Структуры излома сплавов при переходе от хрупкого в пластичное состояние Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

3. И.Е.Сафонова, Анализ быстродействия и среднего значения числа заявок в узле телекоммуникационной сети. Телекоммуникации. 2014. № 9. С. 14-16.

4. И.Е.Сафонова, Методы и модели оценки основных характеристик корпоративных функционально-ориентированных сетей в САПР. M: МИЭМ, 2007. - 344 C. (ISBN 978-5-94506-184-2).

5. К.А.Поляков, И.Е.Сафонова, Я.М.Голдовский, Оптимизация аппаратурной надежности корпоративных телекоммуникационных сетей. Телекоммуникации. - 2013. - № 3. - С. 6 - 9.

6. И.Е.Сафонова, А.С.Макаров, А.М.Морозов, Алгоритм определения оптимального числа каналов в сети передачи данных с ненадежными каналами. Телекоммуникации. 2013. № 12. С. 02-03.

СТРУКТУРЫ ИЗЛОМА СПЛАВОВ ПРИ ПЕРЕХОДЕ ОТ ХРУПКОГО В ПЛАСТИЧНОЕ СОСТОЯНИЕ

Чередник А.С.,

Магистрант «Дальневосточный Федеральный Университет» г.Владивосток

Мансуров Ю.Н.

Заведующий кафедрой «Материаловедения и технологии материалов» в «Дальневосточный Федеральный

Университет» г.Владивосток

АННОТАЦИЯ

Термическая обработка приводит к изменениям структуры сплавов, соответственно, изменения структуры сплавов привело к изменениям их механических свойств - заметно повышена пластичность сплавов, что привело к проявлению эффекта упрочнения. Поэтому была поставлена задача по изучению связи характера структуры и механических свойств сплавов. [1]

Электронио - фрактографический анализ излома алюминиевых сплавов с примесями, введенными порознь и совместно, позволяет представить причину связи между пластичностью и морфологией частиц, рассмотренных фаз.

Ключевыеслова: электронио - фрактографический. [2] ABSTRACT

Heat treatment results in changes in the structure of alloys respectively change structure of the alloys resulted in changes in their mechanical properties - notably improved ductility, leading to the manifestation of the effect of hardening. It was therefore tasked to study the nature of the communication structure and mechanical properties of the alloys.

Electronic - fractographic analysis of fracture of aluminum alloys with impurities introduced separately and jointly, allows us to represent a causal relationship between plasticity and particle morphology, considered phases.

Keywords: Electronic - fractographic

Если в двойном А1 - Mg сплаве наблюдается характерная для вязкого излома ямочная структура (рисунок 1а), то наиболее вредное влияние фазы Mg2Si связанно растрескиванием иероглифов и образованием несплошно-стей вдоль межфазной поверхности.[3] В результате на фрактограммах сплавов А1 - Mg - Siвидны гладкие участки - следы разрушения по включениям силицида

магния (рисунок 1б). Размеры участков скола соответствуют размерам эвтэктических колоний а(А1) + Mg2Si(~70мкм). На ямках скола видны участки без заметных следов пластической деформации и множеством микротрещин. Стенки ямок имеют следы пластической деформации, что свидетельствует о вязком характере микроразрушения в момент слияния пор.

L il VW • vt •-•Î.sT^l > '-•

few?. . С*. _v.y ^fci x

•''"WW. * - 15t

г д е

Рисунок 1. Структура поверхности разрушения алюминиевых сплавов с примесями, введенными порознь, РЭМ. а) А1 + 6%Mg; б) А1 + 6%Mg + 0,6%Si; в) А1 + 6°/^ + 0,6%^е; г) А1 + 6%Mg + 0,6%Си; д) А1 + 6%Mg + 0,5%№; е)А1 +

6%Mg + 0,6%Мп.

Отрицательное влияние интерметаллидовБеА13 определяет хрупкий характер излома. На рисунке 1в показан хрупкий участок поверхности разрушения сплава А1 + 1%Mg + 1%Бе. Хрупкие включения S - фазы из эвтэктики, по-видимому, разрушаются при небольших напряжениях.

Включения S— фазы облегчают (так же) как и Mg2Si распространения основной трещины. Для излома алюминие-вомагниевых сплавов с примесью меди наиболее характерны зоны хрупкого разрушения S- фазы в виде

скоплений осколков (рисунок 1г) с гладкими поверхностями, граничащие с зонами вязкого разрушения.

Для сплава А1 + 6%Mgс примесями цинка, олова, свинца, никеля, марганца (введенными порознь) в целом характерен вязкий излом (рисунок 1 д,е).

Особенность поверхности разрушения сплавов с примесями олова свинца заключается в наличии частиц этих элементов на гребнях деформированной матрицы.

В сплаве с примесью цинка, в следствии того, что уменьшается растворимость магния, объемная доля р-фазы увеличиваются. Соответственно, на поверхности разрушения четко видны фасетки скола, содержащие включения этой хрупкой фазы. Структура излома характеризуется наличием сетки из ямок, образованных в результате слияния микропор.

Поверхность разрушения сплава с примесью никеля показывает, что ямочному разрушению в них предшествовала значительная пластическая деформация матрицы. Зона мягких ямок, по всей видимости, соответствует разрушению по включениям фазы №А13. Аналогичный излом имеют сплавы с примесями марганца (рисунок 1 е). Растворимость марганца в алюминии (так же как цинка и в отличии от никеля), вероятно, обеспечивает на структуре излома участки мелких ямок, образованных в результате слияния микропор.

Изучение поверхности разрушения сплава А1 + 6%Mgс примесями, введенными совместно на различных уровнях (рисунок 2), показало, что многокомпонентные сплавы имеют более гладкую поверхность излома. Такой вид излома образуется, вероятно, в результате развития трещин по частицам фаз, образованных примесными элементами.

Аналогичный вид разрушения наблюдается у силуминов, задачей изучения которых является повышение их пластичности путем выяснения факторов, определяющих их хрупкость. Изучены особенности строения излома модельных двойных сплавов с 3, 8 и 11% кремния, легированных силуминов и промышленного поршневого вторичного силумина.

Структура излома силуминов тесно связана с морфологией кристаллов кремния (хрупкое разрушение) и эв-

тектической колонии аА1 + Si(вязкое разрушения в области твердого раствора). Дополнительное легирование не меняет характер разрушения силуминов. Увеличения количества легирующих элементов и примесей делает их структуру весьма гетерогенной за счет образования при кристаллизации разнообразных фаз и структурных составляющих. Так, например, в промышленном сплаве АК5М2 обнаружено 10 различных фаз. Это приводит к снижению механических свойств. Поверхность разрушения литых образцов имеет грубый рельеф.

а б в

Рисунок 3. Типичные микроструктуры и поверхности излома поршневых силуминов. а) микроструктура, СЭМ; б, в) фрактограммы (б- литое, в- т/о состояние).

Основная доля излома принадлежит областям скола по кристаллам кремния, и частицам избыточных фаз, интерметаллидов, образованных основными легирующими элементами и примесями. Таким образом, для повышения пластичности силуминов, алюминиевых сплавов из вторичного сырья необходимо каким-то способом уменьшить количество избыточных фаз кристаллизационного происхождения или изменить морфологию их выделений - сделать более компактным. Второе направление повышения пластичности силуминов - изменение внутренней структуры кристаллов алюминиевого твердого раствора, то есть его легированности, морфологии и фазового состава продуктов распада пересыщенного твердого раствора при старении. Оба решения, при их различии между собой, приводят к другому способу облагоражива-

ния структуры алюминиевых сплавов, а именно: изменению их химического состава, а значит к оптимизации химического состава существующих и применяемых сплавов или разработки составов новых сплавов из утилизированного сырья.[4]

Список литературы

1. Ботвина Л.Р.Кинетика разрушения конструкционных материалов. М.: Наука, 1989. - 230 с.

2. Клевцов Л.Р., Ботвина Н.А., Клевцова Л.В.Разру-шения металлических материалов и конструк-ций.М.: Наука, 2007. - 251с.

3. ВладимировВ.И. Физическая природа разрушения материалов.М.: Металлургия, 1984. - 280 с.

4. МансуровЮ.Н. Инновации в металлургии. Мн.: Ташкент, 2008. - 198 с.