Damage and Fracture of VT22 Titanium Alloy in Static Tension After the Application of Additional Pulse Loading

Abstract

Óñòàíîâëåíî îñíîâí³ çàêîíîì³ðíîñò³ ïëàñòè÷íîãî äåôîðìóâàííÿ òèòàíîâîãî ñïëàâó ÂÒ22 òà ì³êðîìåõàí³çìè éîãî ðóéíóâàííÿ çà ñòàòè÷íîãî ðîçòÿãó òà ðîçòÿãó ï³ñëÿ ð³çíèõ ðåaeèì³â äèíàì³÷íîãî íåð³âíîâàaeíîãî íàâàíòàaeåííÿ â ðåçóëüòàò³ ³ìïóëüñíèõ ï³äâàíòàaeåíü. Âèÿâëåíî, ùî íåçàëåaeíî â³ä ðåaeèìó íàâàíòàaeåííÿ ðóéíóâàííÿ ñïëàâó ÂÒ22 â³äáóâàºòüñÿ çà ìåõàí³çìîì çàðîäaeåííÿ òà îá'ºäíàííÿ ïîð. Ïðîàíàë³çîâàíî ô³çèêî-ìåõàí³÷í³ ÿâèùà óòâîðåííÿ íà ïîâåðõí³ çëàì³â ÿìîê â'ÿçêîãî â³äðèâó òà îïèñàíî ¿õ çâ'ÿçîê ³ç äåôîðìàö³éíèìè ïðîöåñàìè.Êëþ÷îâ³ ñëîâà: äåãðàäàö³ÿ, ïîøêîäaeåí³ñòü, äåôîðìàö³ÿ, ì³êðîìåõàí³çìè ðóéíóâàííÿ, ÿìêè â'ÿçêîãî â³äðèâó.Âñòóï. Âèâ÷åííÿ ì³êðîìåõàí³çì³â ðóéíóâàííÿ òà ê³ëüê³ñíèé àíàë³ç ìîðôîëîã³÷íèõ óòâîðåíü íà çëàìàõ êîíñòðóêòèâíèõ åëåìåíò³â ³ ëàáîðàòîðíèõ çðàçê³â äîçâîëÿþòü çðîçóì³òè ìåõàí³çìè ì³êðîíåîäíîð³äíîãî äåôîðìóâàííÿ ïîë³êðèñòàë³÷íèõ ìàòåð³àë³â çà ð³çíèõ óìîâ íàâàíòàaeåííÿ [1][2][3]. ϳäâèùåíèé ³íòåðåñ äî ôðàêòîä³àãíîñòóâàííÿ çóìîâëåíèé òèì, ùî çëàì º ïðèðîäí³ì ñåíñîðîì â³äãóêó ìàòåð³àëó íà äåôîðìàö³éíèé âïëèâ, à éîãî ê³ëüê³ñíà ³íòåðïðåòàö³ÿ äîçâîëÿº ïðîãíîçóâàòè ïîâåä³íêó êîíñòðóêö³¿ çà ãðàíè÷íîãî ñòàíó [4,5]. Çàâäÿêè âèñîê³é êîðîç³éíîñò³éêîñò³, çíà÷í³é ì³öíîñò³ òà ìåíø³é ïèòîì³é âàç³, í³ae ó ñòàë³, ñïëàâ ÂÒ22 øèðîêî âèêîðèñòîâóºòüñÿ ó êîñìîíàâ-òèö³ é àâ³àö³¿. Ó äàí³é ðîáîò³ ðîçãëÿíóòî ìåõàí³÷íó ïîâåä³íêó òèòàíîâîãî ñïëàâó ÂÒ22 çà ñòàíäàðòíîãî ñòàòè÷íîãî ðîçòÿãó òà ðîçòÿãó ï³ñëÿ äèíàì³÷íèõ íåð³âíîâàaeíèõ ïðî-öåñ³â (ÄÍÏ), ÿê³ ðåàë³çóþòüñÿ âíàñë³äîê óäàðíî-êîëèâàëüíîãî ðåaeèìó íàâàíòàaeåííÿ. Àíàë³ç â³äîìèõ ðåçóëüòàò³â ñâ³ä÷èòü ïðî ñïåöèô³÷í³ îñîáëèâîñò³ äåôîðìóâàííÿ ìàòå-ð³àë³â ï³ñëÿ ÄÍÏ, ÿê³ ïîëÿãàþòü ó çíà÷í³é ïëàñòèô³êàö³¿ ïåâíèõ ãðóï ìàòåð³àë³â çà íàñòóïíîãî ñòàòè÷íîãî ðîçòÿãó ÷åðåç óòâîðåííÿ äèñèïàòèâíèõ ñòðóêòóð [6][7][8][9].³äîì³ ñïðîáè âèêîðèñòàííÿ ìàòåìàòè÷íèõ ï³äõîä³â äî îö³íþâàííÿ òà ³íòåð-ïðåòàö³¿ ìåõàí³çì³â ðóéíóâàííÿ, çîêðåìà ñòâîðåíî àëãîðèòìè îá÷èñëåííÿ âèñîòè çîíè âèòÿãóâàííÿ, ôîðìè âòîìíèõ áîðîçåíîê òà ³í., ÿê³ º 䳺âèì àïàðàòîì ê³ëüê³ñíîãî îö³íþâàííÿ ìîðôîëî㳿 ïîâåðõí³ ðóéíóâàííÿ [10,11]. Îêð³ì òîãî, ³ñíóþòü ï³äõîäè äî îö³íþâàííÿ ãåîìåò𳿠ÿìêîâèõ óòâîðåíü, çîêðåìà îäèíè÷íèõ òà îá'ºäíàíèõ êîðî-ç³éíèõ ï³òèíã³â, ÿìîê â'ÿçêîãî â³äðèâó. Àëå ö³ ï³äõîäè ïîòðåáóþòü ïîäàëüøîãî ðîçâèòêó òà âäîñêîíàëåííÿ, ñàìå öüîìó é ïðèñâÿ÷åíî äàíó ðîáîòó.Ìåòîþ ðîáîòè º äîñë³äaeåííÿ âïëèâó äèíàì³÷íîãî íåð³âíîâàaeíîãî ïðîöåñó íà ñòàí ïîâåðõí³ ðóéíóâàííÿ ñïëàâó ÂÒ22 òà âèÿâëåííÿ îñîáëèâîñòåé ê³íåòèêè íàêîïè-÷åííÿ âíóòð³øí³õ äåôåêò³â.Òèòàíîâèé ñïëàâ ÂÒ22. Ñïëàâ ÂÒ22 -öå êîíñòðóêö³éíèé äâîôàçíèé (a b + )òèòàíîâèé ñïëàâ ïåðåõ³äíîãî êëàñó (5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe) [4]. Ó ñòàá³ëüíîìó ñòàí³ ñïëàâ ì³ñòèòü â³ä 45 äî 50% b-ôàçè òà ìຠäîñèòü ãåòåðîãåííó ñòðóêòóðó. Åêñïåðèìåíòè ç ðåàë³çàö³¿ ÄÍÏ ó âèñîêîì³öíîìó òèòàíîâîìó ñïëàâ³ ÂÒ22 âèêîíóâàëè íà ïðóaeí³é ä³ëÿíö³ ä³àãðàìè äåôîðìóâàííÿ. Ó äàíîìó âèïàäêó ñóìàðí³ íàïðóaeåííÿ â³ä ïîïåðåäíüîãî ñòàòè÷íîãî ðîçòÿãó ³ ³ìïóëüñíîãî ï³äâàíòàaeåííÿ íå ïåðåâèùóâàëè ãðàíèöþ ïëèííîñò³ ñïëàâó ÂÒ22. Âèêîðèñòîâóâàëè ïëîñê³ çðàçêè ç ðîçì³ðîì ðîáî÷î¿ ÷àñòèíè 10 18 ìì. Òîâùèíà çðàçê³â ñòàíîâèëà 3 ìì.