.M., Mayer J.A., Schaedler T.A., Pollock T.M. 3D printing of high-strength aluminium alloys: 7672. Nature, 2017, vol. 549, pp. 365-369.
20. Kolubaev E.A., Rubtsov V.E., Chumaev-sky A. V., Astafurova E.G. Micro-, Meso- and Macrostructural Design of Bulk Metallic and Polymetallic Materials by Wire-Feed Electron-Beam Additive Manufacturing. Phys. Mesomech., 2022, vol. 25, no. 6, pp. 479-491.
21. Utyaganova V.R., Filippov A.V., Tarasov S.Yu., Shamarin N.N., Gurianov D.A., Vorontsov A.V., Chumaevskii A.V., Fortuna S.V., Savchenko N.L., Rubtsov V.E., Kolubaev E.A. Characterization of AA7075/AA5356 gradient transition zone in an electron beam wire-feed additive manufactured sample. Mater. Charact., 2021, vol. 172, pp. 110867(12).
22. Zuev L.B., Gorbatenko V.V., Pavlichev K.V. Elaboration of speckle photography techniques for plastic flow analyses. Meas. Sci. Technol., 2010, vol. 21, no. 5, pp. 054014(5).
23. Nadezhkin M.V., Barannikova S.A. Loading Velocity and Kinetics of Localized Bands of Nickel Plastic Deformation. Russ. Phys. Journal, 2021, vol. 64, no. 8, pp. 1422-1426.
24. Kubin L.P., Estrin Y. Evolution of dislocation densities and the critical conditions for the Portevin-Le Chatelier effect. Acta Metall. Mater, 1990, vol. 38, no. 5, pp. 697-708.
25. Kubin L.P., Estrin Y. The critical condition for jerky flow. Physica Status Solidi, 1992, vol. 172, no. 1, pp. 173-185.
Поступила: 06.05.2023
Одобрена: 23.06.2023
Принята к публикации: 01.09.2023
Об авторах
Надежкин Михаил Владимирович (Томск, Российская Федерация) - кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории физики прочности Института физики прочности и материаловедения СО РАН (Российская Федерация, 634021, г. Томск, Академический пр., 2/4, e-mail: mvn@ispms.ru).
Баранникова Светлана Александровна (Томск, Российская Федерация) - доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории физики прочности Института физики прочности и материаловедения СО РАН (Российская Федерация, 634021, г. Томск, Академический пр., 2/4, e-mail: bsa@ispms.ru).
Зуев Лев Борисович (Томск, Российская Федерация) - доктор физико-математических наук, профессор, заведующий лабораторией физики прочности Института физики прочности и материаловедения СО РАН (Российская Федерация, 634021, г. Томск, Академический пр., 2/4, e-mail: lbz@ispms.ru).
About the authors
Mikhail V. Nadezhkin (Tomsk, Russian Federation) -Ph. D. in Technical Sciences, Scientific Worker, Strength Physics Laboratory, Institute of Strength Physics and Materials Science, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences (2/4, Akademichesky prospect, Tomsk, 634021, Russian Federation, e-mail: mvn@ispms.ru).
Svetlana A. Barannikova (Tomsk, Russian Federation) - Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Leading Scientific Worker, Strength Physics Laboratory, Institute of Strength Physics and Materials Science, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences (2/4, Akademichesky prospect, Tomsk, 634021, Russian Federation, e-mail: bsa@ispms.ru).
Lev B. Zuev (Tomsk, Russian Federation) - Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor, Head of Strength Physics Laboratory, Institute of Strength Physics and Materials Science, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences (2/4, Akademichesky prospect, Tomsk, 634021, Russian Federation, e-mail: lbz@ispms.ru).
Финансирование. Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект N0. 21-19-00075).
Благодарность. Авторы благодарны сотрудникам Лаборатории локальной металлургии в аддитивных технологиях ИФПМ СО РАН за помощь в изготовлении материала исследований.
Вклад авторов равноценен.
