автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Обоснование влияния структурообразующих факторов и условий нагружения на усталостную долговечность и механизм разрушения алюминиевых сплавов

На правах рукохшси

Фролова Олеся Александровна

ОБОСНОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СТРУКТУРООБРАЗУЮЩИХ ФАКТОРОВ И УСЛОВИЙ НАГРУЖЕНИЯ НА УСТАЛОСТНУЮ ДОЛГОВЕЧНОСТЬ И МЕХАНИЗМ РАЗРУШЕНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

05.16.01 - Металловедение и термическая обработка металлов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Оренбург 2006

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет»

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Клевцов Геннадий Всеволодович

Официальные оппоненты:

Ведущая организация

доктор технических наук, профессор Смирнов Михаил Анатольевич;

доктор технических наук, профессор Муратов Владимир Сергеевич

Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет)

Защита состоится Л 2006 года в // ' часов на заседании диссер-

тационного совета Д 212.181.02 при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Оренбургский государственный уштерсигет» но адресу: 460018, г. Оренбург, пр. Победы, 13, ауд. 6205.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Оренбургского государственного университета.

Автореферат разослан ¿3 асГлё/Ц) 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Ы

В,И, Рассоха

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Разработка новой техники, отличающейся малым весом и материалоемкостью, требует широкого использования легких высокопрочных металлических материалов, совершенствования технологии изготовления и упрочнения изделий, а также разработки методов оценки их надежности и качества в условиях, приближенных к эксплуатационным.

Поскольку большинство конструкций и деталей машин из алюминиевых сплавов подвержены знакопеременным и сжимающим циклическим нагрузкам, необходимо изучить механизмы усталостного разрушения при данных циклах нагружения, в том числе и формирование пластических зон у вершины усталостной трещины. Пластические зоны, являясь своего рода связующим звеном между структурой и механическими свойствами материала, отражают особенности его поведения в конкретных условиях нагружения и являются наиболее достоверным критерием оценки локального напряженного состояния материала у вершины трещины в момент разрушения.

Известно, что среди различных способов производства металлических изделий литье заготовок и готовых деталей относится к наиболее конкурентоспособным, так как имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с другими технологическими процессами. Для литейных алюминиевых сплавов, учитывая особенности структуры, важно установить связь способов литья и последующей термической обработки заготовок с усталостной долговечностью (числом циклов до разрушения образцов) и механизмом разрушения данных сплавов. Это важно для поиска путей упрочнения материала, обеспечивающих высокий уровень сопротивления материала как зарождению, так и распространению трещины, а также для совершенствования технологии литейного производства.

Работа выполнена в соответствии с тематическим планом НИР Оренбургского государственного университета на 1998-2000 годы в рамках: инициативной госбюджетной НИР «Прочность и разрушение материалов и конструкций» (№ гос. регистрации 01970007694); НИР, выполненной по единому заказу-наряду Министерства образования РФ в 1999-2000 годах (X» 1.4.99Ф); гранта РФФИ 01-01-96411 «Иэуче1ше прочности материалов, механизмов разрушения и фазовых превращений у вершины трещины в аспекте микромеханики разрушения» в 2001-2003 годах.

Цель работы: установление закономерностей влияния структурообразующих факторов - способов литья и поверхностной упрочняющей обработки, а также коэффициента асимметрии цикла нагружения на усталостную долговечность и механизм разрушения алюминиевых сплавов.

Задачи исследования:

- определить влияние структуры, образующейся после различных способов литья алюминиевых сплавов АК8МЗч (ВАЛ8), ВАЛ 12, ВАЛ16 (в песчаную форму, в кокиль, литье с кристаллизацией под давлением) и термической обработки, на усталостную долговечность и механизм разрушения данных сплавов;

- изучить влияние поверхностной упрочняющей обработки (корундовым песком и стеклянными шариками) та микрорельеф и структуру поверхностного

слоя образцов, а также на усталостную долговечность и механизм разрушения литейных алюминиевых сплавов АК8МЗч (ВАЛ8) и ВАЛ 16;

- определить влияние коэффициента асимметрии цикла нагружения Я (Я=стт;|/отая) во »сем интервале значений от -оо до оо на усталостную долговечность и механизм разрушения деформируемого алюминиевого сплава АК6.

Методы исследования. Основные методы, использованные для изучения структуры, характеристик прочности и механизмов разрушения алюминиевых сплавов: механические испытания образцов на усталость, металлография, мак-рофрактографический анализ, растровая электронная микроскопия, рентгеност-руктурный анализ.

Научная новизна работы:

- экспериментально обосновано влияние структурообразующих факторов: способов литья и упрочняющей поверхностной обработки на усталостную долговечность и механизм разрушения литейных алюминиевых сплавов;

- установлена зависимость длины зоны усталостного развития трещины на поверхности изломов литейных алюминиевых сплавов от величины напряжения симметричного цикла нагружения в виде уравнения = к ст» + С;

- установлены закономерности влияния коэффициента асимметрии цикла нагружения Я в интервале значений от -во до те на усталостную долговечность и механизм разрушения де(1>ормируемого алюминиевого сплава АК6.

Практическая значимость работы:

- определена усталостная долговечность литейных алюминиевых сплавов АК8МЗч (ВАЛ8), ВАЛ 12 и ВАЛ 16, полученных различными способами литья с последующей термической обработкой, а также после различных видов поверхностной упрочняющей обработки образцов;

- показано, что увеличение сжимающих напряжений у вершины трещины, обусловленное изменением коэффициента асимметрии цикла нагружения, оказывает на усталостную долговечность алюминиевого сплава АК6 такое же влияние, как и увеличение растягивающих напряжений, т. е. снижает усталостную долговечность образцов.

На защиту выносятся:

- закономерности влияния способов литья и поверхностной упрочняющей обработки на усталостную долговечность и механизм разрушения литейных алюминиевых сплавов АК8МЗч (ВАЛ 8), ВАЛ 12 и ВАЛ 16;

- зависимость длины зоны усталостного развития трещины на поверхности изломов литейных алюминиевых сплавов от величины напряжений в образцах при симметричном цикле нагружения;

- зависимость усталостной долговечности и механизма разрушения деформируемого алюминиевого сплава АК6 от коэффициента асимметрии цикла нагружения К в интервале значений от -оо до оо.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы были доложены, обсуждены и одобрены: на 4-ой международной научной конференции «Прочность и разрушение материалов и конструкций» (г. Оренбург, 2005 г.); на

3-ей всероссийской конференции с международным участием «Новейшие технологические решения и оборудование» (г. Кисловодск, 2005 г.); на дистанционной электронной конференции Российской Академии Естествознания «Новые технологии, методы обработки и упрочнения деталей» (2005 г.); на научной конференции РАЕ «Новые технологии, инновации, изобретения» (г. Иркутск, 2005 г.); на 2-ой международной школе «Физическое материаловедение» и 18-ой Уральской школе металловедов-термистов «Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов» (г. Тольятти, 2006 г.); на научном семинаре кафедры физического металловедения и физики твердого тела ЮжноУральского государственного университета (г. Челябинск, 2006 г.).

Полученные результаты приняты к использованию на предприятиях: ФГУП «Производственное объединение «Стрела» (г. Оренбург), ОАО «Оренбургский станкостроительный завод» (г. Оренбург), а также в учебном процессе ГОУ ВПО «Оренбургский государственный университет».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.

Личный вклад автора: выбор схем нагружения образцов; статистический анализ результатов механических испытаний и макрофрактографического анализа; обработка, анализ и обобщение результатов исследования; предложение схемы зависимости усталостной долговечности алюминиевого сплава от коэффициента асимметрии цикла нагружения К.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, общих выводов, списка использованных источников из 129 наименований и приложения, изложена на 120 страницах и содержит 30 рисунков, 11 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, приведены цель и задачи исследования, сформулированы научная новизна и практическая значимость.

Первый раздел «Кинетика и механизмы разрушения металлических материалов при циклическом нагружении» посвящен аналитическому обзору литературных данных по теме диссертации. В частности, рассмотрены вопросы кинетики и механизмов разрушения металлических материалов при циклическом нагружении, формирования пластических зон у вершины усталостной трещины, а также структура и свойства литейных алюминиевых сплавов.

Во втором разделе «Материалы и методики исследования» приведено описание исследованных материалов: высокопрочных литейных алюминиевых сплавов различных систем с микродобавками легирующих элементов - АК8МЗч (ВАЛ8) системы А1-51-Си, ВАЛ12 системы А1-Мв-гп-Си, ВАЛ16 системы А1-алюминиевого ковочного сплава АК6. Химический состав исследованных материалов представлен в таблице 1.

Таблица 1 - Химический состав алюминиевых сплавов (в % по массе)

Сплав Си Ъп Мя Ре N1 Т1 Ве Ъе Мп са

АКб 2,22 0,30 0,60 0,70 0,1 - - - 0,90 0,60 -

АК8МЗч (ВАЛ8) 3,00 0,75 0,32 - «» 0,22 0,15 - 7,80 - -

ВАЛ 12 1,20 7,00 2,40 * - 0,20 0,78 0,15 - - -

ВАЛ 16 - - 8,00 - - 0,15 0,10 0,15 - 0,15 -

Отливки из литейных алюминиевых сплавов были получены различными способами литья: в песчаную форму, в кокиль, с кристаллизацией под давлением. Литье с кристаллизацией под давлением сплавов проводили на прессе ДБ-2436.

Термическая обработка литейных алюминиевых сплавов:

АК8МЗч(ВАЛ8) - ступенчатый нагрев под закалку 490 °С, 4 часа +510 °С, 6 часов с охлаждением в воде; старение 160 °С, 8 часов;

ВАЛ12 - ступенчатый нагрев под закалку 450 °С, 4 часа + 460 °С, 4 часа + 470 °С, б часов; ступенчатое старение 110 °С, 6 часов + 160 °С, 12 часов;

ВАЛ16 - нагрев под закалку 430 °С, 14 часов; старение 160 °С, 6 часов.

Средний размер зерен (с^р) и объемную долю пор (<3уп) сплавов определяли методом секущих на шлифе (таблица 2). Кроме того, средний размер зерен определяли дополнительно по размерам фасеток межзеренного скола при статическом разрушении сплавов. Размер зерна практически не зависит от состава сплава, а зависит от способа литья. При литье в песчаную форму <^р= (1-1,2)-10* лм; при литье в кокиль с!ср= (4-6)-1 О*3 м; при литье с кристаллизацией под давлением ¿ср= (2-3)10*5м.

Таблица 2 - Объемная доля пор (Оуп) и механические свойства алюминиевых сплавов.

полученных различными способами литья

Сплав Способ литья ОУП, % <4 O0.it 6,%

МПа МПа

АКШЗч В кокиль (К) 5,0 410 360 3,2

(ВАЛ8) С кристаллизацией под давлением (ПД) 3,0 450 340 8,4

ВАЛ12 В кокиль(К) 5,0 550 530 1,6

С кристаллизацией под давлением (ПД) 3,5 570 530 7,8

ВАЛ16 В песчаную форму (3) 7,0 350 280 3,1

В кокиль (К) V 380 300 5,5

Из термообработанных отливок изготавливали цилиндрические образцы диаметром в рабочей части 7,25-10"3 м для усталостных испытаний.

Поверхностная упрочняющая обработка литейных алюминиевых сплавов включала в себя обработку поверхности образцов стеклянными шариками диаметром 51 О*4 м и корундовым песком с модулем крупности Мк=1-1,5. Стеклянными шариками обрабатывали поверхность в течение 180 с при давлении 0,2 МПа; корундовым песком - в течение 60 с.

(Изготовление литейных алюминиевых сплавов, термическая обработка и поверхностное упрочнение образцов были проведены сотрудниками ВИАМ).

Профиль поверхности образцов из сплава АК8МЗч (литье с кристаллизацией под давлением) после различных видов поверхностной упрочняющей обработки изучали на профилометре-профилографе 252 и в растровом электронном микроскопе РЭМ-200. Структурные изменения материала вблизи поверхности - на рентгеновском дифрактометре ДГОН-2.0 с использованием метода послойного стравливания поверхности образцов с последующим ренггеногра-фированием.

Призматические образцы из деформируемого сплава АК6 толщиной 1,2'Ю"2 м с V-образным концентратором напряжения вырезали из плиты в состоянии поставки (горячекатаное состояние). Механические свойства сплава АКб представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Механические свойства сплава АКб

о„ МПа оо.1, МПа 6, %

420 300 12 40

Усталостные испытания консольно закрепленных образцов из сплава АКб проводили на поперечный изгиб по жесткой схеме нагружения при постоянном значении амплитуды деформации и различных значениях коэффициента асимметрии цикла нагружения И (рис. 1). Образцы нагружали с помощью возбудителя перемещений ВП 20-00.00.00.

Рисунок 1 — Схемы нагружения образцов из деформируемого алюминиевого сплава АКб при различном значении коэффициента асимметрии цикла нагружения Я

Цилиндрические образцы из литейных алюминиевых сплавов испытывали на усталость при симметричном цикле нагружения (К.= -1). Испытания проводили на поперечный изгиб с вращением на установке УКИ-6000-2 по мягкой схеме нагружения при заданном значении напряжения. Полученные изломы исследовали методами макро- и микрофрактографии. Микрофрактографические исследования усталостных изломов проводили в растровых электронных микроскопах РЭМ-200 и 1$М-Т20.

Для определения глубины пластических зон под поверхностью изломов использовали метод послойного стравливания излома с последующим рентге-нографированием его поверхности. О структурных изменениях материала в пластических зонах судили по ширине (уширению) рентгеновской дифракционной линии (311) Ка. Съемку изломов проводили на рентгеновском дифрактометре ДРОН-2.0 в Ре Ко-излучении (Ц=25 кВ, 1=15 мА). Химическое стравливание изломов проводили в реактиве состава: 1 ч НС1 и 3 ч Ш03. О толщине стравленного слоя с поверхности изломов судили по уменьшению толщины об-

разца, замеренной микрометром в плоской его части с абсолютной погрешностью 510"6 м. Абсолютная погрешность определения глубины пластических зон под поверхностью изломов по данной методике не превышала 10'3 м.

Полученные результаты усталостных испытаний и макрофрактографии обрабатывали с помощью корреляционного и регрессионного анализов. Построение уравнений регрессий сводилось к оценке их параметров. В качестве количественной оценки тесноты связи между исследуемыми величинами использовали коэффициент линейной корреляции. Оценку статистической значимости параметров уравнений регрессии проводили по t-критерию Стъюдента и. доверительным интервалам каждого из показателей. Качество уравнений регрессии оценивали по F-критерию Фишера.

Третий раздел «Усталостная долговечность и механизм разрушения литейных алюминиевых сплавов, полученных различными способами литья и упрочненных поверхностной обработкой» посвящен изучению влияния на структуру, усталостную долговечность (число циклов до разрушения образцов) и механизм разрушения сплавов ЛК8МЗч (BAJI8), BAJI12, BAJI16 различных способов литья (в песчаную форму, в кокиль и с кристаллизацией под давлением) и последующей термической обработки, а также поверхностной упрочняющей обработки образцов стеклянными шариками и корундовым песком.

Усталостные испытания образцов показали, что наилучшими усталостными характеристиками обладают сплавы, полученные литьем с кристаллизацией под давлением; наихудшими - сплав, полученный литьем в песчаную форму.

Литье с кристаллизацией под давлением обеспечивает мелкое зерно и низкую пористость сплавов, а, следовательно, усталостная долговечность сплавов АК8МЗч и ВАЛ 12 при данном способе литья является наиболее высокой. Сплав BAJ116, полученный литьем в песчаную форму, отличается высокой пористостью и крупнозернистым строением. Данный сплав имеет самую низкую усталостную долговечность. Усталостная долговечность сплавов, полученных литьем в кокиль, имеет промежуточное значение.

Помимо влияния таких характеристик структуры, как средний размер зерна, объемная доля пор, на усталостную долговечность сплавов определенное влияние оказывают упрочняющие фазы, образующиеся в исследуемых сплавах после термической обработки. Из работ B.C. Золоторевского, В .В. Истомина-Кастровского и других авторов известно, что в структуре сплава АК8МЗч с учетом конкретного содержания и соотношения легирующих элементов после термической обработки образуются глобулярные частицы кремниевой фазы, равномерно распределенные в алюминиевой матрице, дисперсионно упрочненной вторичными выделениями; © (CuAli) пластинчатой формы и ß" (Mg2Si) иглообразной формы. Сфероидизированные частицы эвтектического кремния тормозят развитие усталостной трещины. В структуре сплава ВАЛ12 после термической обработки образуются частицы упрочняющей ij (MgZn2) ~ фазы пластшгчатой формы. Высокая прочность и низкая пластичность данного сплава обусловлены свойствами матричной фазы — алюминиевого твердого раствора

с частицами упрочняющей фазы. По-видимому, развитие усталостной трещины в такой матрице, гораздо менее пластичной и более напряженной, чем в предыдущем сплаве, облегчено. Поэтому усталостная долговечность данного сплава при одном и том же способе литья ниже, чем у сплава АК8МЗч. В структуре сплава ВАЛ 16 - образуются грубые частицы р(А13Ь^2) - упрочняющей фазы пластинчатой формы, что снижает сопротивление усталостному разрушению данного сплава по сравнению с вышерассмотренными сплавами.

Все усталостные изломы образцов, независимо от марки сплава и способов литья, имеют на своей поверхности характерные макрозоны: зону усталостного развития трещины 1Г> на вид более темную, и светлую зону долома. С увеличением напряжения цикла длина зоны усталостного развития трещины на поверхности всех изломов уменьшается (рис, 2).

Для всех видов сплавов и способов литья данная зависимость описывается единой прямой и аппроксимируется уравнением:

1г = ксгй+С, (1)

где и - длина зоны усталостного развития трещины (м);

к = -1,6*10'5 (м3/Н);

С = 6,3 10'3(м);

ст,- амплитуда напряжения цикла (МПа).

(50

9

ч г

. . ^ *......

Рисунок 2 - Схема строения усталостных изломов (а), а также изменение длины зоны 1г в зависимости от амплитуды напряжения цикла нагружения о, (б) и усталостной долговечности образцов N (в):

1- АК8МЗч (литье с кристаллизацией под давлением);

2- АК8МЗч (литье в кокиль);

3- ВАЛ 12 (литье с кристаллизацией под давлением);

4- ВАЛ 12 (литье в кокиль);

5- ВАЛ 16 (литье в кокиль);

6- ВАЛ16 (литье в песчаную форму)

' ■ ■ Ж I ■ ' *" * ■* ■ *"" - . г

ю»- . «» -ю* ю'мдо*

Данное уравнение может быть использовано в практике диагностики аварийного разрушения для расчета напряжения, разрушившего деталь, по величине длины зоны усталостного развития трещины на поверхности излома.

МикрофракггографическиЙ анализ усталостных изломов сплавов АК8МЗч, ВАЛ 12 и ВАЛ 16 показал, что в образцах из сплавов, полученных литьем с кристаллизацией под давлением, в зоне усталостного развития трещины доминируют фасетки циклического скола с ямочным микрорельефом; в образцах из сплавов, полученных литьем в кокиль, - фасетки циклического скола, а в образ-

цах из сплава, полученного литьем в песчаную форму, - фасетки циклического скола со следами дендритных образований в первичных порах.

Рассмотрено влияние различных видов упрочняющей поверхностной обработки на микрорельеф и структурные изменения материала в поверхностных слоях образцов из литейных алюминиевых сплавов (на примере сплава АК8МЗч).

Микрорельеф поверхности образцов в исходном состоянии относительно гладкий. Максимальная шероховатость поверхности составляет (5-8)'10*<> м. Поверхность образцов после обработки стеклянными шариками состоит из впадин - следов ударов более крупных стеклянных шариков и вытянутых гребней. Дно впадин имеет относительно гладкую поверхность, что подтверждает вышеуказанную природу их образования. Максимальная шероховатость составляет (3,0-3,5)*10*5м. Обработка корундовым песком приводит к тому, что на поверхности образцов формируется сильно испещренный рисками микрорельеф. Такой микрорельеф образуется, по-видимому, вследствие нарушения поверхности образца путем среза мелкодисперсными частицами корундового песка. Максимальная шероховатость составляет (2,0 - 2,5)* 10'5 м.

Глубина наклепанного слоя при обработке поверхности образцов стеклянными шариками составляет 2,5-Ю"4 м, а при обработке корундовым песком -2,0-Ю"4 м(рис. 3).

*

0 1 2 1

Рисунок 3 - Изменение ширины дифракционной линии (311) К» в зависи мости от толщины стравленного слоя с поверхности образца из сплава АК8МЗч (литье с кристаллизацией под давлением):

1- исходное состояние;

2- обработка стеклянными шариками;

3- обработка корундовым песком

Степень искаженности кристаллической структуры материала (оцененная по ширине дифракционной линии) на поверхности образцов в случае обработки стеклянными шариками ниже, чем при обработке корундовым песком (рис. 3). Последнее связано, по-видимому, с интенсивным разрыхлением поверхностного слоя глубиной (2-5)* 1 О*3 м корундовым песком.

Таким образом, можно предположить, что с точки зрения повышения усталостной долговечности образцов, обработка поверхности стеклянными шариками обеспечивает благоприятный микрорельеф и структурные изменения материала в поверхностном слое. Обработка корундовым песком, упрочняя поверхность образцов, тем не менее, создает неблагоприятный микрорельеф в виде рисок.

Усталостные испытания образцов показали, что в случае использования образцов из сплава АК8МЗч, полученного литьем с кристаллизацией под давлением, упрочнение поверхностного слоя материала стеклянными шариками

повышает усталостную долговечность исследуемых образцов. Обработка поверхности образцов корундовым песком снижает их усталостную долговечность, по-видимому, за счет образования рисок.

Обработка корундовым песком поверхности образцов из сплава ВАЛ 16, полученного литьем в песчаную форму, увеличивает усталостную долговечность. Можно предположить, что такая обработка упрочнили поверхность образцов за счет наклепа, а образование рисок от обработки корундом, по-видимому, существенно не повлияло на усталостную долговечность из-за большого количества в сплаве пор, являющихся концентраторами напряжений.

Все усталостные изломы имеют на своей поверхности характерные макрозоны: зону усталостного развития трещины 1, и зону долома. Причем все виды поверхностной обработки, как правило, приводят к увеличению длины зоны усталостного развития трещины. Иными словами, поверхностная обработка оказывает влияние не только на стадию зарождения трещины, но и на стадию ее распространения.

Микрофрактографический анализ показал, что на всех изломах образцов микрорельеф поверхности в упрочненной области отличается от остальной части изломов. В данной области отсутствуют участки циклического скола, что указывает на лучшее сопротивление материала усталостному разрушению.

В четвертом разделе «Влияние коэффициента асимметрии цикла пагру-жения на усталостную долговечность и механизм разрушения деформируемого алюминиевого сплава АКб» рассмотрено влияние коэффициента асимметрии цикла нагружения Я (Я= аииг/отвх) в диапазоне значений от -оо до оо на усталостную долговечность, механизм разрушения и глубину пластической зоны под поверхностью изломов деформируемого алюминиевого сплава АКб.

На зависимости общего количества циклов нагружения N до разрушения образцов из сплава АКб от коэффициента асимметрии цикла Я (рис. 4, а) можно выделить три области значений к: 1)-оо<К<-1; 2)-1< К.<1; 3) 1<К < оо

При увеличении коэффициента асимметрии цикла нагружения К от -оо до -1 усталостная долговечность образцов увеличивается. В интервале значений Я от -1 до 0,5 наблюдается резкое снижение долговечности образцов, В интервале значений К от 1 до оо имеет место только одно экспериментальное значение (при Я= 11) (рис. 4, а). В образцах, испытанных при Л= 5, усталостная трещина зарождалась с противоположной стороны от надреза, поэтому такие результаты в дальнейшем не анализировали.

Максимальная усталостная долговечность образцов имеет место при -1, что соответствует схеме нагружения, при которой максимальное и минимальное напряжения цикла в образцах имеют минимальные отклонения от нулевого значения (рис. 1). Минимальная усталостная долговечность образцов имеет место при Я—>1, когда в образцах максимальное напряжение цикла при полностью растягивающих циклах нагружения и минимальное напряжение цикла при полностью сжимающих циклах »шружения (на рис. 4 отмечен пунктиром) достигают максимального отклонения от нулевого значения. При Я—»

-со или И—* «з усталостная долговечность образцов принимает промежуточное от вышеуказанных значение.

МЩ!£» 1Ю'

0*

SM' 5-ttt'

ft/tr- tv k ^

i— ИУ

a) 6)

Рисунок 4 - Зависимость усталостной долговечности образцов N из деформируемого алюминиевого сплава А Кб от коэффициента асимметрии цикла нагружения К (а); схема влияния коэффициента R на усталостную долговечность образцов N для ¿о = const (б)

Полученные результаты позволяют представить схему влияния на усталостную долговечность образцов N коэффициента асимметрии цикла нагружения R во всем интервале значений от -оо до оо для случая постоянного значения размаха напряжений (До = const) или деформаций цикла (рис. 4, б). Из данной схемы видно, что увеличение сжимающих напряжений у вершины усталостной трещины, обусловленное изменением коэффициента R, оказывает на усталостную долговечность сплава АК6 такое же влияние, как и увеличение растягивающих напряжений, т. е. снижает усталостную долговечность образцов.

Характер изменения длины зоны стабильного Ц и усталостного развития трещины If на поверхности изломов образцов из сплава АК6 в зависимости от коэффициента асимметрии цикла нагружения R аналогичен характеру изменения усталостной долговечности образцов. Можно предположить, что коэффициент асимметрии цикла нагружения R, в данном случае, оказал большее влияние на стадию распространения усталостной трещины, чем на стадию ее зарождения. При изменении коэффициента асимметрии цикла нагружения R образцов из сплава АК6 от -19 до 0,5 в микрорельефе зоны стабильного роста трещины 14 и в зоне ускоренного развития трещины 1Г начинает преобладать вязкая составляющая. Микрорельеф зоны долома практически не зависит от коэффициента асимметрии цикла нагружения образцов.

Степень искаженности кристаллической структуры сплава АК6 в зоне Is, определенная по ширине рентгеновской дифракционной линии, с увеличением коэффициента асимметрии цикла нагружения R от -19 до -1 уменьшается, достигая минимального значения при симметричном цикле (R= -1). При R= 0,5 степень искаженности кристаллической структуры увеличивается. Увеличение искаженности кристаллической структуры материала на поверхности зоны ls при R= 0,5 связано с большими растягивающими напряжениями и, как следст-

вие, - с вязким характером разрушения. Высокая степень искаженности кристаллической структуры материала в зоне 1» при сжимающих напряжениях -19) связана, по-видимому, с дополнительным наклепом материала на поверхности изломов от сжимающих напряжений уже после прохождения трещины.

Под поверхностью усталостных изломов сплава АКб рентгеновским методом обнаружена пластическая зона, максимальная глубина которой (Ьтах) с уменьшением коэффициента асимметрии циклов нагружения Я от -2 до -19 возрастает от 20 до 40 мкм (таблица 4).

Таблица 4 — Экспериментально определенное (Ьтах) и расчетные значения глубины циклической Ь^ и монотонной Ьу пластических зон под поверхностью усталостных изломов сплава АК6, а также отношение Ьт«/*____

Сплав *"—» - • К лк. 1|ш»Х1 Ьуь. Ч

МПал/м МПа^м Ю^М Юм Юм

АК6 -2 8,0 12,0 0,20 0,48 0,25 1,6610'3

-3 9,0 12,0 0,20 0,48 0,32 1,6610"*

-7 10,5 12,0 0,30 0,48 0,43 2,504 О'3

-19 11,4 12,0 0,40 0,48 0,51 3,33 10э

Известно, что при усталостном разрушении материалов у вершины трещины образуются две пластические зоны: монотонная Ьу и циклическая Ьуь. Глубина данных зон под поверхностью изломов при растягивающих циклах нагружения определяется уравнениями:

Ьу=О,О354(К1тх/а0(2)г, ЬуК=О,ОО12(ДК/а0,2Х (2)

где Ьу — глубина монотонной пластической зоны (м);

ЬуЬ - глубина циклической пластической зоны (м);

Кпшх - максимальное значение коэффициента интенсивности напряжения (МПа^/м);

ДК - размах коэффициента интенсивности напряжения (МПа^/м);

с0д - предел текучести материала (МПа).

Сопоставление расчетных и экспериментальных значений глубины пластических зон показало (таблица 4), что экспериментально определенные значения глубины пластической зоны под поверхностью изломов 11^ более близки к расчетным значениям глубины монотонной пластической зоны Ьу> чем к значениям глубины циклической пластической зоны Ь^. Причем, как показывает расчет, при знакопеременных циклах нагружения (в данном случае преимущественно сжимающих циклах) расчетная глубина циклической пластической зоны Ьук в подавляющем большинстве случаев больше, чем глубина монотонной пластической зоны Ьу. Когда цикл нагружения приближается к отнулевому сжимающему К. = -со (ближе всего к данному значению имеет место И = -19), расчетные значения глубины циклической и монотонной пластических зон примерно равны между собой. С другой стороны, чем ближе цикл нагружения к симметричному Н= -1, тем больше разница между расчетными значениями глубины циклической и монотонной пластических зон.

Полученные результаты хорошо подтверждают предложенные ранее схемы формирования циклической и монотонной пластических зон у вершины усталостной трещины при различных значениях коэффициента асимметрии цикла нагружения Я. Кроме того, данные результаты позволяют предположить, что формула (2) для расчета глубины циклической пластической зоны Ц^в случае знакопеременных циклов нагружения (в данном случае преимущественно сжимающих циклов), скорее всего, не применима, так как дает завышенные значения глубины циклической пластической зоны.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Экспериментально обоснована связь структуры литейных алюминиевых сплавов АК8МЗч (ВАЛ8), ВАЛ12, ВАЛ16 после различных способов литья и термической обработки с усталостной долговечностью. Показано, в частности, что сплавы, полученные литьем с кристаллизацией под давлением, имеют структуру с минимальной для исследуемых сплавов объемной долей пор С>ул= 3,0-3,5 % и мелким размером зерна <3^,= (2-3)-10'5 м. Такие характеристики структуры обеспечивают наибольшую усталостную долговечность данных сплавов. При литье в кокиль образуется структура с большей пористостью и размером зерна: <Зуп= 5,0-5,5 % и <Зср = (4-6)-10'5 м. При этом усталостная долговечность сплавов ниже, чем в предыдущем случае. При литье в песчаную форму имеет место высокая пористость 7 крупный размер зерна с1ср= (1,01,2)* 10"4 м и самая низкая для исследуемых сплавов усталостная долговечность.

2. Микромеханизм усталостного разрушения литейных алюминиевых сплавов зависит от способа литья. В образцах из сплавов, полученных литьем с кристаллизацией под давлением, в зоне усталостного развития трещины доминирует микрорельеф, состоящий из фасеток циклического скола с ямочным микрорельефом, свидетельствующим о хорошем сопротивлении материала распространению трещины; в образцах из сплавов, полученных литьем в кокиль, доминируют фасетки циклического скола; в образцах го сплава, полученного литьем в песчаную форму, - фасетки циклического скола с участками дендритных образований.

3. Показано, что для всех исследуемых литейных алюминиевых сплавов, полученных различными способами литья, зависимость длины зоны усталостного развития трещины на поверхности изломов ^ от напряжения цикла нагружения аа описывается единым уравнением ^ = -1,б 10'5ста+ 6,3' 1СГ3,

4. В результате обработки поверхности образцов ю литейных алюминиевых сплавов стеклянными шариками на их поверхности формируется микрорельеф, обусловленный многократными ударами шариков. При этом усталостная долговечность сплавов возрастает. При обработке корундовым песком поверхность образцов сильно испещрена многочисленными рисками. При этом усталостная долговечность сплавов как снижается (АК8МЗч, литье с кристаллизацией под давлением), так и возрастает (ВАЛ 16, литье в песчаную форму).

При усталостном разрушении образцов в упрочненном слое, в отличие от остальной части излома, отсутствуют участки циклического скола,

5. Установлены общие закономерности влияния коэффициента асимметрии цикла нагружения R в интервале значений от -оо до оо на усталостную долговечность и механизм разрушения алюминиевого сплава АКб. Показано, что увеличение сжимающих напряжений у вершины усталостной трещины, обусловленное изменением коэффициента R, оказывает на усталостную долговечность сплава АКб такое же влияние, как и увеличение растягивающих напряжений, т. е. снижает усталостью долговечность образцов. При этом характер изменения длины усталостных зон на поверхности изломов аналогичен характеру изменения долговечности образцов, что указывает на преимущественное влияние коэффициента асимметрии R на стадию распространения усталостной трещины. С увеличением растягивающих напряжений у вершины трещины в микрорельефе зон стабильного и ускоренного развития трещины начинает преобладать вязкая составляющая.

6. Показано, что максимальная глубина пластической зоны под поверхностью изломов, полученных при сжимающих циклах нагружения, лучше коррелирует с расчетным значением глубины монотонной зоны, чем циклической. Это служит экспериментальным подтверждением ранее предложенных схем образования пластических зон при сжимающих циклах нагружения.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Фролова, O.A. Влияние сжимающих циклов нагружения на усталостную прочность образцов из алюминиевых сплавов и образование пластических зон у вершины трещины: материалы 4-ой международной научной конференции «Прочность и разрушение материалов и конструкций» / Г.В. Клевцов, H.A. Клевцова, O.A. Фролова.- М.: РАЕ, 2005.- С. 32-42.

2. Фролова, O.A. Обобщенная диаграмма влияния коэффициента асимметрии цикла нагружения на усталостную долговечность образцов: материалы 4-ой международной научной конференции «Прочность и разрушение материалов и конструкций» / Г.В. Клевцов, H.A. Клевцова, O.A. Фролова. - Том 2. - М.; Изд-во Академии Естествознания.- 2005,- С. 21-24.

3. Фролова, O.A. Влияние поверхностной обработки на усталостную прочность и механизм разрушения литейных алюминиевых сплавов / Г.В. Клевцов, Н. А. Клевцова, О. А, Фролова // Успехи современного естествознания.- 2005.- № 7. - С. 60-63.

4. Фролова, O.A. Влияние способов литья на усталостную прочность и механизм разрушения образцов из литейных алюминиевых сплавов / Г.В. Клевцов, О. А. Фролова, Н. А. Клевцова // Фундаментальные исследования,- 2005,-№ 4,- С. 69-70.

5. Фролова, O.A. Влияние поверхностной обработки на микрорельеф и структурные изменения материала в поверхностных слоях / Г.В. Клевцов, O.A. Фролова, H.A. Клевцова // Фундаментальные исследования.- 2005. - К? 4.-С. 71.

6. Фролова, O.A. Усталостная долговечность образцов и механизм разрушения конструкционных материалов при различных значениях коэффициента асимметрии цикла нагружения / Г.В. Клевцов, O.A. Фролова, H.A. Клевцова // Успехи современного естествознания,- 2005.- № 9. - С. 74-76.

7. Фролова, O.A. Влияние коэффициента асимметрии цикла нагружения на усталостную долговечность и механизм разрушения образцов из конструкционных материалов / Г.В. Клевцов, O.A. Фролова, H.A. Клевцова, Э.К, Адидаса нов // Вестник Оренбургского государственного университета.- 2005,- К® 6,-С. 154-159.

Лицензия М JIP020716 от 02.11.98.

Подписано в печать 23,10,2006. Формат 60x84 V . Бумага писчая. Усл.печ. листов 1,0. Тираж 100. Заказ 718.

ИПК ГОУ ОГУ 460352, г. Оренбург, ГСП, пр. Победы 13, Государственное образовательное учреждение «Оренбургский государственный университет»

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР. КИНЕТИКА И МЕХАНИЗМЫ РАЗРУШЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ.

1.1 Стадийность и механизм усталостного разрушения.

1.2 Пластические зоны при усталостном разрушении металлических материалов.

1.3 Структура и свойства литейных алюминиевых сплавов.

2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 Исследуемые материалы .'.

2.2 Методики исследования поверхности образцов после различных видов поверхностной упрочняющей обработки.

2.3 Испытание образцов на усталость.

2.4 Методики макро-и микрофрактографических исследований

2.5 Методика рентгеноструктурного анализа изломов.

3 УСТАЛОСТНАЯ ДОЛГОВЕЧНОСТЬ И МЕХАНИЗМ РАЗРУШЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ, ПОЛУЧЕННЫХ РАЗЛИЧНЫМИ СПОСОБАМИ ЛИТЬЯ И УПРОЧНЕННЫХ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКОЙ.

3.1 Влияние способов литья на усталостную долговечность и механизм разрушения сплавов АК8МЗч, ВАЛ 12 и В АЛ 16.

3.2 Влияние поверхностной обработки на микрорельеф и структурные изменения материала в поверхностном слое.

3.3 Влияние поверхностной обработки на усталостную долговечность и механизм разрушения сплавов АК8МЗч, ВАЛ 16.

Выводы по разделу 3.

4 ВЛИЯНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА АСИММЕТРИИ ЦИКЛА НАГРУЖЕНИЯ НА УСТАЛОСТНУЮ ДОЛГОВЕЧНОСТЬ И МЕХАНИЗМ РАЗРУШЕНИЯ ДЕФОРМИРУЕМОГО АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА АК6.

4.1 Влияние коэффициента асимметрии цикла нагружения на усталостную долговечность образцов.

4.2 Влияние коэффициента асимметрии цикла нагружения на строение усталостных изломов и механизм разрушения образцов.

4.3 Пластические зоны под поверхностью усталостных изломов . 91 Выводы по разделу 4.

Разработка новой техники, отличающейся малым весом и материалоемкостью, требует широкого использования легких высокопрочных металлических материалов, совершенствования технологии изготовления и упрочнения изделий, а также разработки методов оценки их надежности и качества в условиях, приближенных к эксплуатационным.

Поскольку большинство конструкций и деталей машин из алюминиевых сплавов подвержены знакопеременным и сжимающим циклическим нагрузкам, необходимо изучить механизмы усталостного разрушения при данных циклах нагружения, в том числе и формирование пластических зон у вершины усталостной трещины. Пластические зоны, являясь своего рода связующим звеном между структурой и механическими свойствами материала, отражают особенности его поведения в конкретных условиях нагружения и являются наиболее достоверным критерием оценки локального напряженного состояния материала у вершины трещины в момент разрушения.

Известно, что среди различных способов производства металлических изделий литье заготовок и готовых деталей относится к наиболее конкурентоспособным, так как имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с другими технологическими процессами. Для литейных алюминиевых сплавов, учитывая особенности структуры, важно установить связь способов литья и последующей термической обработки заготовок с усталостной долговечностью (числом циклов до разрушения образцов) и механизмом разрушения данных сплавов. Это важно для поиска путей упрочнения материала, обеспечивающих высокий уровень сопротивления материала как зарождению, так и распространению трещины, а также для совершенствования технологии литейного производства.

Работа выполнена в соответствии с тематическим планом НИР Оренбургского государственного университета на 1998-2000 годы в рамках: инициативной госбюджетной НИР «Прочность и разрушение материалов и конструкций» (№ гос. регистрации 01970007694); НИР, выполненной по единому заказу-наряду Министерства образования РФ в 1999-2000 годах (№ 1.4.99Ф); гранта РФФИ 01-01-96411 «Изучение прочности материалов, механизмов разрушения и фазовых превращений у вершины трещины в аспекте микромеханики разрушения» в 2001-2003 годах.

Цель работы: установление закономерностей влияния структурообразующих факторов - способов литья и поверхностной упрочняющей обработки, а также коэффициента асимметрии цикла нагружения на усталостную долговечность и механизм разрушения алюминиевых сплавов.

Задачи исследования:

- определить влияние структуры, образующейся после различных способов литья алюминиевых сплавов АКБМЗч (BAJI8), ВАЛ 12, ВАЛ 16 (в песчаную форму, в кокиль, с кристаллизацией под давлением) и термической обработки, на усталостную долговечность и механизм разрушения данных сплавов;

- изучить влияние поверхностной упрочняющей обработки (корундовым песком и стеклянными шариками) на микрорельеф и структуру поверхностного слоя образцов, а также на усталостную долговечность и механизм разрушения литейных алюминиевых сплавов АКБМЗч (ВАЛ8) и ВАЛ 16;

- определить влияние коэффициента асимметрии цикла нагружения R (R=amin/amax) во всем интервале значений от -со до со на усталостную долговечность и механизм разрушения деформируемого алюминиевого сплава АК6.

Методы исследования. Основные методы, использованные для изучения структуры, характеристик прочности и механизмов разрушения алюминиевых сплавов: механические испытания образцов на усталость, металлография, макрофрактографический анализ, растровая электронная микроскопия, рентгеноструктурный анализ.

Научная новизна работы:

- экспериментально обосновано влияние структурообразующих факторов: способов литья и упрочняющей поверхностной обработки на усталостную долговечность и механизм разрушения литейных алюминиевых сплавов;

- установлена зависимость длины зоны усталостного развития трещины на поверхности изломов литейных алюминиевых сплавов от величины напряжения симметричного цикла нагружения в виде уравнения lf= kaa+ С;

- установлены закономерности влияния коэффициента асимметрии цикла нагружения R в интервале значений от -со до со на усталостную долговечность и механизм разрушения деформируемого алюминиевого сплава АК6.

Практическая значимость работы:

- определена усталостная долговечность литейных алюминиевых сплавов АК8МЗч (ВАЛ8), BAJI12 и ВАЛ 16, полученных различными способами литья с последующей термической обработкой, а также после различных видов поверхностной упрочняющей обработки образцов;

- показано, что увеличение сжимающих напряжений у вершины трещины, обусловленное изменением коэффициента асимметрии цикла нагружения, оказывает на усталостную долговечность алюминиевого сплава АК6 такое же влияние, как и увеличение растягивающих напряжений, т. е. снижает усталостную долговечность образцов.

На защиту выносятся:

- закономерности влияния способов литья и поверхностной упрочняющей обработки на усталостную долговечность и механизм разрушения литейных алюминиевых сплавов АК8МЗч (BAJI8), ВАЛ 12 и ВАЛ 16;

- зависимость длины зоны усталостного развития трещины на поверхности изломов литейных алюминиевых сплавов от величины напряжений в образцах при симметричном цикле нагружения;

- зависимость усталостной долговечности и механизма разрушения деформируемого алюминиевого сплава АК6 от коэффициента асимметрии цикла нагружения R в интервале значений от -со до со.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Экспериментально обоснована связь структуры литейных алюминиевых сплавов АК8МЗч (BAJI8), ВАШ2, ВАЛ 16 после различных способов литья и термической обработки с усталостной долговечностью. Показано, в частности, что сплавы, полученные литьем с кристаллизацией под давлением, имеют структуру с минимальной для исследуемых сплавов объемной долей пор Qvn= 3,0-3,5 % и мелким размером зерна dcp= (2-3)-10"5 м. Такие характеристики структуры обеспечивают наибольшую усталостную долговечность данных сплавов. При литье в кокиль образуется структура с большей пористостью и размером зерна: QVn= 5,0-5,5 % и dcp = (4-6)-10"5 м. При этом усталостная долговечность сплавов ниже, чем в предыдущем случае. При литье в песчаную форму имеет место высокая пористость Qvn= 7 %, крупный размер зерна dcp= (1,0-1,2)-10"4 м и самая низкая для исследуемых сплавов усталостная долговечность.

2. Микромеханизм усталостного разрушения литейных алюминиевых сплавов зависит от способа литья. В образцах из сплавов, полученных литьем с кристаллизацией под давлением, в зоне усталостного развития трещины доминирует микрорельеф, состоящий из фасеток циклического скола с ямочным микрорельефом, свидетельствующий о хорошем сопротивлении материала распространению трещины; в образцах из сплавов, полученных литьем в кокиль, доминируют фасетки циклического скола; в образцах из сплава, полученного литьем в песчаную форму, - фасетки циклического скола с участками дендритных образований.

3. Показано, что для всех исследуемых литейных алюминиевых сплавов, полученных различными способами литья, зависимость длины зоны усталостного развития трещины на поверхности изломов lf от напряжения цикла нагружения аа описывается единым уравнением lf= -1,610"5 аа+ 6,3' 10~3.

4. В результате обработки поверхности образцов из литейных алюминиевых сплавов стеклянными шариками на их поверхности формируется микрорельеф, обусловленный многократными ударами шариков. При этом усталостная долговечность сплавов возрастает. При обработке корундовым песком поверхность образцов сильно испещрена многочисленными рисками. При этом усталостная долговечность сплавов как снижается (АК8МЗч, литье с кристаллизацией под давление), так и возрастает (ВАЛ 16, литье в песчаную форму). При усталостном разрушении образцов в упрочненном слое, в отличие от остальной части излома, отсутствуют участки циклического скола.

5. Установлены общие закономерности влияния коэффициента асимметрии цикла нагружения R в интервале значений от -оо до оо на усталостную долговечность и механизм разрушения алюминиевого сплава АК6. Показано, что увеличение сжимающих напряжений у вершины усталостной трещины, обусловленное изменением коэффициента R, оказывает на усталостную долговечность сплава АК6 такое же влияние, как и увеличение растягивающих напряжений, т. е. снижает усталостную долговечность образцов. Характер изменения длины усталостных зон на поверхности изломов аналогичен характеру изменения долговечности образцов, что указывает на преимущественное влияние коэффициента R на стадию распространения усталостной трещины. С увеличением растягивающих напряжений у вершины трещины в микрорельефе зон стабильного и ускоренного развития трещины начинает преобладать вязкая составляющая.

6. Показано, что максимальная глубина пластической зоны под поверхностью изломов, полученных при сжимающих циклах нагружения, лучше коррелирует с расчетным значением глубины монотонной зоны, чем с циклической. Это служит экспериментальным подтверждением ранее предложенных схем образования пластических зон при сжимающих циклах нагружения.

1. Бакиров, Ж.Т. О влиянии малых добавок на механические свойства и структуру высокопрочных литейных алюминиевых сплавов Текст. / Бакиров Ж.Т., Постников Н.С. // Известия вузов. Цветная металлургия. -1989. -№6.-С.61-66.

2. Батаев, А.А. Структурные особенности разрушения сталей при ударно-циклическом сжатии Текст. / Батаев А.А., Тушинский Л.И, Пепелюх А. И., Батаев В.А. // Известия вузов. Черная металлургия. 1996.- № 10. - С. 29-31.

3. Бахвалова, Н.А. Об учете влияния накопленной поврежденности на процесс разрушения в области малоцикловой усталости Текст. / Бахвалова Н.А. // Известия АН СССР. Механика твердого тела.- 1975. № 2. - С. 43147.

4. Берзов, В.Ф. Влияние асимметрии цикла нагружения на кинетику усталостных трещин Текст. / Берзов В.Ф., Волков В.А. // Проблемы прочности. 1991 .-№ 5.- С. 13-18.

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

6. Ботвина, Л.Р. Кинетика развития зон пластической деформации при усталостном разрушении стали 20 Текст. / Ботвина Л.Р., Клевцов Г.В. // Физико-химическая механика материалов. 1983. - Т. 19. - № 1 - С. 39-41.

7. Ботвина, Л.Р. Гигацикловая усталость новая проблема физики и механики разрушения Текст. / Ботвина Л.Р. // Заводская лаборатория. - 2004,-№ 4, Т. 70,-С. 41-51.

8. Ботвина, Л.Р. Закономерности развития усталостных трещин в интервале вязко-хрупкого перехода Текст. / Ботвина Л.Р., Колоколов Е.И. // Металловедение и термическая обработка металлов. 1976.- № 8. - С. 4548.

9. Владимиров, В.И. Физическая природа разрушения материалов Текст. / Владимиров В.И.- М.: Металлургия, 1984. 280 с.

10. Герасимова, Л.П. Изломы конструкционных сталей Текст. / Герасимова Л.П., Ежов А.Н., Мересев М.Н.: Справочное изд.: Металлургия, 1987. -272 с.

11. Гордеева, Т.А. Метод выявления различных стадий разрушения при повторном нагружении по микрофрактографическим признакам Текст. / Гордеева Т.А., Жегина И.П. // Заводская лаборатория. 1976. - Т. 42. - № 4. - С. 464-496.

12. Головин, С.А. Микропластичность и усталость металлов Текст. / Головин С.А., Пушкар А. М.: Металлургия, 1980. - 240 с.

13. Гринберг, Н.М. Влияние вакуума на развитие усталостного разрушения стали при различных амплитудах деформации Текст. / Гринберг Н.М. // Проблемы прочности. 1975. -№ 11. - С. 100-104.

14. Гринберг, Н.М. Физические механизмы усталостного разрушения металлов и сплавов Текст. / Гринберг Н.М. // Физико-химическая механика материалов. 1987. -Т. 23.- № 5. с. 30-38.

15. Гудков, А.А. Влияние частоты приложения циклической нагрузки на скорость распространения усталостной трещины Текст. / Гудков А.А., Зотеев B.C. // Проблемы прочности. 1975. - № 6. - С. 44-47.

16. Дриц, М.Е. Разрушение алюминиевых сплавов Текст. / Дриц М.Е., Гук Ю.П., Герасимова Л.П. -М.: Наука, 1980.- 219 с.

17. Дриц, М.Е. Разрушение алюминиевых сплавов при растягивающих напряжениях Текст. / Дриц М.Ё., Корольков A.M., Гук Ю.П. М.: Наука, 1973- 215 с.

18. Екобори, Т. Научные основы прочности и разрушения материалов Текст. / Екобори Т.- Киев: Наукова думка, 1978. 352 с.

19. Елагин, В.И. Легирование деформированных алюминиевых сплавов переходными металлами Текст. / Елагин В.И.-М.: Металлургия, 1975.-245 с.

20. Золоторевский, B.C. Металловедение литейных алюминиевых сплавов Текст. / Золоторевский B.C., Белов Н.А. М.: МИСиС, 2005. - 376 с.

21. Иванова, B.C. Разрушение металлов Текст. / Иванова B.C. М.: Металлургия, 1979,-168 с.

22. Иванова, B.C. Фрактографический метод определения вязкости разрушения при плоской деформации пластичных металлических материалов Текст. / Иванова B.C., Ботвина Л.Р., Маслов Л.И. // Заводская лаборатория. 1975.- Т. 41.-№8,- С. 12-16.

23. Истомин Кастровский, В.В. Электронномикроскопическое исследование малых добавок на старение высокопрочных литейных сплавов системы алюминий - медь Текст. / Истомин - Кастровский, В.В., Бакиров Ж.Т. // ФММ. - 1982. - Т. 53. - № з. с. 560-564.

24. Каплун, А.Б. Влияние параметров цикла нагружения на рост усталостных трещин Текст. / Каплун А.Б. // Физико-химическая механика материалов. 1978.-Т. 12.-№ 4.- С. 58-68.

25. Кишкина, С.И. Сопротивление разрушению алюминиевых сплавов Текст. / Кишкина С.И. М.: Металлургия, 1981.- 270 с.

26. Клевцов, Г.В. Влияние способов литья на усталостную прочность и механизм разрушения образцов из литейных алюминиевых сплавов Текст. / Клевцов Г.В., Фролова О.А., Клевцова Н.А. // Фундаментальные исследования,- 2005,- № 4,- С. 69-70.

27. Клевцов, Г.В. Влияние поверхностной обработки на микрорельеф и структурные изменения материала в поверхностных слоях Текст. / Клевцов Г.В., Фролова О.А., Клевцова Н.А. // Фундаментальные исследования,-2005.-№ 4.- С. 71.

28. Клевцов, Г.В. Рентгеноструктурный анализ как метод исследования изломов Текст. / Клевцов Г.В., Швец Г.Б. Л.: Машиностроение, 1986.-Вып. 35.-С. 3-11.

29. Клевцов, Г.В. Влияние асимметрии цикла и толщины образца на кинетику зоны пластической деформации в сплаве Д16 Текст. / Клевцов Г.В., Жижерин А.Г., Кудряшов В.Г. // Проблемы прочности. 1989. - № 5. - С. 58-61.

30. Клевцов, Г.В. Влияние поверхностной обработки на усталостную прочность и механизм разрушения литейных алюминиевых сплавов Текст. / Г.В. Клевцов, Н.А. Клевцова, О.А. Фролова // Успехи современного естествознания.- 2005.- № 7. С. 60-63.

31. Клевцов, Г.В. Пластические зоны и диагностика разрушения металлических материалов Текст. / Клевцов Г.В. .- М.: МИСИС, 1999. -112 с.

32. Клевцов, Г. В. Рентгеновские методы диагностики разрушения металлических материалов Текст. / Клевцов Г.В., Ботвина Л.Р., Горбатенко Н.А., Клевцов Р.Г. // Дефектоскопия. 1994.- № 4.- С. 86-98.

33. Клевцов, Г.В. К методике измерения толщины стравленного слоя металла с поверхности излома Текст. / Клевцов Г.В. // Заводская лаборатория. 1980.-Т. 46,- №8.-С. 739-841.

34. Клевцов, Г. В. Кинетика и фрактография усталостного разрушения сплава ВАЛ 15 при различной асимметрии цикла Текст. / Клевцов Г.В., Постников Н.С., Жижерин А.Г., Гоцев И.С., Бакиров Ж.Т. // Проблемы прочности. 1988. -№ 7. -С. 31-33.

35. Коцаньда, С. Усталостное растрескивание металлов Текст. / Коцаньда С,- М.: Металлургия, 1990.- 623 с.

36. Кудряшов, В.Г. Вязкость разрушения алюминиевых сплавов Текст. / Кудряшов В.Г., Смоленцев В.И. .- М.: Металлургия, 1976.- 293 с.

37. Ларионов, В. В. Определение пороговых значений коэффициента интенсивности напряжений при циклических нагрузках Текст. / Ларионов В. В., Махутов Н.А // Заводская лаборатория. 1978. - Т. 44. - № 6. - С. 793842.

38. Мондольфо, Л.Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов Текст. / Мондольфо Л.Ф. -М: Металлургия, 1979. 639 с.

39. Мороз, Л.С. Механика и физика деформаций и разрушения материалов Текст. / Мороз Л.С. Л.: Машиностроение, 1984. - 224 с.

40. MP. Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы исследования изломов металлов Текст. М.: ВНИИНМАШ Госстандарта СССР, 1980.-43 с.

41. Новиков, И.И. Рентгеноструктурный анализ изломов Текст. / Новиков И.И., Ботвина Л.Р., Клевцов Г.В. Препринт. М.: АН СССР, 1983. - 31 с.

42. Панасюк, В.В. Методы оценки трещиностойкости конструкционных материалов Текст. / Панасюк В.В., Андрейков А.В., Ковчик С.Е. Киев: Наукова думка, 1977.- 247 с.

43. Пахмурский, В.И. Долговечность до зарождения усталостной трещины и скорость ее роста в сталях 08кп и У8 Текст. / Пахмурский В.И., Левицкий М.О., Микитишин С.И. // Физико-химическая механика материалов. 1975.- Т. II.-№4.-С. 41-44.

44. Р 50-54-52-88. Расчеты и испытания на прочность. Метод рентгенострук-турного анализа изломов. Определение глубины зон пластической деформации под поверхностью разрушения Текст. М.: ВНИИНМАШ Госстандарта СССР, 1988. - 24 с.

45. Романив, О.Н. Фрактографическое исследование роста усталостных трещин в низкоотпущенных сталях Текст. / Романив О.Н., Деев Н.А., Гладкий Я.Н. // Физико-химическая механика материалов. 1975 - Т. II-№ 5. - С. 23-28.

46. Русаков, А.А. Рентгенография металлов Текст. / Русаков А.А. М.: Атомиздат, 1977. - 479 с.

47. Сельский, Б.Е. Влияние микроструктуры на механические свойства и развитие процесса разрушения стали 17ГС Текст. / Сельский Б.Е., Матвеев H.JI. // Известия вузов. Нефть и газ. 1997.- № 4. - С. 68-76.

48. Силумины. Атлас микроструктур и фрактограмм промышленных сплавов Изоматериал. /: Справ, изд. / Прыгунова А.Г., Белов Н.А., Таран Ю.Н., Золоторевский B.C., Напалков В.И., Петров С.С.- М.: МИСИС, 1996.- 175 с.

49. Строганов, Г.Б. Сплавы алюминия с кремнием Текст. / Строганов Г.Б., Ротенберг В.А., Гершман Г.Б. -М.: МИСИС, 1977. 2 72 с.

50. Строганов, Г.Б. Высокопрочные литейные алюминиевые сплавы Текст. / Строганов Г.Б. М.: Металлургия, 1985. - 216 с.

51. Степанов, М.Н. Усталость легких конструкционных сплавов Текст. / Степанов М.Н., Гиацинтов Е.В. -М.: Машиностроение, 1973.- 317 с.

52. Степнов, М.Н. Статистическая обработка результатов механических испытаний Текст. / Степнов М.Н. М.: Машиностроение, 1972.- 232 с.

53. Тимофеев, В.Н. О механизме нагрева поверхности металла при бомбардировке его потоками твердых частиц Текст. / Тимофеев В.Н., Угольников С.В // Материаловедение, 1998. № 2. - С. 53-55.

54. Утевский, Л.Ф. Дифракционная электронная микроскопия в металловедении Текст. / Утевский Л.Ф. -М.: Металлургия, 1973. 563 с.

55. Фридман, Я.Б. Строение и анализ изломов металлов Текст. / Фридман Я.Б., Гордеева Т.А., Зайцев A.M. М.: Машгиз, 1960. - 128 с.

56. Фридляндер, И.Н. Металловедение алюминия и его сплавов Текст. / Фридляндер, И.Н. М.: Металлургия, 1993.-111 с.

57. Фридляндер, И.Н. Высокомодульные алюминиевы сплавы с бериллием и магнием Текст. / Фридляндер, И.Н. // Металловедение и термическая обработка металлов, 2003.- №9. 40 с.

58. Школьник, Л.М. Скорость роста трещин и живучесть металла Текст. / Школьник Л.М. М.: Металлургия, 1973. - 215 с.

59. Энгель, Л. Растровая электронная микроскопия. Разрушение Текст. / Энгель Л., Клингел Г. : Справ, изд. М.: Металлургия, 1986. - 232 с.

60. Ярема, С.Я. Исследования роста усталостных трещин и кинетические диаграммы усталостного разрушения Текст. / Ярема С.Я // Физико-химическая механика материалов. 1977. - Т. 13. -№ 4. - С. 3-19.

61. Ярема, С.Я. Диаграммы усталостного разрушения стали 65Г различных термообработок Текст. / Ярема С.Я., Ратыг Л.В., Попович В.В. //Физико-химическая механика материалов. 1975.- Т. 10. - № 3. - С. 45-51.

62. Ярема, С.Я. Аналитическое описание диаграммы усталостного разрушения материалов Текст. / Ярема С.Я., Микитишкин С.И // Физико-химическая механика материалов. 1975.- Т. 11. - № 6. - С. 47-54.

63. Ярема, С.Я. Исследование развития усталостных трещин при низких температурах Текст. / Ярема С.Я., Осташ О.П. // Физико-химическая механика материалов. 1975.- Т. 11.- № 2.- С. 48-52.

64. Ярема, С.Я. Развитие усталостного разрушения в листовой малоуглеродистой стали при комнатной и низкой температурах Текст. / Ярема С.Я., Красовчкий А.Я., Осташ О.П., Степаненко В.А. // Проблемы прочности. -1977. -№3,- С. 21-26.

65. Akiniwa, Y. Effects of stress ratio on fatigue crack growth in SiC whisker reinforced aluminum alloy Text. / Akiniwa Y., Doker H // Fatique!96: Proc. 6th Int. Fatigue Congress, Berlin, 6-10 May, 1996. V. 3. Oxford, 1996. - P. 1481-1486.

66. Ando, K. Transaction of Fatigue Crack from Stable to Unstable Propagation and Fatigue Fracture Toughness of 3% Si Iron Text. /Ando K., Ogura N. J. Soc. Mater. Sci, Jap. - 1976. - V. 25. -№ 268. - P. 99-105.

67. Ando, K. Effect of grain size on fatigue fracture toughness and plastic zone size attending fatigue crack growth Text. /Ando K., Ogura N., Nishioka T. -Proc. 2nd Int. Conf. Mech. Behavior. Materials, Boston, Mass., 1976. P. 533537.

68. Awatani, J. Dislocation structures around propagation fatigue cracks in iron Text. / Awatani J., Katagiki K., Nakai H. // Met. Trans. 1978. - A 9. - № 1. -P. 111-116.

69. Awatani, J. Microstructural aspects of fatigue fracture Text. /Awatani J. // Men. Inst. Science and Ind. Res. Univ., 1979. V. 36. - P. 73-80.

70. Awatani, J. Dislocation structures around the tips of propagating fatigue cracks in copper Text. / Awatani J., Katagiki K., Koyanagi К // Phil. Magazine. 1978.- V. 38.- № 3.- Part 1.- P. 349-352.

71. Bathias, C. There is no infinite fatigue life in metallic materials Text. / Bathias С // Fatigue Fract. Eng. Mater. Sci. 1999. - V. 22. - №.7.- P. 559 -566.

72. Baus, A. Endurance en torsion et resistance a la fissuration par fatigue de trios nuances d'aciers a rails Text. / Baus A., Lieurade H. P. // Rev. met. (France), 1975. V. 12.- № 5.- P. 373-386.

73. Beevers, C.J. Fatigue crack growth characteristics at low stress intensities of metals and alloys Text. / Beevers C.J. // Metal. Sci. 1977. - V. 11. - № 8-9. -P. 362-367.

74. Changging, Z. Effect of a single peak overload on physically short fatigue crack retardation in an axle-steel Text. / Changging Z, Yucheng J., Guangli Y // Fatigue and Fract. Eng. Mater, and Struc. 1996. - 19, № 2-3. - P. 201-206.

75. Clavel, M. Plastic zone sizes in fatigued specimens of INCO 718 Text. / Clavel M., Fournier D., Pineau A. Met. Trans., 1975. - № 12. - P. 2305-2307.

76. Cooke, R.J. The slow fatigue crack growth and threshold behavior of a medium-carbon alloy steel in air and vacuum Text. / Cooke R.J., Lrving P.E., Booth G.S., Beevers C.J. // Eng. Fracture Mechanics. 1975. - V. 7. - № 1. - P. 69-77.

77. Donoso, E. Microcalorimetry of plastic zones in a deformed dispense-ordered Cu-9 Wt.% A1 alloy daring fatigue crack propagation Text. / Donoso E., Var-schavsky A. // Mater. Sci. and Eng. 1979. - V. 37. - № 2. - P. 151-157.

78. Grosskreutz, J.C. Fine subgrain structure adjacent to fatigue cracks Text. / Grosskreutz J.C, Shaw G.G. // Asta met.- 1972. V. 20. - № 4. - P. 523-528.

79. Hartmann, A. The effect of environment and load frequency on the crack propagation law for macro fatigue crack growth in aluminum alloys Text. / Hartmann A, Schijve J. // Eng. Fracture Mechfhics. 1970. - V.l. - № 4. - P. 615-631.

80. Henaff, G. The role of crack closure in fatigue crack propagation behavior of a TiAl-baset alloy Text. / Henaff G., Cohen S-A., Mabru C., Hetit J. // Scr. Mater. 1966. - V. 34. - P. 1449-1454.

81. Irving, P.E. The effect of air and vacuum environments on fatigue crack growth rates in Ti-6A1-4V Text. / Irving P.E., Beevers S.J. // Met. Trans. -1974.-V. 5.-№2.-P. 391-398.

82. Klevtsov, G.V. Plastic Zones Formation under Different Types of Loading Conditions Text. / Klevtsov G.V., Botvina L.R., Klevtsova N.A. // ISIJ International. 1996.-V. 36. - № 2. - P. 215-221.

83. Klevtsov, G.V. X-ray Diffraction Technique for Analyzing Failed Components Text. / Klevtsov G.V., Botvina L.R., Klevtsova N.A. // ISIJ International. 1996. -V. 36. - № 2. - P. 222-228.

84. Lai, K.M. Plastic Zones in Fatigue Text. / Lai K.M., Garg S.B. // Engineering Fracture Mechanics. 1988. - V.13. - № 2. - P. 407-412.

85. Lenets, Y.N. Compression fatigue crack growth behavior of an aluminum alloy: Effect of overloading Text. / Lenets Y.N. // Fatigue and Fract. Eng. Mater, and Struct. 1997. - № 2. - P. 249-256.

86. Lenets, Y.N. Environmentally enhanced initiation and re-initiation of fatigue crack under fully compressive cyclic load Text. / Lenets Y.N. // Fatique'96: Proc. 6th Int. Fatigue Congress, Berlin, 6-10 May, 1996. Vol.1. Kidlington, 1996,- P.661-666.

87. Lin, I. The influence of dislocation density on the ductile-brittle transition in BBC-metals Text. / Lin I, Thomson R // Sci. Met. 1986. - V. 20. - № 10. - P. 1367-1371.

88. Lukas, P. Transient effects in fatigue crack propagation Text. / Lukas P., Klesnil M // Eng. Fracture Mechanics. 1976. - V8. - № 4. - P. 621-629.

89. Masounave, J. Effect of grain size on the threshold stress intensity factor in fatigue of a ferrite steel Text. / Masounave J., Bailon J. // Sci. Met. -1976.-V 10.-№2.-P. 165-170.

90. Matsuoka, S. The retardation phenomenon of fatigue crack growth in HT80 steel Text. / Matsuoka S., Tanaka K. // Eng. Fracture Mechanics. 1976. -V 8. - № 3. - P. 507-523.

91. Meininger, J.M. Observations of tension / compression asymmetry in the cyclic deformation of aluminum alloy 7075 Text. / Meininger J.M., Dickerson S.L., Gibeling J.C. // Fatigue and Fracture Eng. Mater, and Struct. 1996. - 19. - № 1. - P. 85-97.

92. Murakami, Y. Factors influencing the mechanism of super long fatigue failure in steels Text. / Murakami Y., Nomoto Т., Ueda T. // Fatigue Fract. Eng. Mater. Sci. 1999 V. 22. - № 7. - P. 581-590.

93. Nakagawa, T. Behavior of fatigue crack propagation and its limiting condition of notched and cracked low carbon steel Text. / Nakagawa Т., Fuku-hara K. // Adstr. Bull. ISME. 1976. - V. 19. - № 127. - P. 71-78.

94. Natkaniec-Kocanda, D. Influence of shot-penning on shot crack behavior in a medium carbon steel Text. / Natkaniec-Kocanda D., Kocanda S., Miller К J. // Fatigue and Fract. Eng. Mater, and Struct. 1996. - № 7. - P. 911-917.

95. Niccols, E.H. A correlation for fatigue crack growth rate Text. / Niccols E. H. // Scr. Met. 1976. - V. 10. - № 4. - P. 295-298.

96. Ogura, Т. Transmission electron microscope study on the structure around fatigue cracks of a-iron Text. / Ogura Т., Masumoto Т., Imai Y. // Trans. Jap. Inst. Metals. 1976. - V. 17. - № 11. - P. 733-743.

97. Paris, P.A critical analysis of crack propagation laws Text. / Paris P.A., Erdogan F.A // Trans. ASME, S.D. 1963. - № 4. - P. 582-594.

98. Petit, J. Some aspects of the influence of microstructure on fatigue Text. / Petit J., Mendez J. // Fatique'96: Proc. 6th Int. Fatigue Congress, Berlin, 6-10 May, 1996. Vol.1. -Kidlington, 1996. C. 15-26.

99. Pippan, R. Dirtct observation of the crack tip deformation and the crack closure Text. / Pippan R., Bichler Ch., Sommitsch Ch., Kolednik O. // Fatigued: Proc. 6th Int. Fatigue Congress, Berlin, V.l. Kidlington, 1996. -P. 411- 416.

100. Pittinato, G.F. Fracture surface rotation mechanism for fatigue tested 2219-T87 aluminum sheet Text. / Pittinato G.F. // Trans. ASME. J. Eng. Materials and Technologies. 1979. - V. 101. - № 1. - p. 80-85.

101. Rice, J.R. Mechanics of crack tip deformation and extension by fatigue Text. / Rice J.R. // ASTM, Special Technical Publication. 1966. - № 415. -P. 247-311.

102. Ricklefs, R.E. Residual stress measurements in front of a propagating fatigue crack Text. / Ricklefs R.E., Evans W.P. // SAE Techn. Pap. Ser. -1980.-№ 800429.-P. 11.

103. Silcock, J.M. Structural Ageing Characteristics of Binary Aluminum -Copper Alloys Text. / Silcock, J.M., Heal P.J., Hardy H.H. // J. Metals. -1954. V. 82. - Part 6. - P. 239-248.

104. Tanaka, K. Receipt X-ray diffraction studies of metal fatigue in Japan Text. / Tanaka К // J. Strain Anal. 1975. - V.10. - № 1. - p. 32-41.

105. Tanaka, K. Overload retarding fatigue crack propagation Text. / Tanaka K., Mazuoka C., Kamizu F. // J. Iron and Steel Inst. Jap. 1977.- V. 63. - № 4. - P. 293-298.

106. Urashima, C. Fatigue crack initiation and propagation behavior in pearlite structures Text. / Urashima C., Nishida S. // Fatique'96: Proc. 6th Int. Fatigue Congr., Berlin, 6-10 May, 1996. Vol. l.-Kidlington, 1996. P. 319324.

107. Vivensang, M. Interpretation micros Text. / Vivensang M., Gannier A. // Rev. met.(Fr.). 1994. - № 12. - P.1787-1796.

108. Williams, J.F. An estimate of the residual stress distribution in the vicinity of a propagating fatigue crack Text. / Williams J.F., Stouffer D.S. // Eng. Fract. Mech. -1979. V 11. - № 3. - P. 547-557.

109. Yader, G.R. 50-fold difference in region II fatigue crack propagation resistance of titanium alloys. A grain-size effect Text. / Yader G.R., Cooley L. A., Crooker T.W. // Trans. ASME. J. Eng. Materials and Technologies. -1979.-V 101.-P. 86-90.

110. Yokobori, T. X-ray Microbeam Studies on Plastic Zone at the Tip of the Fatigue Crack Text. / Yokobori Т., Sato K., Yamaguchi Y. // Rep. Res. Inst. Strength and Fract. of Mater., Tohoku Univ., 1970. V 6. - № 2. - P. 49-67.

111. Yokobori, Т. Observations of Microscopic Plastic Zone and Slip Band Zone at the Tip of Fatigue Crack Text. / Yokobori Т., Kiyoshi S., Yaguchi H. // Rep. Res. Inst. Strength and Fract. of Mater., Tohoku Univ., 1973. V 9. - № l.-P. 1-10.

112. Yokobori, T. X-ray Study on the Substructures near the Fatigue Crack Text. / Yokobori Т., Sato K. // Rep. Res. Inst. Strength and Fract. of Mater., Tohoku Univ., 1972. V 8. - № 2. - P. 43-53.t;