Роль электрического потенциала в формировании поверхности разрушения технически чистого алюминия при ползучести Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 539.3

РОЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА В ФОРМИРОВАНИИ ПОВЕРХНОСТИ РАЗРУШЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИ ЧИСТОГО АЛЮМИНИЯ ПРИ ПОЛЗУЧЕСТИ

© О. А. Столбоушкина1*, Ю.Ф. Иванов2), С.В. Коновалов1*, В.Е. Громов1'

1 Сибирский государственный индустриальный университет, г. Новокузнецк, Россия,

e-mail: [email protected] 2) Институт сильноточной электроники СО РАН, г. Томск, Россия, e-mail: [email protected]

Ключевые слова: алюминий; ползучесть; электрический потенциал; поверхность разрушения.

Методами сканирующей электронной микроскопии проведен анализ роли наложения электрического потенциала на изменение поверхности разрушения алюминия А85, разрушенного в условиях ползучести.

В [1] экспериментально исследовано влияние электрического потенциала на скорость ползучести технически чистого алюминия. Выявлено ускорение ползучести, укорачивание стадии установившейся ползучести и снижение долговечности при наложении потенциала +1 В к изолированному образцу, подвергаемому испытанию на ползучесть, а также при электрическом подключении к изолированному образцу металлических пластин (Си, Ее, РЬ, 7г, Сг, N1, Т1) массой 5 кг, имеющих отличную от алюминия работу выхода электронов. Изменение скорости ползучести связано с изменением плотности поверхностной энергии образца. Цель настоящей работы состояла в анализе количественных характеристик структуры поверхности разрушения технически чистого алюминия, формирующейся в условиях ползучести при наложении потенциала +1 В и без него.

Фрактографические исследования, выполненные по методам и методикам, изложенным в [2-4], показали, что поверхность разрушения образцов алюминия содержит остаточные признаки, которые указывают на протяженность при разрушении высокоэнергетического (вязкого) и низкоэнергетического (хрупкого) распространения трещин. Поэтому для оценки степени вязкости металла часто используют макроскопический вид поверхности излома.

Анализ поверхности излома цилиндрических образцов технически чистого алюминия, разрушенных при растяжении в условиях ползучести, позволил выявить (независимо от условия проведения эксперимента) две зоны - волокнистую зону и зону среза; радиальная зона отсутствует. Основную площадь поверхности разрушения занимает волокнистая зона. Зона среза в образце, разрушенном без наложения потенциала, составляет (10... 12) %; в образце, разрушенном в условиях приложенного потенциала +1 В, относительная площадь, занятая зоной среза, составляет (5.7) %. Следовательно, наложение потенциала +1 В приводит к снижению вязкости технически чистого алюминия при деформации в условиях ползучести. Установлено, что испытания технически чистого алюминия приводят к

формированию поверхности разрушения с широким диапазоном размеров ямок вязкого излома. При деформации без наложения потенциала средний размер ямок вязкого излома 1,84 ± 1,3 мкм; наложение потенциала приводит к уменьшению среднего размера ямок вязкого излома в —1,25 раза. Одновременно с этим уменьшается и интервал существования размеров ямок: в экспериментах без потенциала максимальный размер ямок достигал 7 мкм; наложение потенциала приводит к уменьшению максимального размера ямок до 5 мкм.

Зона среза в исследованных образцах также содержит ямки вязкого излома. Проведенные количественные исследования показали, что в этом случае средние размеры ямок вязкого излома при испытаниях без потенциала практически совпадают со средними размерами ямок волокнистой зоны. При наложении потенциала +1 В средний размер ямок вязкого излома в зоне среза снижается в —1,3 раза по сравнению с размерами ямок волокнистой зоны соответствующего образца.

Полученные результаты могут косвенно свидетельствовать о том, что наложение потенциала оказывает влияние на эволюцию (скорость накопления и аннигиляции, механизмы зарождения и схему перестройки) дефектной субструктуры объема и приповерхностного слоя прутка при ползучести технически чистого алюминия по сравнению с ползучестью алюминия без потенциала.

ЛИТЕРАТУРА

1. Коновалов С.В., Данилов В.И., Зуев Л.Б. и др. О влиянии электрического потенциала на скорость изменения ползучести алюминия // ФТТ. 2007 Т. 49 Вып. 8. С. 1389-1391.

2. Фрактография и атлас фрактограмм: справ. изд. / пер. с англ.; под ред. Дж. Феллоуза. М.: Металлургия, 1982. 490 с.

3. Энгель Л., Клингеле Г. Растровая электронная микроскопия. Разрушение: Справочник. М.: Металлургия. 1986. 232 с.

4. Иванова В.С., Шанявский А.А. Количественная фрактография. Усталостное разрушение. Челябинск: Металлургия. Челябинское отделение, 1988. 400 с.

БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена при финансовой поддержке Федеральной целевой программы

«Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 гг.», гос. контракт № П411.

Поступила в редакцию 15 апреля 2010 г.

Stolboushkina O.A., Ivanov Yu.F., Konovalov S.V., Gromov V.E. Role of electric potential in forming of the surface of the failure of commercially pure aluminum with creep.

By the methods of the scanning electron microscopy the role of the imposition of electric potential on a change in the surface of the decomposition of A85 aluminum, destroyed under creep conditions was analyzed.

Key words: aluminum; creep; electric potential; the surface of failure.