автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Кинетика структурных изменений в конструкционных титановых сплавах при их деформации с использованием импульсного электрического тока

На правах рукописи

КУПОВ АЛЕКСАНДР ВИКТОРОВИЧ

КИНЕТИКА СТРУКТУРНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ В КОНСТРУКЦИОННЫХ ТИТАНОВЫХ СПЛАВАХ ПРИ ИХ ДЕФОРМАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИМПУЛЬСНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Специальность: 05.02.01 - Материаловедение (машиностроение)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

/

¿•"г

Комсомольск-на-Амуре — 2003г.

Работа выполнена на кафедре «Материаловедения и технологии новых материалов» ГОУВПО «Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Семашко Николай Александрович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Марьин Борис Николаевич; кандидат технических наук, доцент Лановенко Елена Викторовна.

Ведущая организация: Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук (г. Комсомольск-на-Амуре),

Защита состоится 17 октября 2003 г. в 16 часов на заседании диссертационного совета ДМ212.092.01 в Комсомольском-на-Амуре государственном техническом университете по адресу: 681013, г. Комсомольск-на-Амуре, ул. Ленина, 27.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета.

Автореферат разослан 16 сентября 2003 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент А.И.Пронин

2оо5-А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Традиционные способы изготовления деталей из титановых сплавов обладают низкой эффективностью в силу присущих им технологических свойств: узкого диапазона пластического деформирования, низкой пластичности при комнатной температуре, высоких остаточных напряжений. Поэтому возникают задачи изменения механических свойств, в частности увеличения пластичности для проведения операций обработки давлением, снятия остаточных напряжений по окончанию формообразования деталей и т.д. Традиционно эти задачи решаются применением термической обработки. Предлагаемая работа посвящена разностороннему исследованию эффектов, сопровождающих интенсификацию формообразования применением электроимпульсной обработки (ЭИО). В работе приводятся экспериментальные данные и научные гипотезы, объясняющие влияние параметров ЭИО на величину и характер электропластического эффекта, а также представлены найденные оптимальные режимы и рекомендации по их практическому применению. Для исследования были выбраны титановые сплавы ВТ20 и ОТ4, как сплавы, широко применяемые при изготовлении элементов летательных аппаратов.

Цель работы - определить механизм структурных изменений в конструкционных титановых сплавах, происходящих при их электропластической деформации и разработать рекомендации по оптимизации ЭИО сплавов ВТ20 и ОТ4.

Реализация поставленной цели требует решения следующих задач:

1. Провести анализ известных публикаций в научно-технической литературе соответствующей тематики по вопросам практического применения электропластического эффекта (ЭПЭ) и его теоретического обоснования.

2. Модернизировать и дооснастить базовую испытательную установку ИМАШ АЛА-ТОО для обеспечения экспериментальных исследований ЭПЭ с широким спектром контролируемых параметров.

3. Исследовать явление ЭПЭ на модельных образцах из конструкционных титановых сплавов ВТ20 и ОТ4 при их электроимпульсной обработке

4. Определить влияние ЭИО на следующие контролируемые параметры: -величину и стадии ЭПЭ по изменениям мгновенных значений

механических характеристик образцов; -изменения микроструктуры сплавов с помощью метода акустической эмиссии (АЭ), как инструмента контроля кинетики тонких структурных процессов;

(ЭИО).

-изменения характерных механических свойств образцов, подвергавшихся ЭИО, таких как предел упругости, прочность, пластичность и т.п.

Научная новизна работы состоит в следующем: -теоретически обосновано и экспериментально доказано, что импульсы электрического тока вызывают переход дислокаций с высоких энергетических уровней на более низкие энергетические уровни, вследствие чего изменяются физико-механические свойства металла; -экспериментально показано, что увеличение плотности электрического тока приводит к уменьшению сопротивления металлов деформированию.

Практическая значимость работы:

-создан испытательный комплекс для изучения физико-механических процессов, сопровождающих ЭИО, в лабораторных условиях с применением метода АЭ; -экспериментально получены критерии оптимизации режимов ЭИО

титановых сплавов ВТ20 и ОТ4; -разработаны технологические рекомендации по использованию ЭИО при формообразовании деталей из титановых сплавов давлением.

Реализация работы заключается во внедрении на Комсомольском -на - Амуре авиационном производственном объединении технологических рекомендаций по использованию ЭИО.

Апробация работы проводилась на следующих научно- технических и научно-практических конференциях и симпозиумах: -Международная научная конференция «Синергетика 2000. Самоорганизующиеся процессы в системах и технологиях», Комсомольск-на-Амуре, 2000г.; -Всероссийская научно-техническая конференция «Материалы и

технологии XXI века», Пенза, 2001г.; -1-я Евразийская научно-практическая конференция «Прочность

неоднородных структур», Москва, 2002г.; -5-ое Собрание материаловедов России, Краснодар, 2001г.; -Международная конференция «Слоистые композиционные материалы -

2001», Волгоград, 2001г.; -The Sixth Sino-Russian International Symposium on New Materials and Technologies, Beijing, China, October 2001;

-III Международная конференция "Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений" (MPFP) на базе 41 Международного семинара "Актуальные проблемы прочности", Тамбов, 2003г.;

—International Workshop «Mesomechanics: Fundamentals And Applications»,

Tomsk, Russia, August 2003; -VII Российско-китайский Симпозиум «Новые материалы и технологии», Агой, 2003г.

Публикации результатов диссертационной работы осуществлены в 11 научных статьях и докладах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих результатов и выводов по работе, списка использованной литературы, приложений. Диссертация изложена на 154 страницах машинописного текста, содержит 80 рисунков, 7 таблиц, список использованной литературы из 140 наименований, 27 страниц приложений.

Выражаю благодарность и глубокую признательность консультанту по научным и техническим вопросам кандидату технических наук, доценту Крупскому Роману Фаддеевичу.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении содержится обоснование актуальности работы, сформулированы цель и задачи исследования, отмечены научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе приведён обзор известных публикаций в научно-технической литературе по изучению влияния ЭИО на физико-механические свойства металлов; по методам исследования процессов, происходящих при ЭИО и вследствие ЭИО; проведена классификация известных теоретических обоснований ЭПЭ.

Экспериментально электронно-пластический эффект был обнаружен в 1963 г. при облучении кристаллов цинка ускоренными электронами во время деформации [Спицын В.И, Троицкий О.А]. По утверждению авторов, обнаруженный эффект наблюдался и на кристаллах других металлов (меди, свинца). Теоретические исследования электропластического эффекта (ЭПЭ) были выполнены в 1966 г. [Кравченко В.Я.].

Электропластическая деформация при растяжении и сжатии проявляется в виде характерных скачкообразных уменьшений деформирующего усилия на диаграммах растяжения и сжатия. В работах

Предводителева A.A., Троицкого O.A., Розно А.Г. описано, что электрический ток влияет в основном на пластическую деформацию растягиваемых или сжимаемых образцов. Температура же образцов существенного влияния на эффект не оказывает.

Согласно мнению Троицкого O.A., Розно А.Г. и др., прямое физическое действие тока (помимо теплового и пондеромоторного) является самостоятельным явлением. В основе его лежит электронно-дислокационное взаимодействие, приводящее к срыву дислокаций с препятствий и к их увлечению движущимися электронами проводимости.

В работах Троицкого O.A., Моисеенко М.М. и др. импульсы тока инициировали скачки деформации, но не участвовали в них до конца. При этом определяющим было не ускорение движущихся дислокаций, а их v

срыв со стопоров.

Что же касается теоретического обоснования наблюдаемых эффектов, то существует несколько теорий.

По мнению автора наибольшего внимания заслуживают теории Кравченко В.Я. и Фикса В.Б., в которых предполагается, что изучаемые явления вызваны срывом с препятствий и увлечением дислокаций электронным ветром .

Модель учитывает связь плазменных колебаний в электронной подсистеме металла с элементарными процессами пластической деформации. Суть её состоит в следующем. Ускоренные электроны в виде электронных плазменных колебаний передают импульс силы и энергию на движущиеся и взаимодействующие дислокации. В результате ускоряется их движение и взаимодействие. Кроме того, интенсифицируется работа источников дислокаций, на которые перестают действовать обратные запирающие напряжения от уже испущенных дислокаций. В этом заключается специфика динамического эффекта взаимодействия электронного ветра с движущимися дислокациями и дислокациями, стоящими на непреодолимых стопорах (так называемые потенциальные ямы). Электрический ток приводит к изменению сил, действующих на дислокации, и понижает высоту потенциальных барьеров в решётке для движения и взаимодействия дислокаций.

Альтернативная точка зрения на механизм электропластической деформации содержится в работах Климова K.M., Новиков И.И. и др., в которых высказано мнение о влиянии градиентов температур, химического потенциала и давления, обусловленных наличием твёрдых примесей, вторых фаз и процессом пластического деформирования. Градиент электрического потенциала при прохождении тока большой плотности возникает в результате концентрации электромагнитного поля на дефектах, что приводит к градиентам температур и возникновению на дефектах

сжимающих залечивающих напряжений. При высоких температурах в дефектных зонах также происходит динамический отжиг.

Кроме того, существуют инерционная, термофлуктуационная и другие теории, а также их комбинации, в той или иной мере объясняющие существующие эффекты.

Из рассмотренного материала были сделаны следующие выводы:

1. Применяемые традиционные методы изменения свойств материалов не в полной мере удовлетворяют существующим потребностям и нуждаются в модернизации, что особенно относится к конструкционным титановым сплавам.

2. ЭИО является относительно новым научным направлением и потому мало исследованным, а в сущности этот метод может стать одним из наиболее перспективных путей решения поставленных выше задач.

3. ЭИО при определенных режимах даёт положительные физико-механические эффекты (уменьшение дефектности, увеличение предела прочности, увеличение пластичности и т.д.), находящие широкое применение в производстве и позволяющие значительно увеличить эффективность операций обработки металлических материалов и существенно улучшить эксплуатационные характеристики изделий.

4. Несмотря на интенсивное разностороннее исследование ЭИО различными учёными, на сегодняшний день нет единой теории, описывающей природу происходящих при этом явлений.

5. Наиболее полно исследовано макроскопическое проявление ЭПЭ, в то время как остаются малоизученными другие эффекты, в частности влияние ЭИО на дислокационную структуру металлов.

6. Чётко и однозначно не определены оптимальные режимы ЭИО для получения заданных свойств обрабатываемых материалов.

7. Вопрос о влиянии ЭИО на свойства титановых сплавов остаётся практически открытым.

Во второй главе приведена общая характеристика и область применения рассматриваемых в работе титановых сплавов, проведен анализ существующих способов интенсификации формоизменения заготовок из конструкционных металлов и сплавов, сделаны предварительные выводы.

Исследуемые сплавы ОТ4 и ВТ20 принадлежат к группе псевдо-а-сгогавов. Это сплавы с коэффициентом ^-стабилизации <0,25. Они имеют преимущественно а-структуру с (1-5)% уЗ-фазы из-за небольшого легирования Р-стабилизаторами. При достоинствах а-сплавов они имеют хорошую пластичность. Применяются в основном для работы в условиях повышенных температур. Существенный их недостаток - склонность к водородной хрупкости.

В рамках данной работы сплавы исследуются на одноосное растяжение с постоянной скоростью порядка нескольких десятков миллиметров в час. Такой вид испытаний относится к статическим, но более точно предлагается именовать их квазистатическими, так как скорость приращения внешней нагрузки больше скорости релаксационных процессов в данных титановых сплавах.

Основными видами термической обработки, различно изменяющими структуру и свойства сплавов, являются отжиг, нормализация, закалка и отпуск. Интенсификация пластического деформирования проводится преимущественно методом термического воздействия на заготовку до температур, близких к закалочным. Кроме того, существуют другие способы интенсификации: дополнительное силовое воздействие на заготовку, создание неоднородного температурного поля в очаге деформации и в зоне передачи усилия, пульсирующее воздействие на заготовку, локализация очага деформирования и импульсные виды штамповки.

По мнению автора, одним из перспективных направлений интенсификации, особенно применительно к титановым сплавам, является использование ЭИО, при которой материал вследствие кратковременности импульсов не успевает нагреваться до температур, вызывающих газонасыщение поверхности, и которая обеспечивает высокую степень изменения технологических свойств металлов.

В третьей главе приведено описание сконструированного и построенного исследовательского комплекса для проведения квазиста+ических механических испытаний плоских образцов из конструкционных сплавоь при импульсном воздействии на них электрическим током большой плотности с применением метода акустической эмиссии для контроля кинетики структурных изменений в результате ЭИО.

Исследовательский комплекс построен на базе экспериментальной установки для исследования процессов при одноосном растяжении, выпускавшейся промышленностью (ИМАШ) под маркой «АЛА-ТОО» модель 20-75. Деформирование образца на установке до максимальной нагрузки 5000Н может осуществляться двумя способами: с постоянной нагрузкой (жесткое нагружение); с постоянной скоростью перемещения активных захватов (мягкое нагружение). Величина скорости перемещения активного захвата может изменяться от 0,0116 до 1550 мм/ч. Для исследований была выбрана скорость деформирования образцов, равная 0,0116мм/сек и позволяющая детально наблюдать стадийность процесса растяжения титановых сплавов ВТ20 и ОТ4.

В базовой установке было доработано нагружающее устройство, модернизированы системы регистрации механических характеристик и

ИТо

температуры, добавлены формирователь импульсов электрического тока большой плотности, система регистрации параметров ЭИО и измерительный комплекс для регистрации и обработки сигналов АЭ.

При разработке формирователя импульсов тока была поставлена цель: получить плотность тока я1000А/мм2 в образцах из титановых сплавов при минимально возможном повышении интегральной температуры рабочей области образца. Наиболее простой способ формирования импульсов тока - это использование промышленной сети переменного тока напряжением 220В частотой 50Гц. Схема такого формирователя электрических импульсов показана на рис. 1. ^_»[эвм]

Силовой трансформатор ' '

марки ОСУ 20/0,5 позволяет

получать в нагрузке токи до

2кА при соответствующем

соединении секций вторичной

обмотки, что соответствует

плотности тока в образце до 500А/мм2 Плавное С"' • Формирователь электрических импульсов с

минимальной длительностью импульса Юме.

регулирование амплитуды

тока обеспечивается изменением первичного напряжения с помощью автотрансформатора, а длительность ЭИО регулировалась дискретно с шагом Юме сконструированным бесконтактным электронным прерывателем, построенным на дискретных элементах. Прерыватель содержит 6 основных функциональных блоков: -формирователь опорных точек;

-формирователь импульсов управления силовыми ключами;

-счетчик количества импульсов;

-схема формирования импульса запуска счета;

-блок силовых ключей;

-блок питания.

Разработанный прерыватель представляет собой функционально законченное устройство, собранное в закрытом корпусе. Позволяет вручную регулировать длительность импульса ЭИО от 10 до 1 бОмс (от 1 до 16 единичных импульсов длительностью Юме) и осуществлять ручной запуск.

Указанная плотность тока недостаточна для проявления ЭПЭ в образце без значительного (до 500°С) возрастания температуры поверхности в результате даже одиночного импульса ЭИО длительностью 1 Оме. Наиболее эффективная (по условию отсутствия нагрева при требуемой плотности тока £1000А/мм2) схема формирования импульсов тока приведена на рис. 2.

Рис. 2. Схема формирования импульса тока высокой плотности с помощью высоковольтного конденсатора и импульсного трансформатора.

Импульс тока создается при разряде конденсаторной батареи на первичную обмотку трансформатора. Акт ЭИО имеет длительность от 150мкс до ЗООмкс. Изменение указанной величины осуществляется путем изменения суммарной емкости заряженных конденсаторов С. На рис. 3 показан импульс тока длительностью 150мкс.

Рис. 3. Импульс тока, полученный с помощью схемы рис. 2.

Частота дискретизации АЦП составляет 50кГц.

Объектом исследования выбраны плоские образцы с квадратным сечением рабочей области из конструкционных титановых сплавов ВТ20 и ОТ4. Образцы оригинальной конфигурации (рис. 4) были получены из листового проката толщиной 2мм путем раскроя его газолазерным способом в среде технического азота с последующим вакуумным отжигом при температуре 750 С для снятия остаточных искажений структуры металла, вызванных локальным перегревом при газолазерной резке.

20

Ч"- J

/С R« s\

68'

Рис. 4. Размеры образцов для исследования влияния ЭИО на характеристики металлов при одноосном растяжении.

В четвертой главе приведено информация об экспериментах (планирование и постановка, этапы проведения, обработанные результаты, их обсуждение) и общие выводы по работе.

Для выяснения возможности применения ЭИО для интенсификации формообразования деталей из титановых сплавов были смоделированы процессы деформирования заготовок на испытательной установке ИМАШ «AJIA-TOO». Исследовалось влияние параметров ЭИО на следующие основные процессы, вызываемые' в металлах при воздействии растягивающего усилия: упругая деформация, пластическая деформация, релаксация напряжений, воспринимаемые как АЭ упругие колебания металла и эффект Кайзера. Кроме того, оценивались структурные изменения по результатам рентгенографического анализа фотоснимков, полученных при фотографировании микроструктуры образцов, подвергавшихся электроимпульсным и силовым воздействиям как по раздельности, так и в различных сочетаниях.

Так же в интересах практического материаловедения изучалась физико-механическая сущность ЭПЭ. Основными инструментами этих опытов были два метода: метод акустической эмиссии (АЭ) и метод ренненографического анализа. Первый из указанных методов является методом контроля тонких структурных изменений. Кроме того, он позволяет получать информацию непосредственно в ходе эксперимента, то есть отслеживать кинетику протекающих процессов в испытуемом материале.

Регистрировались следующие физико-механические и акустикоэмиссионные показатели: -изменение температуры поверхности образца T(t), -изменение нагрузки на образце a(t); -изменение длины рабочей области образца S(t); -амплитуда A(t) актов АЭ; -длительность г(t); -энергия E(t);

-скорость счета а (1); -суммарный счет £N(1): -накопление энергии £Е(0, -двухпараметрическое распределение Л(т).

Всего в рамках данной работы были проведены 9 серий опытов.

1. Для определения температурных режимов ЭИО проводились опыты, в которых образцы подвергались воздействию импульсов электрического тока с различными параметрами. Было обнаружено, что не зависимо от амплитуды, длительности и количества одиночных актов ЭИО закон изменения температуры поверхности образцов оставался постоянным. Изменялось только максимальное значение температуры. Так же оставались постоянными время нагрева и время остывания поверхности образцов. Время нагрева составляло ®0,4сек, время остывания к25сек.

При воздействии акта ЭИО плотностью тока 625А/мм2 и длительностью 0,15мс происходило нагревание до 35°С, при плотности акта ЭИО 1,2кА/мм2 и той же длительности - до 70°С, при плотности акта ЭИО 625А/мм2 и длительности Юме - до 400°С и при амплитуде 650А последовательности 10 импульсов той же длительности - до 650°С. Таким образом, были определены интервалы рабочей температуры и задержки повторного импульсного воздействия, необходимые для исключения перегрева поверхности образцов.

2. На следующем этапе экспериментирования исследовалось влияние т.н. предварительной статической ЭИО на механические свойства и акустический образ сплавов ВТ20 и ОТ4. Сущность предварительной статической ЭИО состоит в том, что металлы обрабатываются импульсами тока до воздействия деформирующей нагрузки.

Для наблюдения изменений механических и акустических характеристик необходимо было поставить контрольные эксперименты, в которых были получены исходные характеристики изменения нагрузки на образцах при одноосном растяжении, соответствующей деформации образцов и их акустические образы. Скорость деформирования составляла 0,0116мм/сек. При такой скорости были зарегистрированы все стадии деформирования титановых сплавов: -упругое деформирование;

-нарушение линейности упругого деформирования; -площадка текучести;

-пластическое деформирование с наклепом; -переход через предел прочности; -достижение разрушения образцов.

Предварительная ЭИО в данном эксперименте состояла из различного количества актов ЭИО. Это 10, 25 и 50 актов ЭИО, которая проводилась

непосредственно при установленных в захваты образцах. Пауза между ними составляла «25сек. ЭИО проводилась с образцами, взятыми в исходном состоянии. После этого проводилось их одноосное квазистатическое растяжение с постоянной скоростью деформации. В результате для обоих сплавов были получены наборы характеристик, аналогичные тем, которые зарегистрированы в контрольных экспериментах.

Количественные изменения механических характеристик нагрузки на образце и относительной деформации не отмечены. Можно говорить о том, что ЭИО с данными параметрами импульсов тока не вызывает заметного изменения прочности, пластичности и выносливости сплавов ВТ20 и ОТ4. Отмечаются лишь незначительные качественные изменения формы механических характеристик на упругом участке деформирования образцов, о которых будет сказано далее.

Были • отмечены качественные изменения, происходящие в акустическом образе электрообработанных образцов. На рис. 5 и 6 видно, что при растяжении образцов, взятых в исходном состоянии, характеристики скорости счета показывают единственный максимум, который соответствует переходусплавов в область пластического деформирования. На данном участке активность АЭ связана с масштабными процессами структурной перестройки сплавов, когда в кристаллической структуре металла появляются и развиваются области скольжения и двойникования, характерные для пластического деформирования металла. Однако после ЭИО на характеристике скорости счета отчетливо проявляется дополнительный максимум активности АЭ, находящийся в области упругого деформирования сплавов. Особенно сильно данный всплеск активности обнаружился после 25 актов ЭИО слава ОТ4 (рис. 6г). Его вершина оказалась выше, чем у основного максимума скорости счета АЭ.

Сплав ВТ20 проявил менее заметную дополнительную активность АЭ на упругом участке деформирования после ЭИО образцов. Но и в данном сплаве заметны подобные отличия.

В связи с появлением дополнительного максимума скорости счета отмечается, что суммарное число зарегистрированных актов АЭ не зависит от количества актов предварительной ЭИО, а интервал разброса суммарного счета не превышает аналогичного интервала у необработанных образцов. Данное наблюдение говорит о том, что обнаруженный разброс представляет собой статистическую погрешность измерений и не является определяющим при анализе результатов.

Физическая природа данного явления может быть объяснена, опираясь на теорию электронно-дислокационного взаимодействия. Согласно этой теории, электроны в своем движении под действием электрического поля

а) О 50 100 160 200 250 300 350 t.cen 450 а) 0 50 100 150 200 250 300 350 400t,ccK 500

32« 1,сск «8

3651, сек 465

Рис.5 Изменения скорости счета АЭ сплава Рис.6 Изменения скорости счета АЭ сплава

ВТ20 в зависимости от количества актов ОТ4 в зависимости от количества актов предварительной ЭИО. Плотность тока ЭИО предварительной ЭИО. Плотность тока ЭИО 1,2кА/мм2, длительность 0,15мсек. 1,2кА/мм2, длительность 0,15мсек.

а) нагрузочная диаграмма a(t); а) нагрузочная диаграмма a(t),

б) скорость счета АЭ образца без ЭИО; б) скорость счета АЭ образца без ЭИО,

в) то же после 10 актов ЭИО: в) то же после 10 актов ЭИО;

г) то же после 25 актов ЭИО; г) то же после 25 актов ЭИО;

д) то же после 50 актов ЭИО. д) то же после 50 актов ЭИО.

(электронный ветер) передают часть энергии на стопора, являющиеся локально непреодолимыми препятствиями для дислокаций. Из-за этого происходит возрастание ангармонических тепловых колебаний узлов кристаллической решетки. Таким образом, происходит возрастание

внутренней энергии дислокаций. В результате наиболее слабо закрепленные дислокации срываются со стопоров и начинают двигаться за счет внутренних напряжений в кристаллической структуре металла. При этом изменяется распределение полей внутренних напряжений вокруг оставшихся дислокаций, что может привести к новым отрывам их от своих стопоров и началу их движения. Таким образом, при данных параметрах импульсов электрического тока в данных титановых сплавах происходит частичное перераспределение существующей в них дислокационной сетки. Причем заметного размножения дислокаций в данном случае не происходит. Те дислокации, которые изменили свое энергетическое состояние под действием электронного ветра, двигаются до тех пор, пока не установится новое энергетически выгодное состояние структуры металла. И как оказалось, новые положения застопорившихся дислокаций характеризуются меньшей энергией закрепления, то есть большей внутренней энергией дислокации. Об этом говорит появление дополнительного максимума скорости счета актов АЭ на упругом участке деформирования образцов, где для активации движения дислокаций требуется малое приращение внешней механической энергии.

Отличия в величине дополнительных максимумов скорости счета между сплавами можно объяснить с позиций практического материаловедения на основе известного состава исследуемых сплавов. Так, сплав ВТ20 является более легированным по сравнению с ОТ4. Поэтому у него более неравновесная структура, за счет чего происходит закономерное возрастание прочности и уменьшение пластичности. Если допустить, что перестройка структуры при возрастающем внешнем энергетическом воздействии происходит за счет перемещения дислокационных ансамблей, то в сплаве ВТ20 для таких масштабных объектов существует больше непреодолимых препятствий. Из-за этого перестроить дислокационную сетку значительно труднее, что и было экспериментально обнаружено и показано как результат на рис.5 и 6.

Упомянутое ранее качественное отличие механических характеристик электрообработанных образцов от контрольных состоит в повышении сопротивления образцов деформированию в области, соответствующей дополнительному максимуму скорости счета. Однако, величина этого явления столь мала, что на данной испытательной установке невозможно его тщательное исследование.

3. Для оценки влияния ориентации структуры сплавов, образованной при прокатке листов, на механические и акустико-эмиссионные характеристики сплавов ВТ20 и ОТ4 были подготовлены две партии образцов, вырезанных из одного прокатанного листа таким образом, что продольная ось одной партии образцов совпадала с направлением прокатки, а другой партии образцов - перпендикулярно направлению прокатки. В данном опыте

оценивались изменения тех же параметров сплавов, что и в предыдущем. Для этого также были получены контрольные результаты при одноосном растяжении образцов, взятых в исходном состоянии.

Оценивалось влияние предварительной статической ЭИО на контролируемые параметры. Для этого образцы перед деформированием подвергались действию ЭИО в количестве 50 актов. Амплитуда импульсов тока составляла 1,25кА/мм2, длительность - до 0,3мс. Пауза между актами ЭИО - ЗОсек. Энергия импульсов тока была повышена, чтобы электронный ветер интенсивнее воздействовал на препятствия в структуре металлов, образованные поперечной прокаткой.

На характеристиках суммарного счета и накопления энергии импульсов АЭ сплава ВТ20 прослеживается определенная закономерность в зависимости от наличия предварительной ЭИО. Так, при растяжении образцов, подвергавшихся ЭИО, количество зарегистрированных импульсов АЭ ¿ТУ больше, чем у исходных образцов, независимо от направления прокатанных волокон к направлению растяжения. То же можно сказать и про суммарную энергию импульсов АЭ 2Е. Форма кривых этих характеристик так же изменилась. В области упругого деформирования образцов после ЭИО появились так называемые «горбы», характеризующие отмечавшиеся выше дополнительные максимумы скорости счета У сплава ОТ4 нет такой четкой закономерности, хотя некоторые отличия в количестве зарегистрированных импульсов АЭ и в форме соответствующих кривых определенно есть. Следует отметить нарушения в линейности возрастания нагрузки на упругом участке деформирования образцов из сплава ОТ4, о которых так же говорилось выше. В данном случае, когда энергия актов ЭИО возросла, заметнее стали и нарушения линейности нагрузки.

4. Динамика деформационных процессов при квазистатическом растяжении с одновременной ЭИО изучалась в следующем эксперименте. Для этого образцы подвергались действию периодической ЭИО во время их растяжения. ЭИО состояла из последовательности актов ЭИО длительностью 0,15мс и плотностью 1,2кА/мм2. Пауза между актами ЭИО составляла 20сек. Применение ЭИО к образцам начиналось с момента старта растяжения и заканчивалось в момент разрушения образцов. Причем момент разрыва образца всегда происходил вследствие удара тока. Результаты приведены на рис. 7 и 8.

Нагрузочные характеристики образцов, полученные при действии ЭИО во время растяжения, для анализа аппроксимированы усредняющей штриховой линией. Как видно, эти линии в целом повторяют вид нагрузочных диаграмм контрольных образцов. Однако характерной особенностью является пропорциональное уменьшение масштабов

а,Н/мм ив

-; !----

Е-

» Г, сек м

Рис 7. Механические характеристики <т(1') сплава ВТ20, полученные при квазистагическом нагружении образца: (плотность тока актов ЭИО 1кА/мм , длит, воздействия 1мс)

а) без ЭИО

б) при периодической однократной ЭИО с периодом Т=10сек

Рис 8. Механические характеристики а(1) сплава ОТ4, полученные при квазистатическом нагружении образца: (плотность тока актов ЭИО 1кА/мм2, длит, воздействия 1мс)

а) без ЭИО

б) при периодической однократной ЭИО с периодом Т=10сек

аппроксимирующих линий по сравнению с контрольными. Так, смещается в область меньших растягивающих нагрузок предел пропорциональности (ст'пц*-Опц), соответственно уменьшается и время его достижения. Подобно смещается и предел выносливости (сг'в^-Ов)- Обнаружено, что пластичность образцов при этом не изменяется, не смотря на характерные скачкообразные удлинения.

5. Следующие эксперименты были проведены с целью изучить возможности применения ЭПЭ в процессе формообразования деталей, полученных с помощью электроконтактного нагрева.

В данных экспериментах проводилось моделирование пластического деформирования титановых сплавов ВТ20 и ОТ4 при нагреве образцов электрическим током. Нагрев производился импульсным переменным током с применением электронного коммутатора и непрерывным переменным током малой амплитуды. Амплитуда и длительность переменного импульсного и непрерывного тока подбирались опытным

путем для нагрева поверхности образцов до 700-750°С. В испытаниях применялись схемы мягкого и жесткого нагружения образцов. Моделирование процесса горячего формообразования деталей из титановых сплавов ВТ20 и ОТ4 проводилось при величине растягивающей нагрузки, близкой к ацц. Исследовалось влияние ЭИО на релаксацию внутренних напряжений в горячедеформированном металле за счет возникновения ЭПЭ. Для этого к образцу применялась ЭИО в виде последовательности актов ЭИО плотностью 1,25кА/мм2 и длительностью 0,15мс. Поверхность образца при этом нагревалась не более 100°С. Импульсы электрического тока вызвали скачкообразные провалы растягивающей нагрузки и соответствующие им удлинения образца. Однако, величина этих скачков мала и не достаточна для заметного уменьшения остаточных напряжений в образце. Это объясняется тем, что горячедеформированный металл после остывания в штампе находится в упруго напряженном состоянии. А в области упругого деформирования металлов ЭПЭ никем из исследователей не обнаруживался, что подтвердилось и в данном случае.

Дальнейшее исследование данной проблемы проводилось в направлении температурной активации релаксации напряжений. Для этого деформированные образцы подвергались циклическому повторному нагреву импульсами переменного тока. В данном опыте моделирование проводилось при трех значениях растягивающей нагрузки на образцах: -меньше предела пропорциональности (упругое деформирование); -в окрестности предела пропорциональности (граница упругости); -больше предела пропорциональности (пластическая деформация).

При каждой из принятых величин нагрузки подбиралась температура деформации образца, достаточная для активации пластического деформирования (потери упругости) образцов. Оказалось, что чем больше начальная нагрузка на образце, тем меньше необходимое значение температуры его рабочей области для возникновения текучести. Далее опыт проводился для найденных сочетаний растягивающей нагрузки и температуры образцов.

Обнаружено, что чем больше начальная растягивающая нагрузка на образце, тем интенсивнее протекала в нем деформация, вызванная первым им пульсом переменного тока. С возрастанием первоначальной нагрузки релаксирующее действие повторных импульсов тока становилось меньше не зависимо от сплава. Здесь следует отметить, что температура образцов по условиям эксперимента уменьшалась с возрастанием первоначальной нагрузки. Таким образом, заметное релаксирующие действие повторных импульсов тока при малых нагрузках на образцах связано со значительным нагревом металла.

Последняя серия опытов в данном эксперименте проводилась с применением для нагрева образцов непрерывного переменного тока малой амплитуды. В готовой детали присутствуют участки металла с различной степенью деформации, поэтому в данном опыте при моделировании горячего формообразования деталей. различалась конечная величина деформации образца. Опыты состояли в деформировании горячих образцов до данной величины относительной деформации с последующими циклами «остывание-повторный нагрев» по схеме мягкого нагружения. Выяснилось, что без повышения интегральной температуры металлов невозможно обеспечить релаксацию внутренних напряжений, остающихся в деталях после формообразования горячим способом с их остыванием в штампе.

6. Следующий эксперимент ставился с целью детального изучения релаксационных процессов в титановых сплавах ВТ20 и ОТ4 при ЭИО. Для этого образцы деформировались в условиях, сходных с условиями предыдущей серии экспериментов. В настоящем эксперименте деформирование образцов осуществлялось по схеме мягкого нагружения. Исследование электропластических релаксационных процессов целесообразно проводить в области пластически деформирующих нагрузок. Это обусловлено отсутствием ЭПЭ в области упругих деформаций металлов, что подтверждается результатами исследований других авторов. Релаксационные процессы исследовались в окрестности <тпц данных сплавов. Подобно условиям предыдущей серии экспериментов, выбирались три предельных значения растягивающей нагрузки для каждого сплава. В первом случае нагрузка на образцах из обоих титановых сплавов была больше их сгцц, во втором случае близка к <Упц и в последнем случае меньше апц- В последнем случае нагрузка создавала упругую деформацию образцов с величиной, близкой к потере пропорциональности между растягивающим усилием и относительной деформацией образцов.

Обнаружено, что импульсы электрического тока провоцируют дополнительную релаксационную активность материала только при действии на образцы растягивающей нагрузки <т>аПц. При меньшей нагрузке электропластическая релаксация практически не наблюдается.

Большие скачки удлинения практически заканчиваются на 3-4 акте ЭИО, после чего при незначительном уменьшении растягивающей нагрузки скачки удлинения становятся относительно малыми. Таким образом, можно утверждать, что в течение данных 3-4 актов ЭИО наряду с термоактивированной релаксацией напряжений в образцах присутствует электростимулированная релаксация. При дальнейшей ЭИО циклическое уменьшение растягивающей нагрузки обусловлено лишь термическим удлинением образцов в результате действия ЭИО.

7. Чтобы исследовать зависимость величины ЭПЭ от параметров импульса тока в титановых сплавах ВТ20 и ОТ4 была проведена следующая серия опытов. В этом эксперименте оценивалось влияние величины электрической энергии, вводимой в образцы импульсом тока, на величину и характер релаксационных процессов образцов. Во время ЭИО образцы находились под воздействием жестких статических нагрузок. Каждый опыт в этом эксперименте состоял из нескольких ступеней нагружения, содержащих цикл «нагружение-спонтанная релаксация-ЭИО-элеюропластическая релаксация». Ступени нагружения повторялись вплоть до разрушения образца в некотором цикле. Нагрузка в каждом цикле увеличивалась дискретно. ЭИО в каждом цикле представляла собой одиночный акт ЭИО с определенной амплитудой, которая выбралась из ряда 2800А (плотность тока 1-700А/мм2), 3400А (1=850А/мм2), 5500А (1=1,375кА/мм2). Таким образом каждый образец обрабатывался импульсами тока одной величины из ряда амплитуд при дискретно увеличивающейся нагрузке. Длительность актов ЭИО оставалась постоянной и составляла 0,15мс. Растяжение образцов проводилось по схеме жесткого нагружения.

На рис.9 показаны деформации образца из сплава ВТ20, полученные

Время 1, сек

Рис. 9. Динамические деформации образца из сплава ВТ20, спровоцированные единичными актами ЭИО величиной 5кА длительностью 1 мс. Образец находился под воздействием статической нагрузки по схеме жесткого нагружения

при ЭИО импульсами тока плотностью 1,2 5 к А/мм . Видно, что при такой амплитуде тока в области упругой деформации образца наряду с тепловым расширением металла существует и другой тип деформации, связываемый с ЭПЭ. Таким образом, при постоянной нагрузке на образце в области упругой деформации металла отмечается незначительная пластическая деформация, провоцируемая импульсами электрического тока и не являющаяся термическим эффектом расширения металлов. В соответствии с полученными данными, было принято классифицировать отмеченную динамическую деформацию металла на две составляющих: импульсную и остаточную деформации (рис.10). Остаточная деформация характеризует собственно величину ЭПЭ. Импульсная деформация содержит как термическое удлинение образцов, так и остаточную деформацию.

На рис.11 и 12 показаны 773п________

сводные результаты проведенного эксперимента. Здесь приведены данные отдельно о величине импульсной деформации и отдельно о величине остаточной деформации для обоих из исследованных сплавов.

Видно, что для данной амплитуды актов ЭИО существует некоторая пороговая величина растягивающей нагрузки, после которой появляется резкое возрастание обеих составляющих динамической деформации.

Условно эти пороговые нагрузки обозначены <т', и названы порогом электропластической

5,% 7,6

" 7.47

а=375Н/мм

К

20

40

60

801,сек

а=688 Н/шС

60

80 I, сек

Рис.10. Взаимосвязь между величинами импульсной деформации &„„ и остаточной деформации 8ост.

деформации. На данных рисунках показаны зависимости, построенные по аналитическим выражениям, которые аппроксимируют экспериментальные результаты с точностью 99%. В найденные аппроксимирующие выражения входит экспоненциальный множитель.

На рис. И и 12 видно, что при упруго деформирующих нагрузках (до порогового значения ег',) есть зависимость величины импульсной деформации 81шп от амплитуды актов ЭИО. При этом увеличение остаточной деформации 8Ж„ не зарегистрировано. Это явление связано с возрастающим вкладом термического расширения образца в величину импульсной деформации 5,мп. Кроме того укорочение образца, равное разности между величиной импульсной и остаточной деформаций

V-0 007549 + 2 10"" —

у =0013691 + 1.82 10,e'"s у = 0 052886 + 2 12 10"

тггг

у = 0014643 + 8 1110 у = 0 00525 + 1 17-Ю-1 V = 0 060746 +1 61 10

3)^0 125 250 375 500 675 а, Н/ммЧ ООО а) •о 125 250 375 500 а, Н/мм2 750

«Г

у = 0 014564+ 7 14 10 "

> = 0 00886 + 4 04-10-' е5"5

> = 0013359 + 904 Ю-*.

6) 0 125 250 375 500 675 а, Н/мм 1000 б) 0 125 250 375 500 а, Н/мм3 750

Рис. И.Деформации образца из сплава Рис. 12. Деформации образца из сплава

ВТ20, спровоцированные импульсами тока ОТ4, спровоцированные импульсами тока под действием статических нагрузок: под действием статических нагрузок:

а) импульсная деформация 5ИМП; а) импульсная деформация б,ш„;

б) остаточная деформация Socr- б) остаточная деформация 501Л. °J=700A/mm2,OJ=850A/MM2;°J=1375A/mm2. °J=700A/MM2;OJ=850A/MM2,o J=1375A/MM2.

(Д5=8ш,п-6ост), при плотности импульсов тока 1,375кА/мм2 приблизительно равна 0,3%, что несомненно указывает на термическую природу укорочения образца. Так же по рис.9, 11 и 12 видно, что даже при малой нагрузке, когда образец еще находится в зоне упругости, уже существует некоторая величина остаточной пластической деформации Зжя образца, которая возникла на фоне термического расширения.

Основной вывод по результатам данного эксперимента можно сделать из рис. 11 и 12. Значения порога электропластической деформации сг', тем больше, чем меньше амплитуда импульсов тока. Таким образом данное наблюдение позволяет говорить о том, что энергия импульса электрического тока действует согласно с механической энергией растяжения, то есть провоцирует дополнительное удлинение рабочей области образца. Другими словами, энергия актов ЭИО «помогает» механической энергии в деформировании металла. Доля этой «помощи» пропорциональна энергии акта ЭИО. Отсюда следует, что изменением

величины электрического импульса можно регулировать порог электропластической деформации.

8. Накопленный в результате изложенных экспериментов материал наталкивает на мысль о родственности обнаруженных явлений. В частности, обнаружено подобие термических и деформационных изменений в рассматриваемых сплавах, происходящих вследствие ЭИО. Поэтому была проведена специальная серия опытов, в которых выяснялась причинно-следственная связь между физическими, механическими и структурными изменениями металлов, сопровождающими ЭПЭ. Кроме того, оценивались качественные и количественные соотношения между термическим и электронно-импульсным активированием динамической деформации образцов. Для получения информации о структурных изменениях титановых сплавов в данном эксперименте применялся метод АЭ. Он позволяет наблюдать кинетику процессов по акустической активности материала.

Опыт проводился на предварительно деформированном образце, который растягивали по схеме мягкого нагружения. Во время проведения опыта образец был жестко нагружен выше аПц данных сплавов для заметного проявления в них ЭПЭ. Величина термического расширения сплавов не зависит от наличия предварительной деформации образца и приложенной к нему нагрузки, что было доказано результатами предыдущего опыта. Непосредственно перед ЭИО образец находился в жестко нагруженном состоянии не менее 1мин для протекания спонтанной релаксации внутренних напряжений.

В эксперименте одновременно наблюдались изменения четырех значимых величин: -акта ЭИО;

-удлинения рабочей зоны образца; -повышения температуры поверхности образца; -акустической активности образца.

Для анализа все эти характеристики представлены в одинаковых масштабах времени на рис. 13.

Видно, что импульс тока провоцирует оба эти процесса, но заканчивается много раньше, чем наступает максимум динамического удлинения и температуры поверхности. Так же нужно отметить, что различается динамика нарастания этих двух процессов. Начало возрастания совпадает с протеканием импульса тока, а дальше температура поверхности образца возрастает до своего максимального значения по выраженной экспоненте, тогда как импульсная деформация имеет линейный закон нарастания. Максимальных значений обе эти величины достигают так же в разные моменты времени. Обнаруженные несовпадения вида характеристик доказывают, что удлинение нагруженного образца

1, А

4500 -4000 -3500 -

3000 -

г »0

1500 <000 1

500 ^

«•) "о

, мм

19 -1в -1.7 ■ 1.6 ' 15 ■

Активация /динамической г«» 1 деформации

J___ -

— !—

Х- ^_ 11 | -1

Окончание пластической, деформации

~1—

0^ 05 0.6

импульсного АЭ> Активация

после протекания импульса тока является не только термически активируемым процессом. Так же отмечается акустико-эмиссионная активность металла (рис. 13в), сопровождающая процессы

удлинения и нагрева образца после протекания импульса тока. Данный & ( факт подтверждает наличие нестационарного ' движения дислокационных ансамблей при импульсной деформации образца. Причем начало и заметное ослабление акустической

активности совпадает по времени с процессом

деформирования металла. Данное наблюдение говорит о том, что импульсный электрический ток большой плотности провоцирует начало нестационарного движения дислокаций, характеризуемое появлением остаточной

деформации металла после остывания образца. 9. Заключительная серия опытов в данной работе ставилась с целью экспериментально подтвердить наличие электронно-

дислокационного взаимодействия по наблюдению эффекта Кайзера. Данный эффект проявляется при ступенчатом нагружении

материалов и характеризуется отсутствием акустической эмиссии

материала при повторном нагружении его до предыдущей величины нагрузки. В реальности же нет такой четкой границы между областью акустико-эмиссионного молчания и началом активности АЭ. Экспериментальное подтверждение эффекта Кайзера в исследуемых титановых сплавах показано на рис. 14. В данном эксперименте деформирование образцов проводилось циклически с поцикловым увеличением растягивающей нагрузки. Каждый такой цикл условно назван

Максимум' температуры

поверхности____

образца—

.1 -- 1____! ~

0.4 0 5 О.в 0 7 0.8 ( сек 1

Рис. 13. Актированная импульсом тока (а)

пластическая деформация (б), сопровождающая ее акустическая эмиссия (в) и нагрев поверхности образца (г) после протекания тока.

ступенью нагружения. Максимальная нагрузка была близка к сгПц обеих сплавов. На каждой ступени нагружения растягивающая нагрузка увеличивалась на 20% от максимальной. Так было получено 5 ступеней нагружения в области упругой деформации образцов. Образцы в течение всего эксперимента подвергались только мягкому нагружению. Амплитуда и длительность актов ЭИО оставались постоянными в течение всего эксперимента и составляли соответственно 1,1 к А/мм2 и 0,15мс. Собственно ЭИО представляла собой последовательность 10 актов ЭИО с паузами между ними около 20сек.

В данном эксперименте проводились две серии опытов, которые отличались состоянием образцов во время проведения ЭИО. В первой

1346.

1771

...

2i0 ЗЙО4^0 я, Н/мм-' 751

1572

б) 0 145 265 385 о,Н/ммг 62

Рис. 14. Проявление эффекта Кайзера при ступенчатом нагружении образца из сплава ВТ20 (а) и ОТ4 (б). Показаны

суммарный счет актов АЭ ZN и накопление энергии актов АЭ ЕЕ. На последней ступени нагрузка достигала 100% величины апц.

385 а. Н/мм

Рис. 15. Нарушение эффекта Кайзера в результате применения ЭИО (10 актов плотностью 1,1кА/мм2 и длительностью 0,15мсек) к разгруженным образцам при ступенчатом нагружении сплавов ВТ20 (а) и ОТ4 (б). Показаны суммарный счет актов АЭ 1Ы и накопление энергии актов АЭ £Е. На последней ступени нагрузка достигала 100% величины апц

серии опытов ЭИО применялась к образцам, находящимся в ненагруженном состоянии. Во второй серии опытов напротив, образцы находились под воздействием нагрузки во время действия ЭИО. Результаты первой серии опытов показаны на рис. 14, а второй серии - на рис. 15.

На рис. 14 видно, что в исходном состоянии образцов из обоих титановых сплавов эффекта Кайзера соблюдается с оговоренным допущением об отсутствии четкого разделения границ ступеней нагружения. На рис. 15 показаны результаты применения ЭИО между ступенями нагружения. В результате ЭИО обнаружено нарушение эффекта Кайзера на всех ступенях нагружения, начиная со второй. На рис. 15 видно, что после ЭИО образцы проявляют акустико-эмиссионную активность практически в самом начале любой ступени на1ружения. Это наблюдение подтверждает предположение о влиянии ЭИО на перераспределение полей внутренних напряжений в структуре металлов. Источники АЭ меняют свое энергетическое состояние и начинают проявлять активность сразу при возрастании поля внешнего механического напряжения. Кроме того, изменяется угол наклона кривых суммарного счета 1Ы относительно оси времени, как показано стрелками. Причем область перегиба находится в окрестности точки, соответствующей максимальной растягивающей нагрузке на предыдущей ступени. Отмечаемые перегибы свидетельствуют, что ЭИО ненагруженных образцов вызывает лишь частичное перераспределение дислокационной сетки. Действию ЭИО в данном случае подвержены источники пластического деформирования, которые находятся под действием значительных остаточных внутренних напряжений. Таким образом подтверждено электронно-дислокационное взаимодействие в титановых сплавах ВТ20 и ОТ4 при ЭИО образцов.

Выводы.

1. Обработка титановых сплавов импульсами электрического тока минимальной длительности Юме, полученными при коммутации сетевого напряжения частотой 50Гц, вызывает нагрев поверхности образцов до 500°С при плотности тока в них 500А/мм2. При таких значениях величин температуры и плотности тока нельзя исследовать ЭПЭ ввиду подавляющего преобладания термического эффекта электрического тока.

2. Динамическая деформация металлов, появляющаяся вследствие пропускания импульса электрического тока через образец, находящийся под действием растягивающей нагрузки, состоит из двух составляющих - импульсной и остаточной деформаций. Импульсная деформация включает в себя как термическое расширение металла, так и собственно пластическую (остаточную) деформацию.

3. Существуют пороговые значения растягивающих нагрузок, при которых электропластическая (динамическая) деформация образцов начинает резко возрастать при прочих равных условиях.

4. В области упругого деформирования образцов титановых сплавов остается пластическая деформация вследствие ЭИО при постоянной нагрузке.

5. Отсутствует влияние ЭИО, проводившейся до приложения нагрузки к образцам, на их механические свойства при одноосном квазистатическом растяжении.

6. При тех же исходных условиях изменяется дислокационная микроструктура обработанных образцов, что подтверждается результатами анализа акустико-эмиссионной информации и означает наличие прямого электронно-дислокационного взаимодействия.

7. Подтверждено электронно-дислокационное взаимодействие при ЭИО по результатам нарушения эффекта Кайзера в титановых сплавах ВТ20 и ОТ4 после проведения ЭИО.

8. Отсутствует влияние направления волокон в листовом прокате титановых сплавов на величину ЭПЭ при прочих равных условиях.

9. Возможно применение высокоэнергетичного импульсного электрического тока для интенсификации холодного формообразования давлением деталей из конструкционных титановых сплавов ВТ20 и ОТ4, применяемых в авиастроении, что было определено с позиций экспериментального материаловедения по результатам влияния ЭИО на механические характеристики.

10.Дальнейшее совершенствование электроимпульсных формирователей для ЭИО металлов с целью интенсифицировать холодную штамповку возможно по пути уменьшения длительности импульсов тока и переход к формирователям наносекундных импульсов.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Оригинальный исследовательский комплекс, позволяющий проводить изучение ЭПЭ в различных металлах с возможностью одновременного контроля нескольких информативных параметров экспериментов с применением акустико-эмиссионного метода контроля тонких структурных изменений.

2. Влияние параметров импульсов электрического тока на порог сопротивления пластическому деформированию титановых сплавов ВТ20 и ОТ4.

3. Экспериментальное подтверждение электронно-дислокационного взаимодействия в титановых сплавах ВТ20 и ОТ4, полученное с помощью метода акустической эмиссии

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Семашко H.A., Крупский Р.Ф., Купов A.B., Золотарева C.B., Муравьев В.И. Акустическая эмиссия при одноосном растяжении плоских образцов из титанового сплава ВТ20 в состоянии поставки и после электроимпульсной обработки. // Труды 1-й Евразийской научно-практической конференции «Прочность неоднородных структур», Москва, 2002г, с.69.

2. Н.А.Семашко, Р.Ф.Крупский, Купов A.B., И.Н.Черных. Акустико-эмиссионные исследования электронно-пластического эффекта титановых сплавов ВТ20 и ОТ4. // III Международная конференция "Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений" (MPFP) на базе 41 Международного семинара "Актуальные проблемы прочности", Тамбов, 2003.

3. Н.А.Семашко, Р.Ф.Крупский, Купов A.B., И.Н.Черных. Влияние электроимпульсной обработки на скорость счета акустической эмиссии. // III Международная конференция "Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений" (MPFP) на базе 41 Международного семинара "Актуальные проблемы прочности", Тамбов, 2003.

4. Н.А.Семашко, Р.Ф.Крупский, Купов A.B., И.Н.Черных. Электроимпульсная интенсификация формообразования деталей из титановых сплавов. // III Международная конференция "Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений" (MPFP) на базе 41 Международного семинара "Актуальные проблемы прочности", Тамбов, 2003.

5. Н.А.Семашко, Р.Ф.Крупский, Купов A.B., Шпорт В.И. Температурные и деформационные изменения при электроимпульсном воздействии на образцы из титанового сплава ВТ20. // Теплофизика, 2003г., (в печати).

6. Н.А.Семашко, Р.Ф.Крупский, Купов A.B., Муравьев В.И. Акустикоэмиссионный контроль пластического деформирования титанового сплава ОТ4 при воздействии импульсов электрического тока большой плотности. // Сборник научных трудов сотрудников ФГУП КнААПО и КнАГТУ «Роль науки, новой техники и технологии в экономическом развитии регионов», вып.2, Хабаровск, 2003г., с.117-127.

7. Н.А.Семашко, Р.Ф.Крупский, А.В.Купов. Экспериментальное подтверждение перестройки дислокационной структуры титанового сплава ОТ4 вследствие электроимпульсного воздействия. II Доклады АН РФ, Москва, 2003г., (в печати).

8. Н.А.Семашко, Р.Ф.Крупский, А.В.Купов. Особенности деформирования титановых сплавов ВТ20 и ОТ4 при импульсном

воздействии электрического тока большой плотности на образцы, находящиеся под статической нагрузкой. // «Металлы» ДАН РФ, Москва, 2003г., (в печати).

9. Semashko N., Krupsky R., Muraviev. V., Kupov A., Chernykh I. Plastic deformation of Titan-based alloys VT20 and OT4 at electropulse influence. // Abstracts of International Workshop "Mesomechanics: fundamentals and applications", Tomsk, Russia, August 18-20, 2003, p.135-136.

10.Н.А.Семашко, Р.Ф.Крупский, В.И.Муравьев, А.В.Купов, И.Н.Черных. Эффект кайзера и его нарушение вследствие электроимпульсного воздействия в титановых сплавах ВТ20 и ОТ4. // VII Российско-Китайский симпозиум «Новые материалы и технологии», 13-18 сентября 2003г., Россия, Агой, Краснодарский кр.,с. 108-109.

11 .Н.А.Семашко, Р.Ф.Крупский, В.И.Муравьев, А.В.Купов, ИЛ5.Черных. Изменения в акустическом портрете титанового сплава ОТ4 после электроимпульсной обработки. // VII Российско-китайский симпозиум «Новые материалы и технологии», 13-18 сентября 2003г., Россия, Агой, Краснодарский кр., с. 105-107.

Подписано в печать 10.09.03. Формат 60x84 1/16. Бумага писчая. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,86 Уч.-изд. л. 1,7 Тираж 100 экз. Заказ 17347 Полиграфическая лаборатория ГОУВПО «Комсомольский на Амуре Государственный технический университет». 601013, Комсомольск-на-Амуре», пр. Ленина 27.

^одzA

TUßz

p 14 6 5 2

i

Глава 1. Обзор научно-технической литературы по вопросу о воздействии импульсного электрического тока на металлы

Глава 2. Титановые сплавы ВТ20 и 0Т4 в промышленности

2.1. Общая характеристика и применение в промышленности исследуемых титановых сплавов

2.2. Способы изменения механических свойств металлов

2.3. Интенсификация процессов формообразования

2.4. Применение эффекта электропластичности

2.5. Предварительные выводы

Глава 3. Экспериментальная установка

3.1. Нагружаюгцее устройство

3.2. Оборудование для проведения ЭИО

3.2.1. Схемы формирования импульсов тока

3.2.2. Конструкция токоведущих деталей

3.3. Комплекс регистрации и обработки данных

3.3.1. Аппаратура регистрации механических характеристик

3.3.2. Акустический тракт

3.3.3. Регистрация температуры образцов

3.3.4. Регистрации параметров импульсов тока

3.3.5. Калибровочные эксперименты

3.3.6. Обработка полученных данных

3.4. Экспериментальные образцы

Глава 4. Планирование и проведение экспериментов, анализ ре

В первой главе приведён обзор научно-технической литературы по исследованию влияния ЭИО на физико-механические свойства металлов на сегодняшний день, по методам исследования процессов, происходящих при ЭИО; по методам исследования эффектов от ЭИО.

Во второй главе дана общая характеристика и область применения рассматриваемых в рамках работы титановых сплавов, приведены существующие способы интенсификации формоизменения заготовок из конструкционных металлов и сплавов, намечены задачи исследования.

В третьей главе описывается экспериментальная установка, оборудование и оснастка для проведения исследований.

В четвёртой главе описаны условия и параметры проведения экспериментов и полученные результаты исследования, приводится анализ результатов экспериментов и выводы по проделанной работе.

Содержание

Введение 7 Глава 1. Обзор научно-технической литературы по вопросу о воздействии импульсного электрического тока на металлы. 10

Глава 2. Титановые сплавы ВТ20 и ОТ4 в промышленности. 17

2.1. Общая характеристика и применение в промышленности исследуемых титановых сплавов. 17

2.2. Способы изменения механических свойств металлов. 19

2.3. Интенсификация процессов формообразования. 22

2.4. Применение эффекта электропластичности. 25

2.5. Предварительные выводы. 26 Глава 3. Экспериментальная установка. 28

3.1. Нагружающее устройство. 29

3.2. Оборудование для проведения ЭИО. 32

3.2.1. Схемы формирования импульсов тока. 32

3.2.2. Конструкция токоведущих деталей. 43

3.3. Комплекс регистрации и обработки данных. 44

3.3.1. Аппаратура регистрации механических характеристик. 44

3.3.2. Акустический тракт. 46

3.3.3. Регистрация температуры образцов. 48

3.3.4. Регистрации параметров импульсов тока. 50

3.3.5. Калибровочные эксперименты. 50

3.3.6. Обработка полученных данных. 53

3.4. Экспериментальные образцы. 53 Глава 4. Планирование и проведение экспериментов, анализ результатов и выводы по работе. 55 4.1. Комплексные механические характеристики образцов из титановых сплавов ВТ20 и ОТ4 и их акустический образ. 56

4.2. Влияние электроимпульсной обработки на изменение интегральной температуры образцов. 66

4.3. Влияние предварительной ЭИО на механические и акустические характеристики титановых сплавов. 73

4.4. Изменения механических свойств образцов при их деформировании с одновременным применением периодической ЭИО. 95

4.5. Исследование возможностей применения ЭПЭ для релаксации упругих напряжений при осаживании го-рячештампованных деталей. 102

4.6. Релаксация внутренних напряжений в образцах, вызванная применением к ним ЭИО. 115

4.7. Удлинение образцов в результате действия ЭИО в зависимости от величины актов ЭИО. 124

4.8. Причинно-следственная связь эффектов, сопровождающих ЭИО. 132

4.9. Оценка характера структурных изменений, происходящих при ЭИО с применением метода АЭ 139

4.10. Микроструктурный анализ изменений, происходящих в образцах титановых сплавов ВТ20 и ОТ4 при электроконтактном нагреве и ЭИО. 153

4.11. Выводы по работе. 156 Приложения 157 Библиографический список 185

Введение

Начиная с 1950-х годов в авиационной промышленности нашел применение титан, сплавы которого вскоре получили широкое распространение в авиационной промышленности и других отраслях народного хозяйства. Почти 50 последних лет характеризуются продолжающимся ростом значения титана, как важного конструкционного металла современного машиностроения. В нашей стране целенаправленно проводятся работы по совершенствованию технологических процессов производства титановых полуфабрикатов. Титан принадлежит к числу перспективных металлов и является, вероятно, последним дополнением к сравнительно небольшой группе крупнотоннажных конструкционных металлов [1,3].

Благодаря расширению области применения титановых сплавов и многолетнему опыту по созданию из них прочных, легких и надежных авиационных конструкций, они нашли достойное применение в новых поколениях самолетов [2-4, 17]. Из титановых сплавов стали изготовлять не только обшивку и набор, но и наиболее крупные и тяжело нагруженные детали военных и пассажирских самолетов. Хорошим примером является балка главного шасси самолета Боинг 747, имеющая длину около 12 м [1]. Быстро возрастает применение титана и его сплавов для изготовления коррозионно-стойкой арматуры и оборудования в различных отраслях промышленности, особенно в металлургии. Непрерывно выявляются новые перспективные области применения этого металла. Основной стимул применения титана в авиации, судостроении и двигателестроении - его высокая удельная прочность в широком интервале рабочих температур [17]. Высокопрочные титановые сплавы по абсолютной прочности уступают высокопрочным сталям, но вследствие небольшой плотности титана их удельная прочность оказывается выше, чем у максимально прочных сталей. Обычно титановые сплавы заменяют сталь там, где необходимо уменьшить массу конструкции, и алюминий - при работе с повышенными температурами. Сравнительные характеристики сплавов приведены в таблице 1.

Таблица 1. Сравнительные характеристики титановых сплавов

Параметр Сплавы

Титана Алюминия Сталь

Плотность, кг/м 4,5 2,7 7,8

Температура плавления, °С 1730 660 1530

Предел прочности, ГПа 0,8-1,6 0,42 - 0,52 0,6- 1,8

Относительное удлинение, % 6-20 0,6 - 23 9-12

Коэф. термического расширения, х106 8 23,1 11,7

Теплопроводность, кал/см-с 0,036 0,52 0,19

Теплоёмкость, кал/г-град 0,126 0,214 0,107

Удельное электросопротивление, мкОм-см 55 2,5 8,7

Традиционные способы изготовления деталей из титановых сплавов обладают низкой эффективностью в силу присущих им технологических свойств: узкого диапазона пластического деформирования, низкой пластичности при комнатной температуре, высоких остаточных напряжений. Поэтому возникают задачи влияния на механические свойства, в частности для увеличения пластичности при проведении операций обработки давлением. Традиционно эти задачи решались применением термической обработки для различных сплавов, в том числе и чёрных, и даёт неплохой результат. Однако восстановление ресурса пластичности происходит лишь на 20-40% [9, 23], что для существующих технологий уже мало. Кроме того при температурах более 300°С на титановых сплавах образуется хрупкий газонасыщенный слой, который резко снижает технологические свойства сплава [1, 2, 4 и др.]. Поэтому термообработка проводится в инертных средах, либо после обработки проводится «отбеливание» - удаление полученного слоя, что связано с дополнительными затратами средств, времени и труда.

Однако существует альтернативная обработка электрическим током, позволяющая интенсифицировать процесс обработки и дающая гораздо более высокие результаты - повышение пластичности более чем в 3 раза по отношению к термообработке [23, 24]. Кроме того, подобная обработка, в зависимости от количества введенной энергии, позволяет упрочнять, повышать коррозийную стойкость, изменять анизотропию, уменьшать остаточные напряжения и снимать пружинение, залечивать дефекты структуры, повышать термодинамическую стабильность и повышать выносливость без разогрева заготовки и за малые промежутки времени [20].

Не смотря на известные эффекты электрообработки и при очевидной актуальности их исследования, многие вопросы остаются открытыми. Так, например, не выяснен определяющий параметр импульсов тока (его плотность, амплитуда, длительность, полярность, скорость нарастания и т.д.), не исследован вопрос об эффективности формы тока, режимов обработки и ряд других факторов.

Данная работа посвящена разностороннему исследованию эффектов, сопровождающих электрообработку. В работе приводятся экспериментальные данные и гипотезы, объясняющие влияние факторов и параметров на эффект электрообработки, а также представлены найденные оптимальные режимы и рекомендации по их практическому применению. Для исследования были выбраны титановые сплавы ВТ20 и ОТ4, как сплавы, широко применяемые в конструкциях современных боевых самолетов.

4.11. Выводы по работе.

1. Воздействие импульсного электрического тока на предварительно нагруженный образец приводит к его деформации, включающей две составляющих: термическое расширение металла и его пластическую деформацию.

2. Существуют пороговые значения растягивающих нагрузок, при которых электропластическая (динамическая) деформация образцов начинает резко возрастать при прочих равных условиях.

3. Предварительная ЭИО не приводит к существенному изменению прочностных и пластических свойств образцов при одноосном квазистатическом растяжении.

4. Акустико-эмиссионные исследования одноосно деформируемых образцов после ЭИО указывают на наличие электронно-дислокационного взаимодействия в исследуемых сплавах.

5. Совмещение механической деформации с высокоэнергетичным электроимпульсным воздействием на исследуемые сплавы позволяет интенсифицировать формообразование деталей давлением при температурах поверхности материалов, не вызывающих активного газонасыщения титановых сплавов.

6. Дальнейшее совершенствование электроимпульсных формирователей для ЭИО металлов с целью интенсифицировать холодную штамповку возможно по пути уменьшения длительности импульсов тока и переход к формирователям наносекундных импульсов.

1. Интенсификация формообразования деталей из трубчатых заготовок. / Марьин Б.Н., Иванов Ю.Л., Сапожников В.М. и др. Под общ. ред. Марьина Б.Н., Иванова Ю.Л., Сапожникова В.М. и др. -М.: Машиностроение, 1996.-176с.

2. Соколов Л.Н., Андрусенко А.И., Воронцов А.Н., Ефимов В.Н., КузинА.Н. «Вытяжка деталей с локальным электроимпульсным разупрочнением заготовок». Кузнечно-штамповочное производство 1985, №1.

3. Климов K.M. «Электростимулированная прокатка новый метод получения материалов и изделий». Перспективные материалы 1997, №6.

4. Попов О.В., Власенков C.B., Вепрев A.A., Савченко E.H., Танненберг Д.Ю., Станкой А.Г. «Интенсификация листовой штамповки электроимпульсной обработкой металлов и сплавов». Проблемы машиностроения и надежности машин 1994, №2.

5. Попов О.В., Власенков C.B., Танненберг Д.Ю., Вепрев A.A., Станкой А.Г. «Эффективность электроимпульсной интенсификации (ЭИИ) операций листовой штамповки». Кузнечно-штамповочное производство 1994, №7.

6. Попов О.В., Колесников Н.П., Шабрин А.Н., Медведев Б.А. «Перспективы восстановления ресурса деталей, работающих прициклическом нагружении, воздействием импульсного электрического тока». Авиационная промышленность 1988, №11.

7. Климов K.M., Новиков И.И. «Действие импульсов электрического тока на процесс растяжения тонкйх металлических проволок». Известия АН СССР. Металлы. 1983, №3.

8. Климов K.M., Новиков И.И. «О влиянии параметров аппаратуры на величину регистрируемого «электроннопластического эффекта в металлах». Известия АН СССР. Металлы. 1987, №1.

9. Безбородко Л.Г. «Влияние переменного тока на прочность стали при циклическом нагружении растяжением-сжатием и кручением». Проблемы прочности 1985, №6.

10. Климов K.M., Новиков И.И. «К вопросу об «электроннопластическом эффекте». Проблемы прочности 1984, №2.

11. Климов K.M., Новиков И.И. «К статье O.A. Троицкого «Электроннопластический эффект в металлах». Проблемы прочности 1984, №2.

12. Климов K.M., Бурханов Ю.С., Новиков И.И. «Влияние электрического тока высокой плотности на процесс пластического деформирования алюминия». Проблемы прочности 1985, №6.

13. Альтгаузен А.П. Применение электронагрева и повышение его эффективности-М.: Энергоатомиздат, 1987.

14. Иванов И.И., Равдоник B.C. «Электротехника: Учеб. пособие для не электротехн. спец. вузов». -М.: Высш. шк., 1984. 375с.

15. Спицын В И, Троицкий О А. «Электропластическая деформация металлов». -М.: Наука, 1985.

16. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук Макаровой Е.А.// Комсомольск-на-Амуре, КнАГТУ, 2000.

17. Кравченко В.Я. «Воздействие направленного потока электронов на движущиеся дислокации». Журн. эксперим. и теорет. физики, 1966, т.51, с 1676-1681.

18. Оценка влияния электроимпульсной обработки на механические свойства титановых сплавов / Отчёт по НИР №12-В, М., МАТИ, 1992 г., 37 стр.

19. Спицын В.И., Троицкий O.A. «Электроимпульсная обработка металлов». —М.: Атомиздат, 1989. -162с.

20. Предводителев A.A., Троицкий O.A. «Дислокации и прочие дефекты в гексагональных металлах». -М.: Атомиздат, 1973. -198с.

21. Троицкий O.A., Розно А.Г. «Электропластическая деформация металла». ФТТ, 1970, т. 12, с 203 210.

22. Троицкий O.A. «Электропластический эффект». Письма в ЖЭТФ, 1969, № 10.

23. Троицкий O.A. «Об особенностях пластической деформации металла при пропускании через образец электрического тока». Проблемы прочности 1975, №7.

24. Троицкий O.A., Розно А.Г. «Электропластический эффект в металлах». ФТТ, 1970, т. 12, № 1.

25. Троицкий O.A., Спицын В.И. «Исследование электропластической деформации металла методом релаксации напряжения и ползучести». ДАН СССР, 1976, Т.226, № 6.

26. Троицкий O.A., Колымбетов П.У. «Зависимость электронно-пластического эффекта в цинке от приложенных механических напряжений». Изв. АН СССР, Сер. металлы, 1981, №3, с. 85 87.

27. Varma S., Coruwell L. «The electroplastic effect in aluminium». Scr. met., 1979, v. 13, p. 733 -738.

28. Meyers M., Comment on «The electroplastic effect in aluminium», Ser. met., 1980, v. 14, p. 1033 1034.

29. Сташенко В.И., Троицкий O.A. «Влияние частоты импульсного тока и внешнего механического напряжения на скорость ползучести кристаллов». ФММ, 1982, т. 53, с. 180 184.

30. Троицкий O.A., Моисеенко М.М. «К вопросу о скоростной зависимости электронно-пластического эффекта». Изв. АН СССР, Сер. металлы, 1984, № 4, с. 144 146.

31. Лебедев В.П., Хоткевич В.И. «Влияние импульсов электрического тока на низкотемпературную деформацию алюминия». ФММ, 1982, т. 54, с. 353 -360.

32. Okazaki К., Kagawa М., Conrad Н. «А Study of the electroplastic effect in metals». Scr. met., 1978, v. 12, p. 1063 1080.

33. Троицкий O.A., Спицын В.И., Сташенко В.И. «Влияние основных параметров тока на величину электронно-пластического эффекта». Докл. АН СССР, 1981, т. 256, с. 1134- 1137.

34. Сташенко В.И., Троицкий O.A. «Влияние формы и режимов прохождения тока на пластическую деформацию кристаллов цинка». Докл. АН СССР, т. 267, с. 658 642.

35. Троицкий O.A., Рощупкин A.M., Сташенко В.И. и др. «Исследование прямого действия тока на пластическую деформацию металла». ФММ, 1984, т. 67, с. 524 528.

36. Троицкий O.A., Сташенко В.И. «Исследование электропластической деформации металла методом релаксации напряжений». ФММ, 1979, т. 47, с. 180- 187.

37. Троицкий O.A., Спицын В.И., Сташенко В.И. «Влияние электрического тока на релаксацию напряжений в кристаллах цинка, кадмия и свинца». Докл. АН СССР, 1978, т. 241, с. 349 353.

38. Троицкий O.A., Калымбетов П. У. «Зависимость электронно-пластического эффекта в цинке от длительности отдельных импульсов». ФММ, 1981, т. 51, с. 1058 1061.

39. Троицкий O.A., Сташенко В.И., Спицын В.И. «Влияние длительности импульсов тока на скорость ползучести кристаллов цинка». Изв. АН СССР, Сер. металлы, 1982, № 1, с. 164 168.

40. Троицкий O.A., Спицын В.И., Калымбетов П.У. «Электронно-пластический эффект на встречных импульсах». Докл. АН СССР, 1980, т. 253, с. 96- 100.

41. Зуев J1.B., Громов В.Е., Курилов В.Ф. и др. «Подвижность дислокаций в монокристаллах цинка под действием импульсного тока». Докл. АН СССР, 1978, т. 239, с. 84 87.

42. Троицкий O.A. «Исследование электропластической деформации металла». Проблемы, прочности, 1976, № 12, с. 88-93.

43. Попов О.В., Колесников Н.П., Шабрин А.Н., Медведев Б.А. «Перспективы восстановления ресурса деталей, работающих при циклическом нагружении, воздействием импульсного электрического тока». Авиационная промышленность 1988, №11.

44. Баранов Ю.В. «Влияние электромагнитных полей на пластичность и прочность металлов и сплавов». Автореф. дис. д.т.н., Воронеж, 1993, 32 стр.

45. Беклемешев H.H. «Пластичность и прочность механических материалов при импульсном воздействии высокоэнергетического электромагнитного поля». Автореф. дис. д. физ.-мат. н., М., ИМАШ АН СССР, 1986, 89 стр.

46. Попов О.В., Колесников Н.П., Шабрин А.Н., Медведев Б.А. «Перспективы восстановления ресурсов деталей, работающих при циклическом нагружении, воздействием импульсного электрического тока». Авиационная промышленность, 1988, №11.

47. Спицын В.И., Троицкий O.A., Рыжков В.Г., Козырев A.C. «Однофильерное электропластическое волочение тончайшей медной проволоки». Докл. АН СССР, 1976, т.231, с.402 404.

48. Бровман М.И., Римен В.Х. «Исследование процесса электропрокатки металлов». Изв. вузов, Сер. чёрная металлургия, Обработка металлов давлением, 1976, № 4, с.90 93.

49. Климов K.M., Новиков И.И. «Электропластическая прокатка проволок в ленту микронных сечений из вольфрама и его сплавов с рением». Изв. АН СССР, Сер. металлы, 1975, № 4, с. 143 145.

50. Климов K.M., Новиков И.И., Шнырёв Г.Д., Исаев A.B. «Использование эффекта электропластичности для плющения проводки». Приборы и системы управления, 1976, № 10, с.50 53.

51. Попов О.В., Вепрев A.A. и др. «Интенсификация процессов штамповки с воздействием импульсного электрического тока». Авиационная промышленность, 1992, № 7.

52. Попов О.В., Власенков C.B. и др. «Эффективность электроимпульсной интенсификации операций листовой штамповки». Кузнечно-штамповочное производство, 1994, № 7.

53. Попов О.В. «Мероприятия по подготовке к определению и методика определения энергетических параметров при интенсификации технологических операций мощными импульсами тока взамен электроконтактного нагрева». -М.: МАТИ, 1995.

54. Попов О.В., Танненберг Д.Ю., Власенков C.B. и др. «Влияние обработки импульсным электрическим током на прочностные и пластические свойства титановых сплавов». Кузнечно-штамповочное производство, 1994, № 7.

55. Андрусенко А.И. «Разработка и применение процессов электроимпульсного разупрочнения углеродистых сталей и сплавов цветных металлов в операциях холодной листовой штамповки» Дис, к.т.н., М., МАТИ, 1994, 147 стр.

56. A.c. 488661 (СССР), Способ интенсификации операций листовой штамповки, Попов О.В., Власенков C.B., Горский А.Е. и др., Опубл. в БИ, 1990 г., №21.

57. Попов О.В., Власенков С.В., Танненберг Д.Ю. «Перспективы использования ЭИВ для интенсификации операций листовой штамповки, М.,ЦРДЗ, 1993.

58. Кравченко В.Я. «Воздействие направленного потока электронов на движущиеся дислокации». ЖЭТФ, 1966, т. 51, с. 1676- 1681.

59. Фикс В.Б. «Ионная проводимость в металлах и полупроводниках». -М.: Наука, 1969, 295 стр.

60. Фикс В.Б. «Увлечение и торможение подвижных дефектов в металлах электронами проводимости. Роль закона дисперсии электронов». ЖЭТФ, 1981, т.80, с.1539- 1542.

61. Фикс В.Б. «О взаимодействии электронов проводимости с одиночными дислокациями в металлах». ЖЭТФ, 1981, с.2313 2318.

62. Троицкий O.A. «Изменение структурно-чувствительных свойств металлов под действием электрического и электронного воздействия». Автореф. дис. д.т.н., М., 1986, 38 стр.

63. Спицын В.И., Троицкий O.A. «Электропластический эффект в металлах». Вестник АН СССР, 1974, № 11, с. 10 14.

64. Спицын В.И., Троицкий О.А. «Исследование электронного воздействия на пластическую деформацию металла». Металлофизика, 1974, т.51, с.18 26.

65. Рощупкин A.M., Спицын В.И., Троицкий О.А. и др. «Развитие концепции о действии тока высокой плотности на пластическую деформацию металлов». ДАН СССР, 1986, т.286, № 3, с.633 636.

66. Кирьянов Н.Е., Троицкий О.А., Клевцур С.А. «Электропластическая деформация металлов». Проблемы прочности, 1983, №5.

67. Троицкий О.А., Спицын В.И. «Электропластическая и радиационно-пластическая деформация металла». Докл. АН СССР, 1973, т.210, с. 1388 -1391.

68. Бойко Ю.И., Гегузин Я.Е., Клинчук Ю.И. «Экспериментальное обнаружение увлечения дислокаций электронным ветром в металлах». Письма в ЖЭТФ, 1979, т.30, с. 168 170.

69. Климов К.М., Новиков И.И. «О новых возможностях пластического деформирования металлов». В кн.-«Пластическая деформация лёгких и специальных сплавов», М.: Металлургия, 1978, Труды ВИЛС, № 1.

70. Веглинская С.В., Карнюхин Ю.В. «К теории залечивания поры в металле под действием электрического тока». ФММ, 1976, т.41.

71. Финкель В.М., Головин Ю.Н., Слетков А.А. «О возможности торможения быстрых трещин электрическим током». ДАН СССР, 1976, т.227.

72. Финкель В.М., Иванов В.М., Головин Ю.Н. «Залечивание трещин в металле скрещенными электрическим и магнитным полями». Проблемы прочности, 1973, № 4.

73. Компин С.Н., Бенгус В.З., Старцев В.И. «О роли процесса зарождения дислокаций при двойниковании кальцита». ФТТ, 1965, т.7(1), с.127- 131.

74. A.Granato. «Dislocation inertial model for the increased plasticity of the superconducting state». Phys. rev. lett., 1971, v.27,p.660 664.

75. Нацик В.Д. «Теория разупрочнения металлов при сверхпроводящем переходе». ЖЭТФ, 1971, т.61, с.2540 2553.

76. А. Ивенс, Р.Роулингс. «Термически активированная деформация кристаллических материалов». В кн. «Термически активируемые процессы в кристаллах», -М.: Мир, 1973, с. 172 206.

77. Гринберг Б.Г., Иващенко Т.М. «Лабораторный практикум по металловедению и термической обработке». -М.: Высшая школа, 1968, 410 стр.

78. Колачёв Б.А., Ливанов В.А., Елагин В.И. «Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов». -М.: Металлургия, 1972,410 стр.

79. Лахтин Ю.М. «Металловедение и термическая обработка металлов». -М.: Металлургия, 1977, 406 стр.

80. Бернштейн М.Л. «Термомеханическая обработка металлов и сплавов». -М.: Металлургия, 1968, т.1 586 стр., т.2 - 575 стр.

81. Микевич А.Н. «Химико-термическая обработка металлов и сплавов». -М.: Машиностроение, 1965, 491 стр.

82. Козловский И.С. «Химико-термическая обработка шестерён». -М.: Машиностроение, 1970, 232 стр.

83. Лахтин Ю.М., Коган Я. Д. «Азотирование стали». -М.: Машиностроение, 1976, 256 стр.

84. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. «Материаловедение». -М.: Машиностроение, 1980, 493 стр.

85. Гуляев А.П. «Металловедение». -М.: Металлургия, 1986, 544с.100. «Современные композиционные материалы». Пер. с англ. Под ред. Л.Браутмана и Р.Крока. -М.: Мир, 1970, т.1, 672 стр.

86. Новиков И.И. «Дефекты кристаллического строения металлов». -М.: Металлургия, 1975, 207 стр.102. «Теория пластических деформаций металлов». Под ред. Уиксова Е.П., Овчинникова А.Г. -М.: Машиностроение, 1983, 598 стр.

87. Аверкиев Ю.А., Аверкиев А.Ю. «Технология холодной штамповки». -М.: Машиностроение, 1989, 304 стр.

88. Зубцов М.Е. «Листовая штамповка». -Л.: Машиностроение, 1980, 432стр.105. «Ковка и штамповка». Справочник под ред. Семёнова Е.И. и др. -М.: Машиностроение, 1986, т.1 568 стр., т.4 - 544 стр.

89. Ершов В.И. и др. «Совершенствование формоизменяющих операций листовой штамповки». -М.: Машиностроение, 1990, 312 стр.

90. Богоявленский К.Н. и др. «Изготовление сложных деталей». -Л.: Машиностроение, 1979, 216 стр.

91. А. с. 897345 (СССР). «Устройство для раздачи труб с нагревом». Глазков В.И., Ершов В.И., Каширин М.Ф., Ковалёв А.Д. Опублик. в Б.И., 1982, №2.

92. Мансуров A.M. «Технология горячей штамповки». -М.: Машиностроение, 1971, 350 стр.

93. Романовский В.П. «Справочник по холодной штамповке». -Л.: Машиностроение, 1979, 520 стр.111. «Интенсификация технологических процессов формообразования деталей из труб». Под ред. Сапожникова В.М. -М.: Машиностроение, 1995, 176 стр.

94. Валиев С.А. «Комбинированная глубокая вытяжка листовых материалов». -М.: Машиностроение, 1973, 176 стр.113. «Прогрессивные технологические процессы холодной штамповки». Под ред. Овчинникова А.Г. -М.: Машиностроение, 1985, 184 стр.

95. Андрианов А.И. «Прогрессивные методы технологии машиностроения». ~М.: Машиностроение, 1975, 120 стр.

96. Могильный Н.И. «Ротационная вытяжка оболочковых деталей на станках». -М.: Машиностроение, 1983, 192 стр.116. «Высокоскоростная деформация металлов». Под ред. Беляева В.И. -Минск: Наука и техника, 1976, 222 стр.

97. Крунин A.B. и др. «Обработка металлов взрывом». -М.: Металлургия, 1991, 496 стр.

98. Пихтовников Р.В., Завьялова В.И. «Штамповка листового металла взрывом». -М.: Машиностроение, 1964, 171 стр.

99. Степанов В.Г., Шавров И.А. «Высокоэнергетические импульсные методы обработки металлов». -JL: Машиностроение, 1975, 280 стр.

100. Белый И.В., Ферник С.М., Хименко JI.T. «Справочник по магнитоимпульсной обработке металлов». -Харьков: Вышейша школа, 1977,168 стр.

101. Глущенков В.А. «Применение магнитоимпульсной обработки в современном машиностроении». -Пермь, 1980, 290 стр.

102. Кидин И.Н. «Физические основы электротермической обработки металлов и сплавов». -М.: Металлургия, 1969, 375 стр.

103. Тепеняковский К.З. «Упрочнение деталей машин поверхностной закалкой при индукционном нагреве». -М.: Машиностроение, 1972, 287 стр.

104. А. с. 1106076 (СССР). «Устройство к прессу для электроконтактного нагрева заготовок». Золотов М.А. Опублик. в Б. И., 1992, № 8.

105. Коврев Г.С. «Электроконтактный нагрев при обработке цветных металлов». -М.: Машиностроение, 1985, 311 стр.

106. Романов Д.И. «Электроконтактный нагрев металлов». -М.: Машиностроение, 1988, 166 стр.

107. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук Башкова О.В.// Комсомольск-на-Амуре, КнАГТУ, 1999.

108. Колачев Б.А., Ливанов В.А, Буханова A.A. «Механические свойства титана и его сплавов». -М.: Металлургия, 1974, 544с.

109. Jessen Е.С., Spanheimer Н., Deherrera A.J. «Prediction of composite pressure vessel performance by application of the Kaiser effect in acoustic emission». -ASME Paper H300-12-2-037. 1975.

110. Грешников В.А., Дробот Ю.Б. «Акустическая эмиссия. Применение для испытаний материалов и изделий». -М.: Изд-во стандартов, 1976. -272стр.

111. H.A. Семашко, В.И. Шпорт, Б.Н. Марьин и др. «Акустическая эмиссия в экспериментальном материаловедении». Под общей ред. д-ра техн. наук, проф. H.A. Семашко, канд. техн. наук В.И. Шпорта. -М.Машиностроение, 2002, 240 стр. ил.

112. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук Физулакова P.A.// Комсомольск-на-Амуре, КнАГТУ, 2001.

113. Макаров К.А. Гибка профилей с растяжением с применением электроконтактного нагрева. Кузнечно-штамповочное производство, 1999, №1.

114. Диссертация на соискание ученой степени докт. техн. наук Муравьева В.И.// Благовещенск, 1999.

115. Захарова М.И. Атомно-кристаллическая структура и свойства металлов и сплавов. М.: МГУ. 1972. - 215 с.

116. Borchers Н., Tensi Н.-М. Eine verbesserte piezoelektrishe Methode zur Untersuchung von Vorgangen in Metallen bei mechanischer Beanspruchung und bei Phasenanderung. «Z. Metallkunde», 1960, B. 51, H. 4 S.212-218.

117. Borchers H., Tensi H.-M. Piesoelektrische Impulsmessungen warend der mechanischen Beanspruchung von AlMg 3 und AI 99. -«Z. Metallkunde», 1962, Bd. 53, H. 10, S. 692-695.

118. Софронов Ю.Д. К вопросу о статической усталости металлов. -В кн.: «Труды КАИ», вып. 16, Казань, 1959, стр. 121-132.

119. Франюк В.А. О механическом гистерезисе. -В сб.: «Исследования по физике металлов и неразрушающим методам контроля». Минск, «Наука и техника», 1968, стр. 23-28.

120. Зуев Л.Б. Электрические поля и пластичность металлов. -Соросовский образовательный журнал, 1998, №9, с.92-95.0е)» Л О 2003 г.1. АКТ О ВНЕДРЕНИИ

121. Работы по теме «Влияние режимов электроимпульсной обработки листовых заготовок из титановых сплавов на величину электропластической деформации и изменения акустико-эмиссионных свойств обрабатываемых металлов».

122. Научный руководитель Начальник НПО

123. Ответственный исполнитель к.т.н., доцент1. Начальник цеха №15,1. Исполнитель

124. КнАГТУ», профессор Евстигнеев А.И.2003г.

125. АКТ О ВНЕДРЕНИИ В учебный процесс работы по теме «Кинетика структурных изменений в конструкционных титановых сплавах при их деформации с использованием импульсного электрического тока».

126. Зав. кафедрой МТНМ, д.т.н., профессор1. В.А.Ким