Динамика и морфология полос деформации Савара-Массона в сплаве АМг6 Текст научной статьи по специальности «Физика»

При растворении Р-фазы при отжиге выше температуры сольвус [8] в результате разблокировки границ зерен и роста в них при деформировании избыточного свободного объема за счет стекания неравновесных деформационных вакансий и других дефектов [9] создаются условия для зернограничного проскальзывания. Последнее, как предполагается, и провоцирует неустойчивость растущей полосы локализованного сдвига, вызывая ее множественное ветвление.

Лавинообразное размножение дислокаций в виде ветвящейся полосы Людерса представляет явление «пробоя» в физике пластичности поликристаллов, по характеру и геометрии близкое к электрическому пробою диэлектрика, когда в зазоре между электродами инжектируются новые, более подвижные носители заряда. «Инжектируемыми» носителями переноса (пластической деформации) в случае скачкообразной деформации являются зернограничные дислокации, подвижность которых резко увеличена вследствие наличия избыточного свободного объема и отсутствия выделений вторичной фазы в границах зерен.

ЛИТЕРАТУРА

1. Маркушев М.В., Мурашкин М.Ю. // ФММ. 2001. Т. 92. № 1. С. 9098.

2. Шибков А.А., Мазилкин А.А., Протасова С.Г. и др. // Деформация и разрушение материалов. 2008. № 5. С. 24-32.

3. Шибков А.А., Мазилкин А.А., Протасова С.Г. и др. // Деформация и разрушение материалов. 2008. № 6. С. 12-17.

4. Металловедение алюминия и его сплавов: справ. изд. / ред. А.И. Беляев, О.С. Бочвар, Н.Н. Буйнов и др. М.: Металлургия, 1983. 280 с.

5. Шибков А.А., Золотов А.Е., Михлик Д.В. и др. // Деформация и разрушение материалов. 2009. № 8. С. 23-30.

6. Hampel A., Neuhauser H. // Phys. stat. sol. (a). 1987. V. 100. № 1. P. 441-449.

7. Ben-Jacob E., Garik P. // Nature. 1990. V. 343. № 8. P. 523-530.

8. МаркушевМ.В., Мурашкин М.Ю. // ФММ. 2004. Т. 98. № 2. С. 116128.

9. Переверзенцев В.Н., Пупынин А. С., Свирина Ю.В. // ФММ. 2005. Т. 100. № 1. С. 17-23.

БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена в рамках реализации аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)», проект № 2.1.1/2747.

Zolotov A.E. Structure-sensitive transition from Euclidean to fractal form of the front of the Luders band in alloy AMg6.

Established, that the transition between the flat and dendritic form of the first bands of the deformation occurs in a narrow temperature interval near the solvus temperature. In the environs of the transition point To,, ~ Tsr sudden change the mobility of deformation bands and their geometry from flat to fractal.

Key words: aluminum-magnesium alloy; deformation band; band of Luders.

УДК 539.374

ДИНАМИКА И МОРФОЛОГИЯ ПОЛОС ДЕФОРМАЦИИ САВАРА-МАССОНА

В СПЛАВЕ AMг6

© B.A. ABepKOB

Ключевые слова: прерывистая информация; неустойчивость; дислокация; алюминий-магниевый сплав.

Настоящая работа посвящена изучению динамики зарождения и начальных стадий развития полос деформации и их роли в общей картине пластической неустойчивости в условиях проявления эффекта Савара-Массона.

Одним из подходов к изучению природы прерывистой деформации металлов и сплавов является исследование перехода устойчивое - неустойчивое деформационное поведение, особенно динамики зарождения полос деформации на поверхности металла как самого раннего этапа возникновения пластической неустойчивости. Несмотря на интенсивное изучение эффекта Портевена-Ле Шателье в последние пять десятилетий, механизмы зарождения полос и начальные стадии их распространения остаются неизвестными [1-3]. Возможная причина этого пробела состоит в высоких скоростях и множественности развития пластической неустойчивости на ранних стадиях. Настоящая работа посвящена изучению динамики зарождения и начальных стадий развития полос деформации и их роли в общей картине пластической неустойчивости на основе данных высокоскоростной видеосъемки со скоростью до 1000 кадр/с динамики рельефа поверхности алюми-ний-магниевого сплава АМг6, деформируемого с по-

стоянной скоростью роста напряжения (&0 = const, т. е.

в условиях проявления эффекта Савара-Массона. Основные результаты состоят в следующем.

1. Установлено, что в сплаве АМг6 с преципитат-ной микроструктурой первой полосой деформации, соответствующей первой критической деформации, является узкая полоса локализованного сдвига (шириной порядка размера зерна), распространяющаяся со скоростью 0,3-1 м/с в плоскости максимальных касательных напряжений, а в сплаве со структурой собирательной рекристаллизации потеря устойчивого пластического течения начинается со спонтанного формирования ветвящегося (фрактального) фронта полосы Лю-дерса (рис. 1).

2. Характеристики скачкообразной деформации, особенно количество скачков, первая критическая деформация, подвижность и морфология первых полос деформации резко меняются после отжига в окрестности

Рис. 1. Начальные стадии распространения ветвящегося фронта полосы Людерса. Данные компьютерной обработки видеофильма, снятого со скоростью 500 кадр/с. Обработка изображений состояла в вычитании последовательных во времени кадров цифрового видеофильма. Температура отжига = 450 °С. Скорость нагружения & = 0,2 МПа/с. Цифрами отмечены номера кадров. Размер рабочей части образца 6*3*1,2 мм3

температуры сольвуса TSV ~ 275 °С. Наиболее чувствительными функциями отклика на растворение частиц вторичной Р(Л13М^2)-фазы являются подвижность и геометрия первых полос: с ростом температуры отжига в окрестности точки Tan ~ TSV происходит морфологический переход от плоской к дендритной геометрии полос деформации, сопровождаемый ростом, почти на порядок, их подвижности. Этот переход квалифицирован как неравновесный (кинетический) морфологический переход первого рода [4].

3. Предполагается, что разблокировка границ зерен от частиц P-фазы способствует включению дополнительного канала пластической деформации - зернограничного проскальзывания, что и вызывает ветвление фронта полосы Людерса в рекристаллизованной структуре сплава АМг6, полученного отжигом при Tan > TSV.

4. Полосы Савара-Массона размножаются по механизму «цепной реакции»: каждая граница расширяющейся полосы генерирует вторичные полосы, границы вторичных полос генерируют полосы третьего поколения и т. д. В результате эволюция неустойчивой деформации на фронте макроскопического скачка описывается бифуркационной диаграммой, характерной для сильно нелинейных неравновесных динамических систем. Показано, что основная доля деформации в скачке амплитудой ~ 1-10 % осуществляется эстафетной передачей деформации в соседние области поликристалла за счет каскадного размножения полос Сава-ра-Массона.

Из результатов работы следует, что макроскопические скачки пластической деформации сплава АМг6 при растяжении с постоянной скоростью роста напря-

жения (& = const следует рассматривать как деформационные «взрывы», возникающие в результате спонтанного развития «цепной реакции» размножения полос деформации Савара-Массона с коэффициентом размножения около двух.

ЛИТЕРАТУРА

1. Estrim Y., Kubim L.P. Spatial ^upling and propagative plastic instabilities // Continuum models for materials with micro structure / ed. by H.-B. Muhlhaus. N. Y.: Wiley & Sons, 1995. P. 395-450.

2. Hahmer P., Ziegembeim A., Rizzi E., Neuhauser H. // Phys. Rev. B. 2002. V. б5. № 13. P. 134109.

3. Rizzi E., Hahmer P. // International Journal of Plasticity. 2004. V. 20. № 1. P. 1211б5.

4. Шибков А.А., Золотов А.Е., Михлик Д.В. и др. // Деформация и разрушение материалов. 2009 (в печати).

БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена в рамках реализации аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)», проект № 2.1.1/2747.

Поступила в редакцию 20 ноября 2009 г.

Averkov V.A. Dynamics and morphology of deformation bands of Savart-Masson in Al-Mg 6% alloy.

The present work is devoted to studying of dynamics of origin and initial stages of development of deformation bands and their role in an overall picture of plastic instability in the conditions of Savart-Masson’s effect.

Key words: faltering information; instability; disposition; aluminium-magnesian alloy.