Локализация пластической деформации и изменения скорости звука в материале с прерывистой текучестью тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

Бочкарёва Анна Валентиновна

2 7 АВГ 2009

локализация пластической деформации и изменения скорости звука в материале с прерывистой текучестью

Специальность 01.04.07 - физика конденсированного состояния

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

003475729

Новокузнецк- 2009

003475729

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения РАН

Научный руководитель доктор физико-математических наук, профессор

Данилов Владимир Иванович

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук, профессор

Шаркеев Юрий Петрович

кандидат технических наук, доцент Коновалов Сергей Валерьевич

Ведущая организация Учреждение Российской академии наук

Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения РАН

Защита состоится « _» 2009 г. в _часов на заседании

диссертационного совета Д 212.252.04 при ГОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет» по адресу: 654007, Кемеровская область, г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ГОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет».

Автореферат разослан « В

Учёный секретарь диссертационного совета, доктор хим. наук, профессор

Горюшкин В.Ф.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность

Исследования особенностей макролокализации пластической деформации показали, что характер локализации определяет важные прочностные и пластические характеристики материалов, а также позволили сформулировать новый взгляд на взаимосвязь между явлениями на разных структурных уровнях: микро-, мезо- и макромасштабном.

К проявлениям макролокализации пластической деформации принято относить распространение полосы Чернова-Людерса, формирование шейки разрушения, формирование сбросов, прерывистую текучесть. Однако в середине XX столетия ряд исследователей (Рей, Гарофало, Одинг, Чанг и Грант, Кибардин, Пресняков и др.) отмечали пространственную и временную неоднородность пластической макродеформации при отсутствии особенностей кривых нагружения. Наконец, сотрудниками лаборатории физики прочности Института физики прочности и материаловедения (ИФПМ СО РАИ) было установлено, что зоны локализации макродеформации существуют на любом этапе пластического течения, от предела текучести до разрушения, в любых материалах и в любых условиях, и что эволюция картин макродеформации определяется стадийностью деформационных кривых. В этих условия важно установить связь между видом картин макролокализации и особенностями деформационных кривых в первую очередь с характеристиками прерывистой текучести.

С другой стороны, известна связь деформационного поведения с изменением акустических характеристик исследуемого объекта Это многочисленные работы по исследованию акустической эмиссии, затуханию упругих волн и изменению скорости звука в процессе пластического деформирования. Следует ожидать, что в условиях прерывистой текучести поведение акустического отклика должно иметь существенные особенности.

В связи с этим представленная работа, в которой приводятся результаты исследования эволюции локализации пластической макродеформации и особенностей изменения скорости ультразвука в материале с прерывистой текучестью и их анализ, представляется актуальной.

Работа выполнена в рамках комплексных проектов Сибирского отделения РАН: № 01.2.007 04645 «Экспериментальная и теоретическая разработка автоволновой модели локализованной пластической деформации структурно-неоднородных материалов на мезо- и макромасштабных уровнях и ее приложений к ощ>еделению критических состояний и оценке прочности, износостойкости и долговечности материалов и конструкций» (2007-2009 г.г.), № 0120.0 407223 «Экспериментальное и теоретическое исследование взаимосвязи и корреляции процессов локализации деформации на мезо- и макроуровнях в структурно-неоднородных материалах и конструкциях с концентраторами напряжений и принципы построения критериев предельных состояний для них» (2004-2006 г.г.).

Цель работы

Цель данной работы - выявить особенности эволюции локализованной пластичности и их взаимосвязь с акустическим откликом при активном одноосном

I

V

растяжении материала, в котором реализуется явление прерывистой текучести. Для достижения цели работы поставлены следующие задачи:

1. Провести анализ кривых нагружения материала с прерывистой текучестью на предмет стадийности.

2. Провести одновременную регистрацию полей векторов смещений и акустического отклика исследуемого материала на всем интервале пластического деформирования.

3. Получить эволюционные картины макролокализации пластической деформации в материале с прерывистой текучестью, исследовать их особенности в рамках автоволновой концепции.

4. Исследовать характер изменения скорости ультразвука в процессе активного растяжения материала с прерывистой текучестью.

5. Установить взаимосвязь картин макролокализации пластической деформации с изменением скорости ультразвука при активном нагружении материала с прерывистой текучестью.

Научная новизна

1. Установлено, что в материале с прерывистой текучестью тип зубчатости определяется коэффициентом деформационного упрочнения К и показателем деформационного упрочнения п. На стадии линейного упрочнения (К=сот( и и=7) формируются зубцы типа В или С. На стадии параболического упрочнения Тейлора (Кфсоп$1, п=Уг) и на стадии предразрушения (Кфсот1 п<У2) формируются зубцы типа Л.

2. Предложена модель формирования картин макролокализации пластической деформации, согласно которой ввд картины определяется типом зубчатости и напряженно-деформированным состоянием, при котором возникают соответствующие зубцы.

3. Впервые показано, что в материале с прерывистой текучестью изменение скорости ультразвука в процессе активного нагружения имеет скачкообразный характер. Форма и продолжительность скачков скорости ультразвука определяются стадией кривой нагружения.

4. Показано, что зарождению каждого подвижного очага локализованной макродеформации на стадии предразрушения соответствует скачкообразное изменение скорости ультразвука.

Практическая ценность работы заключается в том, что в результате проведенных исследований зависимости скорости ультразвука от напряженно-деформированного состояния алюминиевых сплавов можно осуществлять контроль качества сварных соединений алюминиевых листов, полученных лазерной сваркой, а также рекомендовать интенсивность ударной ультразвуковой обработки для обеспечения высоких технологических и эксплуатационных характеристик выполняемых деталей.

Личный вклад автора состоит в проведении металлографических исследований, механических и ультразвуковых испытаний, а также обработке полученных данных, сопоставлении полученных результатов с литературными данными и формулировании выводов.

Положения, выносимые на защиту

1. Совокупность экспериментальных данных, определяющих связь между типом зубцов прерывистой текучести, стадиями кривой нагружения и видом картин макролокализации пластической деформации:

- зубцы С-типа формируются на стадии линейного упрочнения и соответствуют макролокализации пластического течения в виде фазовой автоволны;

- зубцы Л-типа формируются на стадии Тейлора и соответствуют макролокализации в виде стационарной пространственно периодической системы очагов деформации;

- на стадии предразрушения неоднородное и несимметричное формирование мезополос деформации, соответствующих зубцам Л-типа, обусловливает образование картины сходящихся к месту будущего разрушения очагов макролокализации.

2. Модель формирования различных картин макролокализации пластического течения за счет реализации разных типов зубчатости и соответствующих мезополос деформации.

3. Совокупность данных, устанавливающих связь между скачкообразными изменениями акустического отклика системы, типом прерывистой текучести и картинами макролокализации пластического течения, а именно:

- каждому зубцу С-типа на стадии линейного упрочнения соответствуют симметричные с постоянной амплитудой скачки скорости ультразвука;

- зубцам /1-типа на стадии Тейлора отвечают асимметричные скачки скорости ультразвука с возрастающей к концу стадии амплитудой;

- один асимметричный скачок скорости ультразвука на стадии предразрушения соответствует нескольким зубцам Л-типа, а начало каждого скачка связано с образованием нового подвижного очага макролокализации пластического течения.

4. Совокупность данных, доказывающих эффективность применения автоцирку-ляционого метода измерения скорости ультразвука для аттестации сварных соединений листов алюминий-литиевого сплава, полученных путем использования лазерной сварки и ударной ультразвуковой обработки этих швов.

Достоверность данной работы обеспечивается комплексным подходом к решению поставленных задач и использованием апробированных методов и методик исследования, применением статистических методов обработки результатов, анализом литературных данных, согласованием полученных результатов с данными других авторов.

Апробация работы

Результаты работы представлены на следующих конференциях: Международной школе-конференции молодых ученых «Физика и химия наноматериалов» (Томск, 2005, 2006); Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (Томск, 2006); IV Всероссийском научном семинаре памяти профессора С.Д. Волкова «Механика микронеоднородных материалов и разрушение» (Екатеринбург, 2006, 2008); Международной конференции по физической мезомеханике, компьютерному моделированию и разработке новых материалов ИФПМ СО РАН (Томск, 2006); 45-ой международной конференции «Актуальные проблемы проч-

ности» (Белгород, 2006); VI Всероссийской конференции молодых ученых «Проблемы механики. Теория, эксперимент и новые технологии» (Новосибирск, 2007); V международной научной конференции «Прочность и разрушение материалов и конструкций» (Оренбург, 2008); VHI Всероссийской школе-семинаре с международным участием «Новые материалы. Создание, структура, свойства-2008» (Томск, 2008); Международной школе-семинаре «Многоуровневые подходы в физической мезомеханике. Фундаментальные основы и инженерные приложения" (Томск, 2008); The 12a International Conference «Metal Forming 2008» (Krakow, Poland, 2008).

Публикации

Результаты диссертационной работы опубликованы в 17 печатных работах, в том числе 5 из них - статьи в ведущих рецензируемых научных журналах, определенных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, литературного обзора, 6 разделов и списка литературы. О&ьем диссертации составляет 131 страницу, в том числе 54 рисунка, 3 таблицы. Список литературы включает 124 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приводится обоснование актуальности проводимых исследований, сформулированы цель работы и задачи, представлены научная новизна и выносимые на защиту положения.

В первом разделе диссертационной работы приводится описание феноменологии развития знания о пластической деформации твердых тел, механизмов пластического течения и их особенностей на микро-, мезо- и макроскопических масштабных уровнях. Значительное внимание уделяется современному представлению о пластической деформации как многоуровневом процессе, а также взаимодействию всех трех масштабных уровней в ходе развития пластичности. Особая роль отводится описанию неоднородности пластического течения как пространственной (локализация пластической деформации), так и временной (явление прерывистой текучести). Приводятся результаты исследований характера макролокализации пластической деформации, проводимые в лаборатории физики прочности ИФПМ СО РАН, которые показали, что эволюция локализации макроскопической деформации, реализующаяся в рамках автоволновой концепции, осуществляется в строгом соответствии с законом пластического течения материала. Подобное соответствие обнаружено и при изучении акустического отклика деформируемых объектов. Важно, что все исследования проведены на материалах с монотонным пластическим течением и не исследовались материалы, пластическая деформация которых протекает немонотонно. Остается неизвестным, можно ли ожидать особенностей в эволюционных картинах локализации пластической деформации, а также в поведении акустического отклика при деформировании подобного рода материалов. Анализ имеющихся теоретических и экспериментальных исследований позволил сформулировать цель и задачи диссертационной работы.

Во втором разделе приводится описание используемых в работе методов экспериментальных наблюдений и обработки полученных данных. Это металлографические исследования на оптическом микроскопе №орЬо1-21, механические испытания при комнатной температуре, по схеме одноосного растяжения с использованием универсальной машины 1п:Лгоп-] 185, метод двухэкспозиционной спскл-фотографии для изучения эволюции локализации макродеформации, а также автоциркуляционный метод регистрации изменений скорости ультразвука в деформируемом образце. Аппаратурное оформление двух последних разработано сотрудниками лаборатории физики прочности ИФПМ СО РАН. Здесь же приводятся обоснование выбора материала для проведения исследований и исходные данные для приготовления образцов.

Комплексные исследования выполнены на поликристаллическом алюминиевом сплаве Д1 (химический состав сплава: А1 - 95%, Си - 3.5%, Mg - 0.2%, Мп — 0.5 %, остальное - $1, Ге, Р, Z«). Образцы изготовлены штампованием из горячекатаного листа толщиной 2 мм в форме двойной лопатки с рабочей частью 50x10 мм, с последующим отжигом при температуре 300°С (/=1 час) и охлаждением в печи. Структура сплава представляет собой равноосные зерна твердого раствора на основе алюминия, средний размер которых 4^=37*6 мкм. Интерметаллидные упрочняющие частицы СмЛ/?, /\l2CuMg металлографически не выявлены, так как имеют субмикронное строение.

В третьем разделе представлены результаты механических испытаний по схеме одноосного растяжения со скоростью ¿=6,67х10"5с"1 в виде пилообразных кривых нагружения. Скачкообразные спады деформирующего напряжения имеют место на всем участке пластического течения от предела текучести до разрушения, что свидетельствует о реализации явления прерывистой текучести. Анализ прерывистой текучести сплава Д1 осуществлялся в рамках модели, предложенной Кришталлом М.М., согласно которой образование зубцов на кривой нагружения связано с образованием на поверхности деформируемого материала мезополос локализованной пластичности. Здесь же приводятся результаты исследований влияния закона пластического течения на характер зубчатости кривой нагружения.

Результаты механических испытаний показали, что кривые нагружения исследуемого сплава (рисунки 1 и 2) без учета их скачкообразного профиля можно отнести к диаграммам общего типа. Такие диаграммы описывают уравнением Людвика: :

о- = сг0 + Ке" (1)

Использование метода логарифмирования, описанного в работах Трефилова В.И. с сотрудниками, позволило достаточно четко выделить три продолжительных прямолинейных участка на кривой нагружения сплава Д1 в координатах 1п(л-50) = /(1пе) , для которых показатель деформацион-ного упрочнения и остается постоянным и принимает следующие значения:

в, МПа

0,00 0,05 0,10 0,15 8

Рисунок 1. Кривая нагружения сплава Д1 в координатах условные напряжение-деформация

0,00 0,05 0,10 0,15 е Рисунок 2. Кривая нагружения сплава Д1

в координатах истинные напряжение-деформация, где 5 = с(1 + £); е = 1п(1 + е)

1. и=1 на участке 0,012<е<0,023 - стадия линейного упрочнения,

2. /г=1Л на участке 0,036<е<0,064 - стадия параболического упрочнения,

3. «=0,3 на участке деформаций 0,074<е<0Д5 - стадия предразрушения, которая заканчивается образованием макроскопической шейки разрушения.

Из рисунков 1 и 2 видно, что прерывистая текучесть при одноосном растяжении сплава Д1 наблюдается на всем участке пластического течения сплава и макроскопически проявляется в виде пилообразного профиля диаграммы нагружения. Согласно Кришталлу М.М., при одноосном растяжении прерывистая теку-

честь обусловлена образованием мезо-полос локализованной деформации (рисунок 3). В зависимости от условий нагружения и геометрических параметров исследуемых образцов происходит формирование двух типов мезополос локализованной деформации - полос I и II типа. Геометрия образцов, исследуемых в данной диссертационной работе, и условия их нагружения определили преимущественное формирование полос I типа.

На рисунке 4 приведены результаты металлографических исследований рабочей поверхности образца сплава Д1. Образец изъят из испытательной машины при достижении ем = 5%. В результате наблюдения на полированной поверхности обнаружены полосы, практически перпендикулярные оси нагружения (угол наклона в = 87±4°), шириной й=24±3 мкм, проходящие через всю рабочую поверхность (ширина образца - 10 мм). Образование каждой полосы осуществляется со скоростью более высокой, чем скорость деформирования образца в целом, что приводит к релаксационному сбросу напряжения Д? на кривой нагружения.

Рисунок 3. Схема типов мезополос: 1- полосы I типа; 2 - полосы II типа

^ ^^^^^^^^ ншо в работах 'Чжэба ^

— -► •■- - Кубина зубчатости типа С

ось растяжения „ тт _

_ ., , и В На стадии параболи-Рисунок 4. Металлографическое изображение участ- ческого упрочнения оди.

ков полированной поверхности рабочей части образца ночные спады деформи-

сплава Д1 после пластической деформации рующего напряжения

разделяются участками, где напряжение остается постоянным или слабо возрастает (рисунок 56), что соответствует описанию зубчатости Л-типа. На стадии предразрушения (рисунок 5в) остается зубчатость Л-типа, однако вид ее более сложный.

о.МПа

а.МПа

180 -

Рисунок 5. Типы зубчатости на кривой нагружения. а - зубчатость С-типа на стадии

линейного упрочнения; б - зубчатость А -типа на стадии параболического упрочнения; в - зубчатость А-типа, на стадии предразрушения

Как упоминалось выше, образование и распространение мезополосы локализованной пластичности приводит к образованию на кривой нагружения релаксационного сброса напряжения на А* (рисунок 6), которое можно оценить как:

> „ МекН А* =МАе = —г—, (2)

ь

где М=^а - эффективный модуль упругости системы образец-машина; £» - степень деформации в полосе; Ь - длина образца; Я = к^тв; к - ширина полосы; в -угол наклона полосы к оси растяжения образца.

Фактически регистрируемый на кривой нагружения спад напряжения (А) всегда меньше на величину, которую называют величиной компенсационного влияния нагружающего устройства, и определяется как А/¿А Г (е - скорость деформирования, задаваемая нагружающим устройством; А? - время спада напряжения).

127-

126-

125-

124

0,0174 0,0176 0,0178 0.0180 0,0182 0,0184

Рисунок 6. Участок кривой нагружения сплава Д1 на стадии линейного деформационного упрочнения,

Отсюда же можно найти значение деформации в мезополосе и ее скорость, которые на стадии линейного упрочнения составили £ъ =0,37 и ¿ь =0,36 с'1. Также известно, что серия мезополос локализованной пластичности образуется при выполнении условия £ = ¿ЬН/Ь, что соответствует значению скорости деформации в мезополосе ёь = 0,2 с"1. Следовательно, как только скорость деформации в полосе достигнет значения 0,2 с"1, произойдет смена типа зубчатости на кривой нагружения.

В рамках этой же модели говорится о влиянии коэффициента деформационного упрочнения К на тип реализующейся зубчатости кривой нагружения. Согласно рисунку 6, для случая гладкой деформационной кривой (при равномерном пластическом течении без учета срывов напряжения) с постоянным коэффициентом деформационного упрочнения К{ = tgP деформирующее напряжение выросло бы на Аег

Аа =

ее.

А

• + — + е„ М '

К,

(3)

В уравнении 3 первый член в скобках отражает компенсационное влияние нагружающего устройства, второй - чисто упругую перегрузку, а ер - пластическую деформацию, которая происходит во время перегрузки за счет релаксационных про-

цессов. А!, - коэффициент упрочнения, который определяется микромеханизмами деформации на соответствующей стадии кривой нагружения.

Если учесть, что ер мало по сравнению с первыми двумя членами в скобках, а значение А *~А, то подставив выражение 2 получаем выражение 4:

Я

Ь

Тогда

М_

Л

-1

я

м

-1

(4)

(5)

то есть, с уменьшением коэффициента упрочнения скорость деформации в полосе уменьшается и приближается к скорости деформирования, задаваемой испытательной машиной. Это означает, что при прочих равных условиях по мере нагружения происходит смена типа зубчатости от С к А, а затем переход к гладкой кривой нагружения.

В четвертом разделе представлены результаты исследования эволюции макролокализации пластической деформации в случае реализации явления прерывистой текучести с использованием метода двухэкспозиционной спекл-фотографии.

Для этого зарегистрированы двойные спекл-изображения на всем участке пластического течения, произведена их дешифровка, а массивы полученных данных о полях векторов смещений точек на поверхности продифференцированы по координатам. Последующий анализ производится с использованием компоненты локальных удлинений.

На рисунке 7 представлены графики распределения компоненты е„ по центральной линии сканирования вдоль оси нагружения образца (а) и ее распределение по всей поверхности рабочей части образца (б) на стадии линейного деформационного упрочнения (г,а = 1,7%).

10 20 30 40 X, ММ

(а)

Рисунок 7. График распределения компоненты вдоль центральной линии сканирования (а) и по рабочей поверхности образца (б)

Данное распределение представляет собой систему максимумов, расположенных пространственно периодически. Это есть распределение очагов локализованной макропластичности, и для данного распределения можно определить значение пространственного периода (А). Поскольку имеется набор спеклограмм и для каждой известно время регистрации, можно построить эволюционные (пространственно-временные) картины распределения очагов локализации макродеформации, так называемые Х-г диаграммы, рисунок 8.

Х,мм 40302010

Х,мм,

40

400

450

(а)

500

550

Чс

900 1000 {, С

(б)

Рисунок 8. Эволюционные картины локализации пластической макродеформации в сплаве Д1 а - стадия линейного упрочнения, б - стадия Тейлора, в - стадия предразрушения

Все полученные результаты интерпретируются в рамках автоволновой концепции, разработанной профессором Зуевым Л.Б. с сотрудниками.

Так, на стадии линейного упрочнения образуется система перемещающихся эквидистантных макроочагов локализованной пластичности, то есть формируется автоволновой процесс, для которого можно определить скорость волны ^=(9,2±0,9)-10"5 м/с и пространственный период Я=5±1 мм. При этом значение скорости автоволны соответствует универсальной зависимости скорости автоволн от обратного коэффициента деформационного упрочнения на стадии линейного упрочнения (К), нормированного на модуль сдвига (О), обнаруженной для материалов, при пластическом течении которых реализуется стадия линейного упрочнения.

На стадии параболического упрочнения формируется стационарная диссипативная Структура распределения очагов макролокализации пластической

деформации. При этом простанственный период X остается таким же, как на стадии линейного упрочнения.

На стадии предразрушения неподвижные очаги вновь начинают самосогласованное перемещение. Пространственная периодичность в их расположении нарушается, так как очаги движутся с разными скоростями. Траектории очагов образуют пучок с фокусом в области высокоамплитудной зоны локализации, которая сформировалась на заключительном этапе стадии параболического упрочнения. Скорость очагов тем выше, чем дальше они находятся от зоны будущего разрушения. Наиболее подвижны новые, образованные на стадии предразрушения очаги локализованной макропластичности, обозначенные цифрами 1 и 2.

Таким образом, эволюция пластической деформации на макромасштабном уровне в материале с прерывистой текучестью, так же как и в материалах с гладкой деформационной кривой, осуществляется лока-лизованно и строго в соотвествии со стадиями деформационного упрочнения.

Предложена модель, которая дает объяснение различиям в эволюционных картинах локализованной макропластичности. А именно, в результате развития критического зародыша на мезоуровне формируется мезополоса локализованной пластичности, в ее объеме локально возрастает коэффициент деформационного упрочнения, а за счет формирования поверхности раздела «полоса - остальной объем материала» на границе полосы возрастает концентрация напряжений и следующая полоса должна образовываться в непоследственной близости вышеуказанной мезополосы. Известно также, что на стадии линейного упрочнения обобщенный коэффициент деформационного упрочнения остается постоянным, а значит, остаются постоянными и величина деформации в мезополосе, и ее скорость. В результате «эстафетного» формирования мезополос очаги макропластичности перемещаются с постоянной скоростью.

На стадии Тейлора закон пластического течения имеет симметричный вид (s~em), при этом значение коэффициента деформационного упрочнения уменьшается, а значит, снижается скорость деформации в мезополосе. Известны результаты исследования дислокационных субструктур, согласно которым в пределах очагов макролокализованной пластичности наблюдаются дислокационные субструктуры, характерные для более высоких степеней деформации. Это означает, что в пределах макроочага локализованной пластичности локальный коэффициент деформационного упрочнения меньше, чем в соседних недеформируемых областях, следовательно, формирование мезополос будет осуществляться пространственно-симметрично в пределах макроочага, что обуславливает его стационарность.

На стадии предразрушения сплава Д1 обобщенный коэффициент деформационного упрочнения также уменьшается, а закон пластического течения, описывающий данную стадию деформационного упрочнения имеет асимметричный вид. При этом существует одна высокоамплитудная стациионарная область, которой соответствует локальный п ~ Vi. Локальное удлинение в ней постоянно растет, и большинство мезополос деформации образуется именно в этой области. В других очагах, где п < 1Л ~ 0,3, а значит s~em или e-s3 зарождение мезополос на

с,МГЦ

переднем и заднем фронте макроочагов локализованной пластичности, которые расположены по разные стороны от стационарной области формирования шейки разрушения асимметрично, так как (лда)ъ > 0, а (-6з)г.< 0. При этом движение макроочага локализованной деформации можно . представить как преимущественное образование мезополос на одной стороне подвижного очага локализованной пластичности. Условия формирования зубцов прерывистой текучести для двух последних стадий остаются идентичными, так как для стадии параболического упрочнения и для стадии предразрушения характерно снижение общего коэффициента деформационного упрочнения. Поэтому и образуются зубцы типаЛ, то есть тип зубчатости на обеих стадиях остается неизменным.

В пятом разделе приводятся результаты исследований характера изменения скорости ультразвука в процессе активного деформирования сплава Д1, то есть влияния напряженно-деформированного состояния на акустические характеристики системы.

Изменение скорости ультразвука в материале с прерывистой текучестью также осуществляется скачкообразно на всем участке пластического течения. Амплитуда и форма скачков по мере накопления деформации меняются, хотя в пределах стадии пластического течения остаются неизменными, за исключением стадии предразрушения, где амплитуда скачков по мере накопления деформации значительно увеличивается, а форма их меняется, рисунок 9.

Подробный анализ скачков на деформационной кривой сплава Д1 и кривой изменения скорости ультразвука при активном нагружении показал, что на стадии линейного упрочнения каждому зубцу типа В или С соответствует скачок на кривой ультразвука. На стадии параболического упрочнения Тейлора в пределах одного скачка на

кривой ультразвука формиру-Рисунок 9. Совмещенная диаграмма кривой на- ется болес одного зубца тапа

гружения (1) и кривой изменения скорости ультра- Иа стадии предразрушения звука от накопленной в образце деформации (2), формирование скачков на диаграмме акустического от клика материала не зависит от скачкообразных спадов напряжения на кривой нагружения. При этом обнаружено, что формирование пика на скачке кривой изменения скорости ультразвука соответствует моменту зарождения наиболее подвижных очагов на диаграмме пространственно-временного распределения очагов макролокализации пластической деформации, которые на рисунке 8в отмечены цифрами 1 и 2.

Анализ зависимости скорости ультразвука от напряженно-деформированного состояния алюминиевого сплава позволил решить важную технологическую задачу. А именно, в настоящее время все большее применение в авиаци-

онной промышленности находят деформируемые сплавы с твердорастворным упрочнением системы Al-Mg-Li, так как Ы в качестве легирующего элемента обеспечивает необходимые прочностные и эксплуатационные характеристики, при этом он значительно легче меди. В процессе промышленного производства ответственных деталей важной технологической операцией является сварка тонких листов значительной продолжительности. Процесс этот трудоемкий и энергозатратный (необходимо дополнительно использовать проволоку и специальные флюсы), при этом, в случае стальных соединений, в настоящее время широко используется метод лазерной сварки.

Чтобы решить вопрос применения лазерной сварки для соединения деталей из алюминий-литиевых сплавов, необходимо обеспечить надежный, экономичный и одновременно мощный источник лазера и простую технологию лазерной сварки.

Эта часть работы выполнена в рамках интеграционного проекта СО РАН №30 «Моделирование технологии лазерной обработки материалов». В рамках проекта был разработан автоматизированный лазерный комплекс, позволяющий выполнять сварные швы большой протяженности в изделиях сравнительно простой формы. Основа комплекса - непрерывный технологический С02 лазер с многопроходным самофильтрующим резонатором. Размеры и форма фохально-го пятна стабильны, а осевая интенсивность излучения пропорциональна мощности и может регулироваться.

Анализ механических характеристик и металлографические исследования сварного шва, получаемого с использованием вышеуказанного оборудования, показали, что, несмотря на высокие прочностные характеристики получаемых соединений, они не соответствуют требованиям по пластичности, предъявляемым к данному сплаву, вследствие высокой пористости. В лаборатории физики прочности предложено проводить дополнительную ультразвуковую ударную обработку сварных соединений с использованием портативного прибора УЗГ-1/2, с выходной мощностью 500 Вт.

На рисунке 10 представлены распределения значений относительной скорости ультразвука в основном материале, вблизи сварного шва и в самом сварном соединении в зависимости от мощности ультразвуковой ударной обработки. Из рисунка 10 (а) хорошо видно, что скорость ультразвука в сварном соединении после ультразвуковой ударной обработки возрастает, так как согласно металлографическим исследованиям, после такой обработки большинство пор в сварном шве закрываются. На рисунке 10 (б) показано, что после обработки сварного соединения ультразвуком при мощности прибора на выходе 500 Вт скорость ультразвука в области сварного шва и зон термического влияния меняется плавно и соответствует скорости ультразвука в листах основного металла, то есть уровень внутренних напряжений в сварном шве становится соответствующим уровню напряжений в основном материале.

Подробный анализ характера зависимости скорости ультразвука от напряженно-деформированного состояния алюминиевых сплавов позволяет обосновать

(а) (б)

Рисунок 10. Графики распределения относительной скорости ультразвука вблизи сварного соединения и в сварном шве сплава 1420Т (1 - без обработки; 2 - после ультразвуковой ударной обработки): а - мощность прибора на выходе 300 Вт, б - мощность прибора ультразвуковой ударной обработки на выходе 500 Вт.

рекомендации по выбору интенсивности ультразвуковой ударной обработки при дополнительной обработке ответственных соединений, выполненных методом лазерной сварки.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Установлено, что деформационная кривая сплава Д1 с прерывистой текучестью имеет трехстадийный вид и содержит: стадию линейного упрочнения на интервале 0,012 <£<0,023, стадию параболического упрочнения Тейлора 0,036<с<0.064 и стадию предразрушения 0,074<е<0,15.

2. Установлено, что тип зубчатости кривой нагружения определяется стадийностью пластического течения. На стадии линейного упрочиения формируются зубцы типа В или С, а на стадии Тейлора и на стадии предразрушения зубцы типа А.

3. Установлено, что, несмотря на прерывистую текучесть, картины макролокализации деформации в сплаве эволюционируют в строгом соответствии с закономерностью, установленной для материалов с монотонной деформационной кривой: на стадии линейного упрочнения - фазовая автоволна локализованной пластичности, на стадии Тейлора - стационарное пространственно-периодическое распределение очагов макролокализации, на стадии предразрушения -стационарная высокоамплитудная зона локализации деформации в месте будущего разрушения, к которой, как к центру, самосогласованно движутся остальные очаги локализованной деформации.

4. Предложена модель формирования картин макролокализованной деформации в материалах с прерывистой текучестью, согласно которой автоволна локализованной пластичности обусловлена эстафетным формированием мезополос деформации и соответствующих им зубцов типа С, стационарное пространственно-периодическое распределение очагов макролокализации деформации - симметричным формированием мезополос и зубцов типа А в этих очагах, а самосогласованное движение очагов макролокализации к месту будущего разрушения - асим-

метричным формированием полос типа А в очагах макролокализации пластической деформации.

5. Установлено, что скорость распространения ультразвука при активном на-гружении материала с прерывистой текучестью также меняется скачкообразно, начиная с условного предела текучести и до разрушения, при этом общая тенденция к ее уменьшению сохраняется. Форма и амплитуда скачков на кривой ультразвука остаются постоянными в пределах стадии линейного деформационного упрочнения и параболического упрочнения Тейлора, при этом на стадии линейного упрочнения в пределах одного скачка на кривой ультразвука формируется один зубец типа В или С, а на стадии тейлоровского упрочнения в пределах скачка формируются более одного зубца типа Л.

6. Установлено, что формирование скачков скорости ультразвука на стадии предразрушения обусловлено зарождением подвижных очагов макролокали-зованной деформации.

7. Установлено, что использование автоциркуляционого метода ультра-звукового контроля для анализа напряженно-деформированного состояния сварных соединений листов из алюминиевого сплава, полученных методом лазерной сварки, позволяет осуществлять аттестацию качества данных сварных соединений и интенсивности ударной ультразвуковой обработки этих швов.

Список публикаций по теме диссертации:

1. Бочкарёва, A.B. Кинетика очагов локализованной пластичности при деформации и разрушении сплава Д1 / A.B. Бочкарёва, Л.Б. Зуев, В.И. Данилов // Известия высших учебных заведений. Физика. - 2008. - № 11. - С. 68-73.

2. Данилов, В.И. Макролокализация деформации в материале с прерывистой текучестью / В.И. Данилов, A.B. Бочкарёва, Л.Б. Зуев // Физика металлов и металловедение. - 2009. - № 6. - Т. 107. - С. 660-667.

3. Данилов, В.И. Особенности изменения скорости ультразвука на этапе предразрушения при деформации сплава Д1 / В.И. Данилов, A.B. Стрельникова (Бочкарёва) // Весгаик УГТУ-УПИ. -2006. - № 11 (82). - С. 140-143.

4. Стрельникова (Бочкарёва), A.B. Макролокализация пластического течения при деформировании и разрушении дуралюмина / A.B. Стрельникова (Бочкарёва), Л.Б. Зуев, В.И. Данилов // Физическая мезомеханика. - 2006. - № 9. Спец.выпуск. - С. 87-90.

5. Полетика, И.М. Изменение скорости звука на площадке текучести стали 09Г2С при движении фронта полосы Чернова-Людерса / И.М. Полетика, М.В. Перовская, Г.В. Трусова, A.B. Стрельникова (Бочкарёва), Л.Б. Зуев, Я.А. Охри-менко // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2003. -№ 1. - С. 43-47.

6. Bochkareva, A.V. Distinctive feature of plastic flow macrolocalization and of acoustic impulse generation in material with intermittent plastic flow behavior/ A.V. Bochkareva, V.l. Danilov, L.B. Zuev // Steel research international. - 2008. - № 79. Special Edition. - Vol.2. - P. 663-668.

7. Лунев, А.Г. О влиянии структурных превращений в деформируемых материалах на скорость и затухание волн Рэлея / А.Г. Лунев, А. В. Бочкарёва // Известия ТПУ. - 2008. - Т.312. - № 2. - С. 188-191.

8. Стрельникова (Бочкарёва), А. В. Скачкообразные изменения скорости ультразвука при пластической деформации сплава Д1 / A.B. Стрельникова (Бочкарёва) // Физика и химия высокоэнергетических систем. Сборник материалов. - Томск: ТГУ, 2005. - С. 240-243.

9. Стрельникова (Бочкарёва), A.B. Взаимосвязь изменений скорости ультразвука со стадийностью деформационной кривой сплава Д1 / А В. Стрельникова (Бочкарёва), Л.Б. Зуев, В.И Данилов // Современные техника и технологи. Сборник трудов. - Томск: ТПУ, 2006. - С. 484-486.

10. Стрельникова (Бочкарёва), A.B. Влияние процесса релаксации напряжения на скорость ультразвука в сплаве Д1 / A.B. Стрельникова (Бочкарёва), А.Г. Лунев // Физика и химия высокоэнергетических систем. Сборник материалов. - Томск: ТГУ, 2006. - С. 120-123.

11. Болотина, И.О. Локализованная пластичность металлов на этапе предразру-шения / И.О. Болотина, В.И. Данилов, A.B. Бочкарёва, A.B. Симухина // Прочность и разрушение материалов и конструкций. Материалы конференции. -Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2008. - С. 103-111.

12. Смирнова, A.C. Кинетика локализации деформации на стадии линейного упрочнения в материале с прерывистой текучестью на примере сплава Д1 / A.C. Смирнова, A.B. Бочкарёва // Новые материалы. Создание, структура, свойства. Труды. - Томск: Издательство ТПУ, 2008. - С. 62-66.

13. Закамалдина, М.О. Исследование особенностей изменения скорости ультразвука в материале с прерывистой текучестью // М.О. Закамалдина, A.B. Бочкарёва // Новые материалы. Создание, структура, свойства Труды. - Томск: Издательство ТПУ, 2008.-С. 67-69.

14. Стрельникова (Бочкарёва), A.B. Кинетика очагов локализованной пластичности при деформации и разрушении сплава Д1 / A.B. Стрельникова (Бочкарёва), Л.Б. Зуев, В.И. Данилов // Актуальные проблемы прочности. Сборник тезисов. -Белгород: БелГУ, 2006. - С. 148.

15. Данилов, В.И. Особенности изменения скорости ультразвука при деформации сплава Д1 // В.И. Данилов, A.B. Стрельникова (Бочкарёва) // Механика микронеоднородных материалов и разрушение (IV Всероссийский научный семинар памяти профессора С.Д. Волкова). Сборник тезисов. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006. - С. 17.

16. Лунев, А.Г. Скорость волн Релея в процессе релаксации напряжений / А.Г. Лунев, Д.И. Найчуков, A.B. Стрельникова (Бочкарёва) // Проблемы механики. Теория, эксперимент и новые технологии. Сборник тезисов. - Новосибирск: ИТПМ СО РАН, 2007. - С. 37-38.

17. Данилов, В.И. Особенности макролокализации деформации и акустического отклика на стадии предразрушения металлов и сплавов / В.И. Данилов, Л. Б. Зуев, A.B. Бочкарёва, И.О. Болотина // Механика микронеоднсродных материалов и разрушение. Сборник тезисов. - Екатеринбург: НИСО УрО РАН, 2008. - С. 65.

Издательство «В-Спектр» ИНН/КПП 7017129340/701701001

Подписано в печать 19.08.2009. Формат 60*84'/16. Печать трафаретная. Бумага офсетная. Гарнитура «Times New Roman». Печ. л. 1,25. Тираж 100 экз. Заказ 77. 634055, г. Томск, пр. Академический, 13-24, тел. 49-09-91. E-mail: bmv@sibmaii.com

1. ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ И РАЗРУШЕНИЕ.

1.1. Феноменология пластической деформации.

1.2. Дислокационная теория.

1.3: Деформационная кривая, ее описание на дислокационном уровне.

1.4. Дислокационные субструктуры и их связь со стадийностью деформационных кривых.1.

1.5. Пластическая деформация как многоуровневый процесс.

1.6. Неоднородность пластической деформации.

1.7. Автоволновая природа локализации деформации.

1.8. Акустической отклик при пластическом деформировании материала.

1.9. Постановка задачи.

2. ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ. МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

2.1. Особенности алюминиевых сплавов.

2.2. Методика регистрации и анализа деформационных кривых исследуемого сплава.33"

2.3. Методика исследования макролокализации деформации.

2.4. Автоциркуляционный метод изучения характера изменений акустического отклика деформируемого материала.

3. АНАЛИЗ ДЕФОРМАЦИОННЫХ КРИВЫХ. СТАДИЙНОСТЬ И СКАЧКООБРАЗНОСТЬ.

3.1. Стадии деформационного упрочнения сплава Д1.

3.2. Прерывистая текучесть при активном нагружении сплава Д1.

Исследования особенностей макролокализации пластической4 деформации проводятся в течение почти 20 лет. Эти исследования показали, что характер локализации; определяет важные свойства материалов, такие, как прочность, пластичность. Кроме того; эти исследования-; позволили; сформулировать новый взгляд на; взаимосвязь между явлениями? на: разных структурных уровнях: :микро-,.мезо-и макромасштабномуровне: бьтчно явление макролокализации тшастическош деформации* связывают с такими явлениями, как: распространение полосы Чернова-Людерса, формирование шейки разрушения; формирование сбросов. В трудах сотрудников'лаборатории физики; прочности^ Учреждения», Российской. академии наук Института физики прочности и материаловедения? Сибирского отделения РАН (далее; ИФПМ СО РАН) показано; что с использованием специальных методов-наблюдений, .зоныс локализации деформации можно обнаружить на любом этапе пластического течения, от предела текучести до разрушения.5 Подтверждение этого положения? получено на широком круге материалов, с различной» кристаллической решеткой, в моно- и поликристаллическом состоянии: чистых металлах, сплавах и химических соединениях.

Другое яркое проявление макролокализации пластической; деформации, известное как «прерывистая текучесть», , состоит в;том, что-в*процессе нагружения деформирующее напряжение циклически меняется. В ряде работ Чихаба, Эстрина; Криштала показано, что спады и; возрастания деформирующего напряжения связаны с появлением полос, локализованной деформации,- которые указанными авторами определяются как; мезоскопические. Важно установить связь между характеристиками прерывистой текучести и эволюционными картинами макролокализации деформации.

С другой стороны,, известна связь,деформационного поведения с изменением акустических характеристик исследуемого объекта. Это работы, по исследованию акустической эмиссии, затуханию упругих волн в процессе пластического деформирования:, а также работы по изучениюизмененияско-рости звука. Следует ожидать, что в условиях прерывистой текучести поведение акустического отклика^должно иметь существенные особенности.

В связи с: этим-представленная диссертационная работа, в котороишри-водятся результаты.: исследования- эволюции локализации пластической? макродеформации "и особенностей-изменения скорости ультразвука в материале с прерывистой текучестью и их анализ, представляется актуальной:, Работа выполнена в рамках следующих проектов:

1. Комплексный проект Сибирского отделения РАН № 01.2.007 04645 «Экспериментальная и теоретическая*разработка5 автоволновой модели локализованной пластической деформации структурно-неоднородных материалов на мезо- и макромасштабных уровнях и ее приложений к определению; критических состояний и оценке прочности, износостойкости; и долговечности материалов и конструкций» (2007-2009г.г.);

2. Комплексный* проект Сибирского отделения РАН №:• 0120.0 407223 «Экспериментальное: и теоретическое исследование взаимосвязи^ и. корреляции - процессов. локализации деформации на мезо- и макроуровнях в: структурно-неоднородных материалах и. конструкциях с концентраторами напряжений ш принципы построения критериев предельных состояний для них» (2004-2006г.г.);,

3. Проект РФФИ «Разработка критериев живучести и разрушения на основе установления закономерности локализации пластической деформации и распространения акустических сигналов», Грант № 05-08-—18248а (2005-2007г.г.);

4. Лаврентьевский конкурс молодых ученых Сибирского отделения РАН 2006г. «Картины макроскопической локализации деформации как критерий предельных, состояний в металлических, керамических и ионных кристаллах» Проект №29.

Научная новизна:

1. Установлено, что в материале с прерывистой текучестью тип зубчатости определяется коэффициентом деформационного упрочнения К и показателем деформационного упрочнения п. На стадии линейного упрочнения (K=const и n=Y) формируются зубцы типа В или С. На стадии параболического упрочнения Тейлора (K^const, гт^А), и на стадии предразруше-ния {K^const, n<Vi) формируются зубцы типа А.

2. Предложена модель формирования картин макролокализации пластической деформации, согласно которой вид картиньг определяется типом зубчатости» и напряженно-деформированным состоянием, при котором возникают соответствующие зубцы.

3. Впервые показано, что в материале с прерывистой' текучестью изменение скорости ультразвука в процессе активного нагружения имеет скач кообразный характер. Форма и продолжительность скачков скорости ультразвука определяются'стадией кривой нагружения.

4. Показано, что зарождению каждого подвижного очага локализованной макродеформации на стадии предразрушения соответствует скачкообразное изменение скорости ультразвука.

Практическая значимость работы. На основании результатов проведенных исследований и их анализа показано, что характер изменения скорости ультразвука при прочих равных условиях определяется напряженно-деформированным состоянием промышленных алюминиевых- сплавов. Это позволило предложить для контроля качества сварных соединений алюминиевых листов автоциркуляционный метод измерения скорости ультразвука. Показана эффективность применения этого метода для аттестации сварных соединений листов алюминий-литиевого сплава, полученных путем использования лазерной сварки и ударной ультразвуковой обработки этих швов.

Достоверность данной работы обеспечивается комплексным» подходом к решению поставленных задач и использованием апробированных методов и методик исследования, применением статистических методов обработки результатов, анализом литературных данных, согласованием полученных результатов с данными других авторов.

Личный вклад автора состоит в проведении металлографических исследований, механических и ультразвуковых испытаний, а также обработке полученных данных, сопоставлении полученных результатов с литературными данными и формулировании основных научных положений и выводов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Совокупность экспериментальных данных, определяющих связь между типом зубцов прерывистой текучести, стадиями кривой нагружения и видом картин макролокализации» пластической деформации:

- зубцы С-типа формируются на стадии линейного упрочнения и соответствуют макролокализации пластического течения в виде фазовой' автоволны;

- зубцы /1-типа формируются на стадии Тейлора и соответствуют макролокализации в виде стационарной пространственно-периодической системы очагов деформации;

- на стадии предразрушения неоднородное и несиммеричное формирование мезополос деформации, соответствующих зубцам А-типа, обусловливает образование картины сходящихся к месту будущего разрушения очагов макролокализации.

2. Модель формирования различных картин макролокализации пластического течения за счет реализации разных типов зубчатости и соответствующих мезополос деформации.

3. Совокупность данных, устанавливающих связь между скачкообразными изменениями акустического отклика системы, типом прерывистой текучести и картинами макролокализации пластического течения, а именно:

- каждому зубцу С-типа на стадии линейного упрочнения соответствуют симметричные, с постоянной амплитудой скачки скорости ультразвука;

- зубцам ^4-типа на стадии Тейлора отвечают асимметричные скачки скорости ультразвука с возрастающей к концу стадии амплитудой;

- один асимметричный скачок скорости ультразвука на стадии предразрушения соответствует нескольким зубцам -типа, а начало каждого скачка связано с образованием нового подвижного очага макролокализации пластического течения.

4. Совокупность данных, доказывающих эффективность применения ав-тоциркуляционого метода измерения скорости ультразвука для аттестации сварных соединений листов алюминий-литиевого сплава, полученных путем использования лазерной сварки и ударной ультразвуковой обработки этих швов.

Апробация работы:

Результаты работы представлены на следующих конференциях: Международной школе-конференции молодых ученых «Физика и химия наноматериалов», НОЦ, 13-16 декабря 2005г., г.Томск; Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Современные техника и технологии», ТПУ, 27-31 марта 2006г., г.Томск; Международной школе-конференции молодых ученых «Физика и химия наноматериалов», НОЦ, 4-6 мая 2006г., г.Томск; IV Всероссийском научном семинаре памяти профессора С.Д. Волкова «Механика микронеоднородных материалов и разрушение», УГТИ-УПИ, 23-24 марта 2006г., г.Екатеринбург;

Международной конференции по физической мезомеханике, компьютерному моделированию и разработке новых материалов, ИФПМ СО РАН, 19-22 сентября 2006г., г.Томск; 45-ой международной конференции «Актуальные проблемы прочности», БелГУ, 25-28 сентября 2006г., г.Белгород; VI Всероссийской конференции молодых ученых «Проблемы механики. Теория, эксперимент и новые технологии», ИТПМ СО РАН, 6-8 февраля 2007г., г.Новосибирск; V международной научной конференции «Прочность и разрушение материалов и конструкций», ИПК ГОУ ОГУ, 12-14 марта 2008г., г.Оренбург; V Всероссийской конференции «Механика микронеоднородных материалов и разрушение», НИСО УрО РАН, 24-28 марта 2008г., г.Екатеринбург; VIII Всероссийской школе-семинаре с международным участием «Новые материалы. Создание, структура, свойства-2008», ТПУ, 9-11 июня 2008 г., г.Томск; Международной школе-семинаре «Многоуровневые подходы в физической мезомеханике. Фундаментальные основы и инженерные приложения», ИФПМ СО* РАН, 9-12 сентября 2008г., г.Томск; The 12th International Conference "Metal Forming 2008" 21-24 сентября 2008г., г.Краков (Польша), а также на научных семинарах Лаборатории физики прочности ИФПМ СО РАН.

Публикации

Результаты диссертационной работы опубликованы в 17 печатных работах, в том числе 5 из них - статьи в ведущих рецензируемых научных журналах, определенных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, шести глав, основных выводов и списка литературы из 124 источников. Диссертация содержит 131 страницу текста, в том числе 3 таблицы и 54 рисунка.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Установлено., что деформационная» кривая сплава Д1 с прерывистой текучестью имеет трехстадийный вид, и содержит: стадию линейного-упрочнениям на интервале 0,012<с<0,023, стадию параболического упрочнения Тейлора 0,036<s<0,064 и стадию предразрушения 0,074<s<0,15.

2. Установлено, что тип зубчатости: кривой- нагружения определяется стадийностью пластического течения: На стадии линейного; упрочнения формируются; зубцы типа; В или, С,, а на: стадии; Тейлора- и на: стадии предразрушения зубцы типа А.

3 < Установлено; что,. несмотря, на прерывистуютекучесть, картины»: макро-локализациш деформации* в сплаве эволюционируют в строгом- соответствии с закономерностью;, установленной • для материалов» с: монотонной деформационной кривой:: на стадии линейного упрочнения г фазовая автоволна локализованнош пластичности; на стадии Тейлора — стационарное пространственно-периодическое;распределение очагов макролокализации, на стадии предразрушения - стационарная', высокоамплитудная, зона локализации» деформации в месте:будущего>разрушения,.ккоторой, как к центру, самосогласованно движутся остальные очаги локализованной деформации.

4. Предложена модель формирования картин макролокализованной деформации в материалах с прерывистой текучестью, согласно которой автоволна локализованной: пластичности» обусловлена- эстафетным формированием мезополос деформации и отвечающих им зубцов типа С, стационарное пространственно-периодическое распределение очагов макролокализации деформации - симметричным формированием мезополос и зубцов типа А в этих очагах, а самосогласованное движение очагов макролокализации к месту будущего разрушения — асимметричным формированием полос типа А в очагах макролокализации пластической деформации.

5. Установлено, что скорость распространения ультразвука при активном нагружении материала с прерывистой текучестью также меняется скачкообразно, начиная с условного предела текучести и до разрушения, при этом общая тенденция к ее уменьшению сохраняется. Форма и амплитуда скачков на кривой ультразвука остаются постоянными в пределах стадии линейного деформационного упрочнения и параболического упрочнения Тейлора, при этом на стадии линейного упрочнения в пределах одного скачка на кривой ультразвука формируется один зубец типа В или С, а на стадии тейлоровского упрочнения в пределах скачка формируются более одного зубца типа А.

6. Установлено, что формирование скачков скорости ультразвука на стадии предразрушения обусловлено зарождением подвижных очагов>макролокализованной деформации.

7. Установлено, что использование автоциркуляционого метода ультразвукового контроля для анализа напряженно-деформированного состояния сварных соединений листов из алюминиевого сплава, полученных методом лазерной сварки, позволяет осуществлять аттестацию качества данных сварных соединений и интенсивности ударной ультразвуковой обработки этих швов.

1. Чернов Д.К. Сообщение по поводу некоторых новых наблюдений при обработке стали //Записки Императорского Русского технического Общества. 1885. - № 2. — С. 59. Цит. по кн. Д.К. Чернов и наука о металлах. - М.: Металлургиздат. - 1950. - С. 196-207.

2. Liiders W. Uber die Ausserung der Elasticitat an stahlartigen Eisenstaben and Stahlstaben und iiber eine beim Biegen solcher Stabe beobachtete Molecular-bewegung // Dingler's Politechhisches Jahrbuch. 1860. - B. 155, H. 5. - S. 18-22.

3. Miigge O. Uber Translation undverwandte Erscheinungen in Kristallen // Neues Jahrbuch Mineral. 1898. -V. 1. - S. 71-158.

4. Taylor G.I. The mechanism of plastic deformation of crystals // Proc. Roy. Soc. A. 1934. - V.145. - PP. 362 - 415

5. Elam C.F. The Distortion of Metal Crystals. — Clarendon Press Oxford, London. 1936.-p. 203.

6. Mott F.N. A theory of work-hardening of metal crystals // Phil.Mag. 1952. — V.43.-PP. 1151-1178.

7. Орлов, A.H. Дислокации в кристаллах / A.H. Орлов, C.B. Вонсовский // Проблемы современной физики. 1957. — № 9. — С. 6 — 32.

8. Saada J. About hardening by junction of dislocations // Acta met. 1960.V.8. — PP. 841-847

9. Kuhlmann-Wilsdorf D. A new theoiy of work hardening // Trans. Of AIME. -1962.-V.224.-PP. 1047-1061.

10. Hirsch P.B., Mitchell Т.Е. Stage II work-hardening in crystals // Canadian Joum.of Phys. 1967. - PP. 663 - 699.1 l.Orowan E. Zur Kristallplastizitat //Z. Phys. 1934. - V. 89. -PP 605 - 634.

11. Френкель, Я.И. К теории пластической деформации и двойникования-/ Я.И. Френкель, Т.А. Конторова // ЖЭТФ; 1938. - Т. 8. - С. 1340-1348.

12. Судзуки Т., Ёсинага X., Такеути С. Динамика дислокаций и пластичность: Пер. с яп. М.: Мир. - 1989. - 296 с.14,Orowan Е., Symposium on Internal Stresses in Metals, Institute of Metals, London. 1948.-p. 451.

13. ХоникомбР. Пластическая деформация металлов М.: Мир: 1972. — 408 с.

14. Хирт Дж., Лоте И. Теория Дислокаций. — М.: Атомиздат. — 1972 — 600 с.

15. Пановко, В.М. О возможности анализа кривой упрочнения стали 45 по уравнениям Людвига и Холломана / В.М. Пановко, З.Н. Портная // Известия выешхучебных заведений. Черная металлургия. — 1991. —№11.-С. 98 — 99.

16. Хови А. Конфигурация дислокаций в деформированных ГЦК монокристаллах с различной энергией дефекта упаковки // Прямое наблюдение несовершенств в кристаллах. — М.: Металлургия. — 1964. — 413 с.

17. Трефилов В.И., Горная И.Д., Моисеев В.Ф., Печковский Э.П. Определение границ структурных состояний по кривым нагружения., ДАН УССР, сер.А. 1980. - №5s - С.83-86

18. Конева Hi А. Эволюция дислокационной' структуры; стадийность деформации и формирование напряжения;течения моно- и? поликристаллов ГЦК однофазных сплавов. Дис. . докт. физ-мат. наук. — Томск,, 1988. — 620 с:

19. Конева, Н.А. Физическая природа стадийности пластической деформации / Н.А. Конева, Э.В. Козлов II Изв.вузов. Физика. -1990 N;2. - С.89-106

20. Владимиров В.И., Романов А.Е. Дисклинации в кристаллах. Л.: Наука. — 1986.-224с.

21. Лихачев В;А. Шудегов В.Е. Теория сильно? взаимодействующих ансамблей дефектов в моторной; записи. Ч. А, Б, В, II Металлофизика. 1980. -Т.2: №4; Т.2, №5; 1982: - Т.4,л

22. Лихачев В.А.,. Панин В.Е., Засимчук Е.Э. Кооперативные деформационные процессы и локализация деформации. Киев: Наукова думка 1989. — 320с.

23. Засимчук Е.Э. Коллективные моды деформации,, структурообразование и структурная неустойчивость // Кооперативные; деформационные; процессы и локализация деформации. Киев: Наукова думка. — 1989. - С. 58-100.

24. Г1анин, В.Е. Особенности поля? смещений при; пластической деформации крупнозернистого кремнистого железа / В.Е. Панин, Л-Б.-. Зуев; В:И: Данилов, HiM: Мних // ФММ; 1988. - Т. 66 - № 6; - С. 1005 - 1009

25. Зуев, JT.Б. Пространственно-временная самоорганизация4 пластической деформации ГЦК-монокристаллов / Л.Б. Зуев, В.И. Данилов, Н.В. Карта-шова // Письма вОКТФ. 1994. - Т. 60. - №г7. - С. 538 - 540.«

26. Зуев, Л.Б. Пространственно-временное упорядочение при пластической деформации твердых тел / Л.Б. Зуев, В.И. Данилов, Б.С. Семухин // Успехи физики металлов. 2002. - Т. 3. - № 3. - С. 237-304.

27. Старцев В.И., Ильичев В.Я., Пустовалов В.В. Пластичность и прочность металлов1 при низких температурах. — М.: Металлургия. — 1975. — 328с.

28. Зуев* Л.Б. Физика электропластичности'щелочно-галлоидных кристаллов. -Новосибирск: Наука 1990. - 120с.

29. БережковаГ\В. Нитевидные кристаллы. — М.: Наука: — 1969. — 158с.

30. Николис F., Пригожин И., Самоорганизация в неравновесных системах*. — М.: Мир. -1979. -336с.

31. Кринский В.И., Жаботинский A.M. Автоволновые процессы в системах с диффузией. Горький г Институт прикладной физики АН СССР. - 1981'. -С. 6-32

32. Васильев В.А., Романовский Ю.М., Яхно В.Г. Автоволновые процессы. — М.: Наука.- 1987.-240 с.

33. Лоскутов А.Ю., Михайлов А.С. Введение в синергетику: Учеб. руководство. М. Наука - 1990. - 272 с.

34. Зуев4Л.Б. О формировании автоволн пластичности при деформации // Металлофизика новейшие технологии. 1994. - Т. 16., N.10. - С.31-36

35. Данилов В.И. Закономерности макромасштабной неоднородности пластического течения металлов и сплавов. — Дисс. . докт. физ. — мат. наук. — Томск, 1995.-259 с.

36. Данилов, . В:И: Автоволны локализованной деформации? на начальных стадиях пластического течения монокристаллов / В.И. Данилов, G.A. Баранникова, Л.Б. Зуев //ЖТФ. 2003: - Т.73.-Вып. 11.-С. 69-75.

37. Данилов, В.И: Стадийность пластического течения и макролокализация деформации в поликристаллах l;e-3%Si / В.И.- Данилов; Г.В. Шляхова, Л.Б. Зуев; MIA. Кунавина, Ю.В:: Рузанова // ФММ 2004: - Т; 941- №-3. -С. 107- 112.

38. Зуев; Л.Б. Феноменология волновых процессов локализованного пластического течения. / Л.Б; Зуев, О.А. Баранникова,'.HiB;.Закриковская, Зы- • ков // ФТТ. 2001, - Т.43. - Вып- 8. - С. 1423-1427

39. Зуев, Л:Б. Кинетика макродоменов локализованной пластичности на стадии предразрушения металлов / Л.Б. Зуев, В.И. Данилов // ЖТФ. 2005. — Т. 75.-№ 12.- С. 102-105,

40. Рохлин Л.Л. Влияние легирования на скорость распространения ультразвуковых волн в алюминиевых сплавах // ФММ; 1969. - Т.28. - №3. -С. 571-574.

41. Муравьев В.В., Зуев Л.Б., Комаров К.Л. Скорость звука и структура сталей и: сплавов. — Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН. -1996.- 184 с.

42. Зуев, Л.Б. Изменение скорости ультразвука при пластической деформации А1 / Л.Б. Зуев, Б.С. Семухин, К.И. Бушмелева // ЖТФ. 2000. - Т. 70. -№ 1.-С. 52-56.

43. Гранато А., Люке К. Структурная модель дислокации и дислокационное поглощение звука // Физическая акустика / Под ред. У. Мэзона: В 4-х т. -М.: Мир, 1969. Т. 3, ч. А - С. 261-321

44. Бернер Р., Кронмюллер Г. Пластическая деформация монокристаллов. -М.: Мир.-1969.-272 с.

45. Промышленные алюминиевые сплавы / под ред. Ф.И. Квасова, И.Н. Фридляндера. М.: Металлургия. 1984. - 528 с.

46. Панин В.Е., Дударев Е.Ф., Бушнев B.C. Структура и механические свойства твердых растворов замещения. М.: Металлургия. 1971. — 208с.

47. Чернявский К. С. Стереология в металловедении. — М.: Металлургия. — 1977.-280с.

48. Салтыков С.А. Стереометрическая металлография. — М.: Металлургия. — 1970.-376с.

49. Мондольфо Л.Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов. — М.: Металлургия. —1979. — 640с.

50. Колачев, Б.А. Металловдение и термическая обработка цветных металлов и сплавов // Колачев Б.А., Елагин В.И., Ливанов В.А. — 3-е изд., перераб. и доп.-М.: МИСИС. 1999.-416с.

51. Давиденков Н.Н. Кинетика образования зубцов на диаграммах деформации // ФТТ. 1961. - Т. 3. - вып. 8. - С. 2458 - 2465.

52. Криштал М.М. Взаимосвязь неустойчивости и мезоскопической неоднородности пластической деформации // ФММ. — 2001. Т. 92. - № 3. — С. 89 -112.

53. Cottreir А.Н. A note on the Protevin-Le-Chatelier effect // Philosophical Magazine. 1953. - 7th series. - Vol. 44(335). - P. 829-832.

54. Zuev. L.B. A self-exited wave model of plastic deformation in solids / L.B. Zuev, V.I. Danilov //Phil. Mag. 1999. -Vol. 79.-No. 1.-P.43- 57.

55. Джоунс P., Уайкс К. Голографическая спекл-интерферометрия. М.: Мир. - 1986. - 328с.

56. Кудрин А.Б. Бахтин В.Г. Прикладная; голография: — М.: Металлургия, 1988.-248с. .

57. Карташова Н.В; Локализация пластического течения в монокристаллах с дислокационным и мартенситным механизмом деформации. Дис:, -канд. физ.-мат. наук. - Томск: ИФГ1М СО РАН. • 1997. - 131с.

58. Лунев А.Г. Вариации скорости волн Релея при деформации и оценка механических свойств металлов и сплавов. — Дис., канд. тех. наук. — Томск: ИФПМ СО РАН. - 2004. - 114 с.

59. Бочкарёва, А.В. Кинетика очагов локализованной пластичности при деформации и разрушении сплава Д1 / А.В. Бочкарёва, Л.Б. Зуев, В.И. Данилов // Известия высших учебных заведений. Физика. 2008. - № 11. — С. 68-73.

60. Данилов, В.И. Макролокализация деформации в- материале с прерывистой текучестью / В.И. Данилов, А.В. Бочкарёва, Л.Б. Зуев // Физика металлов и металловедение. 2009. - № 6. - Т. 107. - С.660-667.

61. Стрельникова (Бочкарёва), А.В. Макролокализация пластического теченияпри деформировании и разрушении дуралюмина / А.В. Стрельникова

62. Бочкарёва), Л.Б. Зуев, В.И. Данилов // Физическая мезомеханика. — 2006. № 9. Спец.выпуск. - С. 87-90.

63. Криштал М.М. Прерывистая текучесть в алюминиево-магниевых сплавах // ФММ. 1990. - № 12'. - С. 140 - 143.

64. Криштал, М.М. Влияние геометрических параметров образца на механические свойства и акустическую эмиссию при прерывистой текучести в Al-Mg сплавах / М.М. Криштал, Д.Л. Меерсон // ФММ. 1991. - № 10. -С. 187-193.

65. Криштал M:Mi Особенности .образования полос деформации при прерывистой текучести// ФММ. 1993. - № 5. - С. 31 - 35.

66. Криштал М.М. Прерывистая текучесть как причина аномалии скоростной и; температурной! зависимостей сопротивления деформированию // ФММ. 1998. - Т. 85. - № 1. - С. 127 - 139.

67. Гуляев АЛ I. Металловедение. М.: Металлургия — 1977. — 625с.

68. Томас Т. Пластическое течение ш разрушение. твердых тел. — М.: Мир: — 1964. 308 с.94:Estrin Y., Kubin L.P., Continuum Models for Materials with Micro-Structure, ed. By H.-B. Mulhaus. New York: Wihey & Sons Ltd.,- 1995. P.395 450;

69. McCormik P.G. Dynamic strain ageing // Transaction of the Indian Institute of Metals. 1986. - Vol. 39. - P. 98 - 106.

70. Chihab R., Estrin Y., Kubin L.P., Vergnol J. The kinetics of the Protevin-Le Chatclier bands in A1 5 at.% Mg alloy // Scripta Met. - 1987. - Vol. 21. -P. 203 -208: '

71. Францевич И:Н:, Воронов Ф.Ф., Бакута С.А. Упругие постоянные и модули упругости металлов и неметаллов: Киев: Наукова думка. — 1982. — 286с.

72. А.С. Смирнова, А.В. Бочкарёва // Новые материалы. Создание, структура, свойства: Труды. Томск: Издательство ТПУ, 2008. — С. 62-66.

73. Зуев Л:Б. Автоволновая концепциям локализации пластической деформации? твердых тел.// Металлофизика, новейшие технологии. 2006. — T.28i-№9;-C::l26T-T275i

74. Полетика- Т.М. Локализация пластического' течения в технических сплавах циркония; /Т.М: Полетика- Т.Н. Нариманова, С.В. Колосов, Л.Б. Зуев// ПМТФ. 2003. - - Т. 44. - Выи. 2. - С. 132 - 142.

75. Макклинток Ф., Аргон А. Деформация и разрушение металлов. М:: Мир.-1970.-443 с.

76. Фридман Я. Б. Механические: свойства ¥ металлов: 4:1. Деформация и разрушение: М;: Машиностроение, 1974. — 472с.

77. Лоули А., Минкин Д. Микропластичность. — М:: Металлургия. — 1972.

78. Ройтбурд А.Л. Физика деформационного упрочнения монокристаллов. Киев; Наукова думка. - 1972.

79. Poletika, T.M. The microstructure of local strain nuclei observed for zirconium alloy in the stage of parabolic work hardening / T.M Poletika., L.B. Zuev, A.A. Nor // Ji Appl. Phys. -2001.- Yob A:73'l -No. 9.-P. 601-603.

80. Зуев, Л.Б. О связи между макролокализацией пластического течения и дислокационной структурой / Л.Б. Зуев, Т.М. Иолетика, Г.Н. Нариманова // Письма в ЖТФ. 2003. - Т. 29. - № 12. - С. 74 - 77.

81. Полетика. Т.М. Эволюция дефектных структур в сплаве циркония при пластической деформации / Т.М.Полетика, С.Л. Гирсова, Н.А. Попова // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2005.№ 1.-С. 58-61. ' ' ; • ■

82. Зуев, Л.Б. Акустические свойства металлов и сплавов при деформации / Л.Б. Зуев, Б.С. Семухин // Физика и химия обработки материалов. 2002.. — № 5. — С. 18 -25. .

83. Зуев, Л.Б. О возможности оценки прочности металлов и сплавовшераз-рушающим ультразвуковым методом / Л.Б. Зуев, Б.С. Семухин, А.Г. Лунев// Прикладная механика и техническая физика. — 2002. — Т.43. — № 1. — С. 202-204. ,

84. Лунев, А.Г. О влиянии структурных превращений в деформируемых материалах на скорость и затухание волн Рэлея / А.Г. Лунев, А. В. Бочка-рёва//Известия ТПУ. -2008. -Т.312.-№ 2. -С. 188-191.

85. Стрельникова (Бочкарёва), А.В. Влияние процесса релаксации напряжения на скорость ультразвука в сплаве ДГ / А.В. Стрельникова,(Бочкарёва), А.Г. Лунев // Физика и химия высокоэнергетических систем. Сборник материалов. Томск: ТГУ, 2006. - С. 120—123.

86. Стрельникова (Бочкарёва), А. В. Скачкообразные изменения скорости ультразвука при пластической деформации сплава Д1 / А.В. Стрельникова (Бочкарёва) // Физика и химия высокоэнергетических систем. Сборник материалов. Томск: ТГУ, 2005. - С. 240-243.

87. Закамалдина, М.О. Исследование особенностей изменения скорости ультразвука в материале с прерывистой текучестью // М.О. Закамалдина,

88. A.В. Бочкарёва // Новые материалы. Создание, структура, свойства. Труды. Томск: Издательство ТПУ, 2008. — С. 67-69.

89. Данилов, В.И. Особенности изменения скорости ультразвука на этапе предразрушения при деформации сплава Д1 / В.И. Данилов, А.В. Стрельникова (Бочкарёва) // Вестник УГТУ-УПИ. -2006. № 11 (82). -С. 140-143.

90. Гузь А.Н. Упругие волны в телах с начальными напряжениями: в 2 томах. Киев: Наукова думка, 1986. — Т. 1. — 376 с. — Т. 2. — 536 с.

91. Михеев, П.П. Эффективность применения ультразвуковой обработки для повышения сопротивления усталости сварных соединений / П.П. Михеев, А.Я. Недосека, И.В. Пархоменко, А.З. Кузьменко, Е.Ш. Статников,

92. B.Л. Сенюков, Г.П. Чернецов, B.C. Скворцов // Автоматическая сварка. -1984.-№3.-С. 4-7.

93. Нехорошков, О.Н. Применение метода ультразвуковой ударной обработки для сварных соединений конструкционных сталей / О.Н. Нехорошков, В.П. Першин, Б.С. Семухин // Вестник ТГАСУ. 2006. - №2. -С.120-125.