автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Закономерности организации пластического течения и последующего разрушения на мезо- и макромасштабном уровнях в шейке высокопрочных поликристаллов при статическом растяжении

На правах рукописи

ГОРДИЕНКО Антонина Ильдаровна

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ ПЛАСТИЧЕСКОГО ТЕЧЕНИЯ И ПОСЛЕДУЮЩЕГО РАЗРУШЕНИЯ НА МЕЗО- И МАКРОМАСШТАБНОМ УРОВНЯХ В ШЕЙКЕ ВЫСОКОПРОЧНЫХ ПОЛИКРИСТАЛЛОВ ПРИ СТАТИЧЕСКОМ РАСТЯЖЕНИИ

Специальность; 05,16.01 - металловедение и термическая обработка металлов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

—--'чоЬс! 1 э

Томск - 2007

003065313

Работа выполнена в Томском политехническом университете и Институте физики прочности и материаловедения СО РЛН

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, академик РАН, профессор Панин Б.Р..

Официальн ые оппоненты:

доктор технических наук, доцент Албаут Г.Н. доктор физико-математических наук, доцент Лычагин Д.В.

Ведущая организация:

Томский государственный университет, г. Томск

Защита состоится 5 октября 2007 г, в i6L"' ч. на заседании диссертационного со в era

Д 003.038.01 2/1.

в ИФПМ СО РАН по адресу: 634021, г. Томск, пр. Академический,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИФПМ СО РАН.

А и то реферат разослан « 4_» сентября 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук

О.В. Сизова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы Изучение закономерностей пластического течения на заключительной стадии деформации, определяющих последующий процесс разрушения металлических материалов, является одной из важнейших задач современного материаловедения Решение этой задачи, однако, осложняется в связи с много-масштабностью явлений, лежащих в основе этих процессов, их много стадийностью, а также органической взаимосвязанностью процессов деформации и разрушения Кроме того, при изучении этих процессов необходим учет влияния внешних (темпе-ратурно-скоростные условия, механическая схема нагружения, геометрические размеры образца и др ) и внутренних факторов (структурно-фазовое состояние чистота, размер зерна, тип структуры, созданной той или иной термической или термомеханической обработкой, количество, форма и распределение структурных фаз и тд)

Обзор исследований процесса разрушения металлических материалов в условиях статического растяжения, выполненных за последние годы на основе подходов механики разрушения, физики прочности, физического материаловедения свидетельствует о сильной разобщенности результатов, полученных при решении данной сложной многоуровневой проблемы

Наиболее подробно механизмы пластической деформации в шейке и развитие в ней разрушения при растяжении исследованы на микроуровне Основное внимание уделяли эволюции в шейке дислокационных субструктур Обобщение этих работ представлено в монографиях [1,2] Особый интерес в этих работах заслуживает механизм фрагментации материала в шейке, подробно изученный в школе В В Рыбина [2] Много работ посвящено теоретическому анализу дислокационных микромеханизмов зарождения, слияния и роста трещин Процесс разрушения на микроуровне изучается в зависимости от уровня накопления повреждаемости в материале

В рамках механики сплошной среды решение проблемы разрушения связано с исследованием напряжений и деформаций в шейке растягиваемого образца Аналитические решения этой задачи были получены П Бриджменом, Н Н Давиденко-вым, Ю Г Важенцевым, Д М Норрисом Экспериментально деформации и напряжения в металлических пластинах исследовали методами муаровых полос, фотоупругих покрытий, голографической интерферометрии, спекл-интерферометрии и тен-зометрическим методом Наиболее полная картина распределений напряжений и деформаций в шейке однородных образцов была получена Г Н. Албаут [3] с соавторами методом фотоупругих покрытий

В рамках физической мезомеханики материалов, развиваемой в ИФПМ СО РАН, пластическая деформация и разрушение являются взаимосвязанными процессами во всей иерархии масштабных уровней структуры от микро- до макроуровня Этот подход используется и при изучении закономерностей пластического течения в шейке на мезо- и макромасштабном уровнях [4-6] Так, в работе [4] с использованием оптико-телевизионного измерительного комплекса ТОМВС высокого разрешения в шейке деформируемых поликристаллов были обнаружены две макрополосы локализованного пластического течения, самосогласованные по схеме креста в сопряженных направлениях максимальных касательных напряжений Была сформулирована концепция согласно которой, необходимым условием пластической деформации в шейке образца при растяжении является самосогласованное развитие сдвигов

в макрополосах локализованной деформации АВ и СО (рис I), фрагментации материала на мезомасштабном уровне в прилегающих областях АСЮ и СОВ и дислокационной деформации на микромасштабном уровне Нарушение самосогласования многоуровневого пластического течения в шейке должно приводить к развитию трещины и разрушению

Рис 1 Схема самосогласования сдвигов при взаимодействии макрополос локализованной деформации с конфигурацией в виде креста [4]

Однако вопрос о конкретных причинах и факторах, вызывающих нарушение самосогласования пластического течения и определяющих момент, когда и как оно произойдет, остается в литературе не выясненным Для его решения требуется количественные исследования распределения деформаций в шейке на разных масштабных уровнях, понимание их самосогласования, выяснение механизма зарождения трещин Естественно, что решить столь сложную задачу в рамках одной работы невозможно Особенно сложно количественно оценить роль дислокационной деформации на микромасштабном уровне в общей иерархии самосогласованных масштабов Поэтому в настоящей работе в качестве объектов исследования были выбраны высокопрочные материалы, в которых активизируются специфические механизмы мезо- и макромасштабного уровня [7]

Цель работы Для высокопрочных металлических материалов разного класса, отличающихся стабильностью их структуры при последующем механическом на-гружении, провести комплексное экспериментально-расчетное исследование закономерностей развития пластического течения с количественной оценкой характеристик деформации, измеренных с высокой степенью локальности, и последующего разрушения в шейке, формирующейся при растяжении плоских образцов

Для достижения этой цели в работе поставлены и решены следующие задачи

1) Исследовать закономерности развития деформации на мезо- и макромас-штабном уровнях при формировании шейки в условиях статического растяжения плоских образцов высокопрочных металлических материалов разного класса Для этого в области шейки с использованием высоколокального метода измерить линейные и сдвиговые компоненты деформации, интенсивность деформации и построить картины их распределения,

2) Провести металлографические и фрактографические исследования структурных микромеханизмов разрушения,

3) Сопоставить полученные в работе экстремальные локальные величины характеристик деформации на мезоуровне со структурными микромеханизмами и стадийностью процесса разрушения Выяснить ведущий механизм локализованной пластической деформации в шейке

Научная новизна. Впервые для разных высокопрочных материалов в шейке плоских образцов проведена полная количественная аттестация деформированного состояния с высокой степенью локальности, то есть с малым размером измеритель-

ной базы (от 50 до 300 мкм) Благодаря высокой скорости использованного в работе автоматизированного оптико-телевизионного метода измерения деформации, исследована кинетика деформированного состояния в шейке от момента ее зарождения до разрушения совместно с металлографическим и фрактографическим анализом микроструктурных механизмов и стадийности процесса разрушения Это позволило связать воедино картину развития деформации и разрушения в исследованных материалах на заключительной стадии деформации и установить ведущую роль сдвигов в сопряженных макрополосах локализованной деформации в шейке в процессе ее зарождения и развития

Практическая значимость работы. Выполненные в диссертационной работе исследования обобщают современные представления о закономерностях развития пластического течения и последующего разрушения в шейке, сформированной при растяжении плоских образцов металлических материалов Это дает возможность глубже понять природу самосогласования пластического течения на мезо- и макро-масштабных уровнях, вскрыть механизм разрушения металлических материалов в шейке как следствие нарушения самосогласования механизмов деформации на различных масштабных уровнях

Предложенный подход позволяет сформулировать практические рекомендации по предотвращению ранней стадии предразрушения в нагруженных высокопрочных материалах, особенно в области геометрических концентраторов напряжений, часто имеющихся в конструкциях Полученные результаты предполагается в дальнейшем использовать в теоретических методах расчета макроконцентраторов напряжений и зарождения трещин в нагруженных конструкциях сложной геометрии

На защиту выносятся следующие положения

I Ведущим механизмом пластического течения в шейке исследованных материалов являются самосогласованные пластические сдвиги в макрополосах локализованной деформации с конфигурацией креста вдоль сопряженных направлений максимальных касательных напряжений Характер изменения величин пластических сдвигов в макрополосах зависит от способности материала сохранять или утрачивать высокую степень упрочнения с ростом деформации

II В симметричной шейке стали ВКС-12, характеризующейся высоким деформационным упрочнением, максимальная величина интенсивности деформации наблюдается в центральном объеме шейки В этом месте происходит интенсивное порообразование и зарождение магистральной трещины Развитие магистральной трещины в условиях трехосного напряженного состояния при плоской деформации происходит по схеме нормального отрыва Вторая стадия разрушения связана с развитием трещины в условиях плосконапряженного состояния срезом

III Для субмикрокристаллических армко-железа и титана характерен двухста-дийный процесс формирования и разрушения в шейке На первой стадии формируется симметричная шейка Ее переход к наклонной шейке на второй стадии связан с разупрочнением материала в макрополосах локализованной деформации Накопленная в центральной области шейки за полный период ее формирования величина интенсивной деформации определяет первую стадию распространения магистральной трещины отрывом Вторая стадия декогезии в наклонной шейке осуществляется поперечным или продольным сдвигом вдоль ослабленной полосы локализованной деформации

IV Слабая взаимосвязь частиц хрома с медной матрицей определяет эволюцию пластического течения и разрушение композиционного материала Cu-25%Cr

Апробация работы Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих Международных, Всероссийских и Региональных конференциях и школах-семинарах V Региональной школе-семинаре молодых ученых «Современные проблемы физики, технологии и инновационного развития», г Томск, 2004г, Международных научно-практических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых "Современные техника и технологии", г Томск, 2004 г, 2005г, IV-V Всероссийских школах-семинарах «Новые материалы Создание, структура, свойства», г Томск, 2004г, 2005г, Международных конференциях по физической мезомеханике, компьютерному конструированию и разработке новых материалов, г Томск, 2004г, 2006г, XVI Международной конференции "Физика прочности и пластичности материалов", г Самара, 2006г, IX Всероссийском съезде по теоретической и прикладной механике, г Нижний Новгород, 2006г , International congress on fracture «Fracture Mechanics in Design of Fracture Resistant Materials and Structures», Moscow, Russia, 2007r

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 работ 4 статьи в журналах центральной печати, 6 статей в сборниках трудов и тезисы 2 докладов конференций

Достоверность научных положений, результатов и выводов подтверждается использованием современных экспериментальных методик, многочисленными экспериментальными исследованиями и устойчивой воспроизводимостью результатов, сопоставлением полученных результатов с опубликованными данными, полученными другими авторами и другими методами

Структура и объем диссертации Текст диссертации состоит из введения, пяти глав, общих выводов по работе и списка цитируемой литературы Работа содержит 91 рисунок, 5 таблиц Библиографический список включает 156 наименования Общий объем диссертации 137 страниц

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обосновывается актуальность выбранной темы диссертационной работы, сформулирована цель исследования, его научная новизна и практическая значимость, изложены основные положения, выносимые на защиту, приведены сведения об апробации диссертационной работы и ее краткое содержание по главам

Первая глава «Литературный обзор» содержит обзор работ, посвященных исследованию процесса разрушения металлических материалов на разных масштабных уровнях структуры тела при статическом растяжении В первом параграфе описаны современные подходы к исследованию процесса разрушения Второй параграф главы посвящен анализу работ, в которых теоретически и экспериментально исследуется напряженно-деформированное состояние в шейке плоских образцов (макроуровень) В третьем параграфе рассмотрены микроструктурные аспекты разрушения, изучаемые с применением металлографических и фрактографических методов (микроуровень) В четвертом параграфе рассмотрены экспериментальные исследования процесса разрушения на основе методологии физической мезомеханики материалов В результате проведенного анализа литературных данных сделан вывод о

необходимости комплексного многоуровневого подхода к исследованию процесса разрушения.

Но второй главе Постановка Задачи. Материалы и методы шспери.менталь-иых исследовании» на основании литературных данных обосновываются и формулируются задачи исследования. Определяется выбор исследуемых материалов. Исследованные материалы разбиты па 3 группы: I) высокопрочная марта 1С итная сталь ВКС-12 авиационного назначения; 2) субмикрокристаллические а-железо (СМК а-1-"е) и СМК титан (используемый в качестве имплантантов в медицине), полученные в результате равноканальНОгй углового (РКУ) прессования; 3) двухфазный псевдосплав Сн-25%Сг. представляющий собой медную матрицу с частицами хрома с бимодальным характером их распределения по размеру (используется в качестве злек-"I родного материала н высоковольтных выключателях).

Состав стали ВКС-12 приведен в табл.1, сведения о термической обработке приведены в [81-

Таблица 1 - Состав стали ВКС-12 [8]

%,нсс С Si Ni Сг Ми Со V Ми Fe

0.4 2,8 4 1.2 0,6 2,3 0,!)8 0,4 88,22

РКУ прессование образцов технически чистого а-Ке (примеси вес. %: 0,014 О, 0,008 С, 0.0017 И) и титана марки ВТ1-0 (примеси, %: 0.18 Ге, 0,1 0,07 С, 0,12 О, 0,010 II) осуществляли в Минске (Физтех НАНБ) и в Уфе (ИФП\Т) при комнатной температуре в специальной оснастке, состоящей из двух пересекающихся под углом 1ф = 90° каналов с одинаковыми поперечными сечениями. Общее количество проходов составляло соответственно 4 и 8.

Качественное отличие мартен ситной стали ВКС-12 и СМК а-Ре. титана проявляется в характере поведения их высокопрочного состояния при активном растяжении. Высокопрочное структурное состояние мартенситной стали ВКС-12 (рис.1. а) было получено в результате соответствующей термической обработки, н материал при активном растяжении деформационно упрочняется. Исходная структура СМК а-Ке (рис. I ,б) при растяжении Проявляет эффект \уогк-зо11ешп° [9].

Рис i Микроструктуры стали ВСК-12 (а), СМК a-Fe (б) [9]. псевдосплава Cu-25%Cr (в)

Это подтверждают результаты электронно-микроскопических исследований в |9], согласно которым созданная в ходе РКУ прессования полосовая фрагмеитиро-ванная мезосубструктура (средний размер фрагментов составляет 0,3-0,5 мкм, плотность дислокаций р=6*10"' см" ) при последующем активном растяжении разрушается в макрополосах локализованной деформации, и образуется сетчатая дислокаци-

онная субструктура (р=3*109 см") Вследствие этого, микротвердость в макрополосах локализованной деформации, формирующих шейку, падает Факт разупрочнения СМК титана после достижения предела прочности отмечен в работе [5] Естественно ожидать, что закономерности пластического течения в шейке СМК a-Fe, титана и стали ВКС-12 должны качественно различаться Это неизбежно должно отразиться и на характере их разрушения По сравнению со сталью ВКС-12 и СМК a-Fe и титаном, в псевдосплаве Cu-25%Cr, изготовленном электронно-лучевой наплавкой, присутствуют крупные частицы хрома размером 50-100мкм (рис 1, в) Появление включений, как макроконцентраторов напряжений, должно сказаться на организации пластического течения в шейке и разрушении

Образцы для исследований вырезали электроискровым способом в форме двойной лопатки с размерами рабочей части 15x3x1 мм3

Механические испытания проводили в условиях одноосного растяжения при комнатной температуре и скорости растяжения v~ 96 мм/час на испытательной установке «ИМАШ 20-78» Кинетику локального напряженно-деформированного состояния в шейке материалов изучали с помощью оптико-телевизионного измерительного комплекса «TOMSC»

Исходную информацию в виде полей векторов смещений и соответствующих им продольных Ux и поперечных Uy компонент получали путем сравнения двух изображений деформационного рельефа участка поверхности Для нахождение функции смещения на полях компонент вьивляли изотеты - линии равных величин смещений (аналогичные изотетам в методе муаровых полос) Конфигурация изотет, определяющая процесс дифференцирования перемещений для нахождения деформаций, не зависит от метода их получения и определяется конкретным видом напряженно-деформированного состояния исследуемого объекта Поэтому для расчета компонент деформации применяли графическое дифференцирование линейно сглаженной функции смещения, использованное в методе муаровых полос Поэтапные измерения деформации, при которых конец предыдущей стадии служит началом последующей, позволили анализировать деформированное состояние с интервалом и 1% макродеформации от предела текучести до момента разрушения материала

На анализируемые поля полученных компонент векторов смещений накладывали декартовую сетку с шагом 1/15 или 1/30 длины поля зрения В каждом узле этой сетки последовательно рассчитывали величины линейных, сдвиговой, поворотной компонент деформации в декартовых координатах

е ¿r е -\ди' i dUy) а = -(—-—)

дх у ду ** 2 ду дх 2 ду дх

Затем находили компоненты главных деформаций e¡ е2 по формуле

2 = + е„) ±

третью компоненту s¡ находили из условия несжимаемости материала

г, + ег + s} = 0

Полное формоизменение по всем трем осям оценивали величиной интенсивности деформации по формуле

я _

По результатам расчета строили картины распределения всех компонент деформации.

Для исследования микромеханизмов разрушения и изучения стадийности процесса разрушения использовали металлографический и фрактографический методы исследований. Металлографические исследования проводили в срединном продольном сечении шейки образца стали ВКС-12 с использованием оптического микроскопа «Zeiss Axsioverl 25». Поверхности излома разрушенных образцов всех исследованных материалов изучали с использованием растрового электронного микроскопа SEM 5 15 марки «Philips».

И третьей главе << Закономерности развития шейки и разрушения в высокопрочной стали ВКС-12» изложены результаты механических испытаний при активном растяжении образцов стали UKC-12, количественной аттестации напряженно* деформированного состояния па стадии Пред раз рушения образцов, результаты металлографических и фрактографических исследований.

Обнаружено, что в образцах стали ВКС-12 при 3,5%. то есть еще до достижения предела прочности, развивается симметричная шейка, сформированная путем развития двух сопряженных макрополос локализованной деформации, пересекающихся в центре образна. 11а рис. 2 (б - д) приведены типичные для такой шейки картины полей векторов смещений и соответствующих им компонент для более поздней степени макродеформации образца 7,2%.

Лк 2. Дмафамма растяжения стали О КС-12 {а), металлозрафическая картина Iа). попе векторов смещений (о) соответствую!!^ поля продольной (Л (в) и поперечной и, (г) компонент векторов смещений я шейке стали ВКС-12. £|~ 7,2%

В симметричной шейке экстремальные величины линейных компонент деформации и интенсивности деформации находятся в центральной части шейки, где макрополосы накладываются друг на друга (рис. 3 а, г). Величины сдвиговой и поворотной компонент деформации экстремальны в каждой четверти шейки, уменьшаясь с некоторым градиентом но величине к центру шейки (рис.3 б, в), Знак их последовательно меняется на противоположный, так как сдвиги со знаком «+» связаны

с одном макрополосой. а со знаком «—» с другой. Факт существования в шейке поворотных мод деформации отмечал В.В. Рыбин [2], который описывает фрагментацию материала в шейке, как отклик структуры на наличие поворотных мод деформации.

ii - .''

ilIKii'JJÍ и ; i -

H.O&IfTJ U.II&ÍII^J

ЫМ

I.SK4

Я 1С D 14 X

ЛЛ

" I1

í,É

M fc

> J ■■ ras

■xy

и.™ 17.41

0,0111 '-II

7.11:4

:.5¡:-4

i j

ШИШ! -.ÍF.-4

П.Ш1 üíll

..... ..

is

| 'ЩЬ fíS: ■ жЯш^ ■ v'...

i, ЖЖ

2 4 & e ic ч и \

г -as-ч vj

■6.375e-4

-3.756J

, -1.125E4 Í.J

1.5E-Í

\ U.12ÍE-Í

H 6.75E-Í - j

_ Jj

0.0 »21*15

<UiOI425

■■ (М)(П5"5

# ж it.Urtl 225

S: ..i:-:» U,lNi|ll?0

ВДШ8 5.4-4

llf 1ЯК-4

; 4 » ■ »un

Pucí 3. Картины распределения величин e, (а), % (6), tu (в), e¡ (г)

Развитие симметричной шейки происходит вплоть до момента разрушения и определяется способностью материала сохранять высокую степень упрочнения с ростом степени деформации. При увеличении внешнего приложенного напряжения скорость деформации в ведущей макрополосе возрастает, что приводит к ее упрочнению, включая геометрическое упрочнение, связанное с локальным изгибом образна. Повышенное упрочнение материала в ведущей полосе создает условия для продолжения деформации в ведомой сопряженной полосе. Затем сдвиг вновь интенсифицируется в ведущей макрополосе, и дальнейший процесс развивается по схеме фазовой волны. Так поддерживается развитие симметричной шейки, что хорошо иллюстрируют картины распределения компонент деформации на более поздней стадии деформаиии. Наблюдаются лишь количественные изменения величин всех компонент деформации.

Согласно [10], стесненные поворотные моды деформации на мезомаштабном уровне вызывают сильное деформационное упрочнение материала. Как следствие увеличения деформационного упрочнения (наряду с дислокационным внутри фрагментов), с ростом степени деформации интенсивность поперечного пластического течения в шейке монотонно снижается В то же время, интенсивность ухода материала из центральной области шейки непрерывно увеличивается под действием растягивающих напряжений. В результате, и центральной области шейки возникает локальная зона всестороннего растяжения. В этой зоне происходит максимальное формоизменение, оцененное локальной величиной интенсивности деформации (рис.З, г), и начинается зарождение лесипошностей. Результаты металлографических исследований центральной части срединного продольного сечения шейки (рис.4) и фрактографичееких исследований поверхности разрушения (рис.5) подтверждают наличие большой плотности пор в этой области. Наблюдали несколько

' Для удобства сравнения характеристик деформации на разных стадиях пластического течения их рассчитывали в секунду времена

микромеханизмов зарождения несплошностей: в результате отслоения включения от матрицы вдоль межфазной границы раздела «частица2 - матрица» (рис. 4, а); разрушение хрупкого включения (рис. 4, б) и поел сдую шее прорастания трещины в матрицу; зарождение трещины от острого угла частицы, как концентратора напряжений. Несплошности подрастают и направлении, перпендикулярном к оси растяжения. сливаются с другими порами, образованными соседними частицами (рис. 4. в). Так зарождается магистральная трещина.

2 Им км

Рис. 4 Зарождение трещин в центральной продольном сечении шейки (а-п) и картина разрушенного образца стали ВКС-12 (г)

Фрактогр аф и ческие исследования подтверждают факт первоначального развития трещины в центральном объеме симметричной шейки {рис. 5). Вследствие этого первая стадия разрушения происходит в условиях объемно-напряженного состояния. Трещина развивается при плоской деформации, осуществляя нормальный отрыв с формированием плоского дна чашечки излома (рис. 4, г).

По мере приближения трещины к поверхности образна и изменения объемно-напряженного состояния в сторону плосконапряжсниого, усиливается влияние касательных напряжений, и формируется коническая часть излома по типу конус-чашечка (рис. 5, область Б).

Четвертая глава ¡(Кинетика напряженно-деформированного состояния в шейке и разрушение СМК материалов» посвящена исследованию эволюции пластического течения в шейке и разрушения СМК материалов. В связи с полной аналогией развития процессов деформации на мезо- и макромас штабных уровнях в шейке СМК a-Fe и титана, экспериментальные данные подробно будут представлены для СМК a-Fe. Вследствие технологии изготовления СМК a-Fe PKY прессованием, запас пластичности такого материала очень низок [9], а способность к упрочнению быстро снижается. Поэтому стадия пластического течения на диаграмме деформации с положительным коэффициентом деформационного упрочнения очень корот-

Рис. 5 Вил поверхности разрушения стали ИКС-12. Пористость и зонах А И Б при больших увеличениях

: Согласно электронно-микроскопическим исследованиям [II], в ВКС-12 это могут быть карбиды ванадия VC и V3C

кая (рис. 6. а}, и пластическое течение при растяжении приводит к быстрому развитию макрополос локализованной деформации. В СМК а-Ре, как и в стали ВКС-12, шейка начинает развиваться за счет формирования двух сопряженных макрополос локализованной деформации, пересекающихся в центре образца. Конфигурация изолиний их и !_!у на полях компонент векторов смещений (рис. 6, в - г), картины раеггреяелеш«? лилейной е.. сдвиговой компонент деформации и интенсивности деформации рассчитанные и построенные для этой стадии деформации, типичны для симметричной шейки.

!'ис. 6. Диаграмма рлозяжсния (а), метайлщ-рвфическая кари та (о), шолнщш продольной 1.1, (и) к поперечной О, (г) компонент нектороп смещений а шейке СМК и-Рс, - 3,2%

Однако развитие симметричной шейки наблюдается только до предела прочности, пока, по-видимому, сохраняется стабильность структуры и происходит заметное упрочнение материала. При последующем нагружении образца происходит интенсивное разрушение исходной полосовой фрагментированной меЩсу б структуры и вызванное этим разупрочнение в макрополосах локализованной деформации [9], Это приводит к ускоренному развитию деформации з ведущей макрополосе, перераспределению линейных и сдвиговых компонент и интенсивности деформации, и, следовательно, к нарушению симметрии картин распределения всех характеристик деформации (рис. 7). "Гак происходит переход ко второй стадии формирования наклонной шейки. В наклонной шейке максимальные линейная е, (рис. 7, в) и сдвиговая (рис. 7, г) компоненты деформации выстраиваются вдоль одной из макрополос. ориентированной по направлению максимальных касательных напряжений.

л

^ " - ' 1р" - г ь ч- п ..

6,2 %

Рис 7, Линии райюю уровня компонент деформации в шейке СМК а-Ре

ООД2Й15 «1 Они 15

Количественным подтверждением перехода ко второй стадии формирования шейки в СМК материалах может служить значительный рост с увеличением степени макродеформации образца величины сдвиговой компоненты в макрополосе 1-1 но сравнению с макрополосой 2-2 (рис. 8, а). Меняется при этом и соотношение у величин сдвиговой к линейной компонентам, рис. 8, б. В результате произошедших изменений к моменту разрушения образна сдвиговая компонента превышает по величине линейную е, - в 2.5 раза.

0.04

_ о.оз

¡¿,0,02 (О 0,01

о.оо

/ Щ

СМКа-Ре /

* ВКС-12 1 1 Уг

г 1-Г-1-'-1-•-Г" т

2.4 2.0 *1,6

1.2

1

0,4

СМКо-Ре

ВКС-12

3 4 5 6 7 8 Б.'л а * 4 5 Ь ' Е*Л б

Рис. К. Изменение максимальной величины еднпткон компонепп.: б ! ,:' макрополосах (а), изменение отношения у _ Ей. сдвиговой компоненты е„. к линейной г, (б) с ростом степени дефор-

мкнип встали ВКС-12 и СМК а-Ре

В результате прошедшей перегруппировки за счет наложения Друг на друга линейных и сдвиговых компонент, формируется мощная полоса локализованного сдвига с максимальной величиной интенсивности деформации (рис. 7. д).

За полный период организации симметричной и наклонной шейки наибольшему формоизменению подвергается нейтральная часть объема шейки. Именно этот объем шейки содержит максимальную плотность дефектов, что и подтверждают результаты фрактографического анализа излома (рис. 9, а, область В),

а

Рис 9; Вид поверхности разрушения (а) и картша разрушенного образца СМК в-1;е (б)

В этой области происходит зарождение магистральной трещины (рис. 9, а, направление ВС). Таким образом, сценарий начального этапа развития разрушения в СМК материалах с наклонной шейкой и в материалах с симметричной шейкой, они-

санный в 3 главе, одинаковый Начальный этап развития магистральной трещины в СМК материалах происходит отрывом в условиях объемно-напряженного состояния Так развивается первая стадия разрушения Дальнейшее развитие разрушения в наклонной шейке связано с превалированием интенсивности сдвигов в одной макрополосе, что, в свою очередь, обусловлено локальным разупрочнением СМК материала с ростом степени деформации По мере развития внутренней трещины и утонения образца реализуются условия перехода к плосконапряженному состоянию Начинается вторая стадия разрушения путем соскальзывания одной части образца относительно другой его части с формированием поверхности среза, о чем свидетельствуют удлиненные ямки на поверхности разрушения (рис 9, а, область Е) и макрокартина разрушенного образца (рис 9, б)

В пятой главе «Закономерности организации пластической деформации и разрушения в двухфазном псевдосплаве Си-25%Сг» описаны особенности развития пластической деформации на мезо- и макромасштабных уровнях на стадии предразру-шения и последующего разрушения образцов двухфазного псевдосплава Си-25%Сг

Прочностные свойства псевдосплава Си-25%Сг образцов типа 1 (кривая 1, рис 10) по сравнению с чистой медью (кривая 3, рис 10) выше почти в два раза Пластические свойства образцов псевдосплава типа 1 снижены по сравнению с медью, но незначительно Некоторая часть исследованных образцов псевдосплава (образцы типа 2) разрушалась, не достигая 10% деформации (рис 10, кривая 2)

В образцах псевдосплава Си-25%Сг с большей пластичностью (кривая 1, рис 10) на первой стадии развивается типичная широкая симметричная шейка (рис 11а, б) за счет развития двух пересекающихся макрополос локализованной деформации В такой шейке максимальная интенсивность деформации наблюдается в ее центральном объеме (рис 11, в)

Однако далее с ростом степени деформации конфигурация изолиний в шейке псевдосплава Си-25%Сг по сравнению со сталью ВКС-12 начинает изменяться При степени деформации е2 ~ 21,5% с помощью оптического микроскопа в области нижней боковой грани образца обнаружено возникновение узкой трещины В результате этого изолинии их сгущаются в нижней левой части анализируемого поля зрения (рис 11, г, точка А), а на изолиниях иу появляются дополнительные изгибы (рис 11, д, точки В) С ростом степени деформации на изолиниях 1!у одни изгибы (рис 11, з, точки В) усиливаются, а другие, характерные для симметричной шейки (рис 11, д, точка С) - исчезают Это приводит к изменению в картинах распределения компонент деформации и формированию второго максимума интенсивности деформации в вершине распространяющейся трещины (рис 11, е, точка Д) Наблюдаемая картина изолиний типичная для геометрического концентратора

В результате этого формируется мощная полоса локализованной деформации, связывающая область с максимальной интенсивностью деформации в вершине распространяющейся трещины с центральной областью шейки (рис 11, и) Вдоль этого

я'мо-

Рис 10 Диаграммы растяжения псевдосплава Си-25%Сг (1,2) и меда (3)

направления лежат области с максимальными значениями всея компонент деформаций. Зона ослабленного деформацией материала определяет последующее развитие трещины. На последней стадии разрушение образца происходит отрывом.

Л. \ \ \ \ I

1 д \ \ ш \ \

М V \ М \ \

I \ I '-:'1, 1

I '11.1й I; ■I II

I I I ! Н ! } I

1 \ -

'Уф'''

'srmm-ff; штяш \\ v

\ х \ \ hfi ■■

I

Ж-

е4 - 22,?%

Рис 11. Изменение коифшураиин изолиний U, (а. г, ж), U-, (б. д, з) и картины распределения интенсивности деформации (в, с. и) в шейке псевдосплава с ростом степени ма кроле форма и и и

Разрушение в образцах композиции Си-25%Сг, не достигнувших стадии образования шейки (рис. 10, кривая 2), инициирует геометрический концентратор в виде трещины (рис. 12, а), распространяющейся вдоль слабой межфазной границы между крупной выходящей на поверхность образца частицы хрома (рис. 13, а) и медной матрицей. Максимальная интенсивность деформации наблюдается в вершине трещины (рис. 12, 6-в).

в,7ЙЁ..4

О.ОСПГЫ

0.WZ625

as

0,007000

е

0.01488 0.01281 0.0106Э 0,00856 UTO6A4 0.00427 0.0021 Э 0.00106

а 7 ■ - - \ о •

Рис 12, Металлографшеская картина (а), изолинии Ux (б), U\ (в) в образце псевдоснлава Си-

25%Сг типа 2,6-8,5%

Рис. 13. Частша (а) на лндекой поверхности разрушенного образца (б) пеендосилава Си 2У % Сг

Разрушение Псевдосшива с геометрическим концентратором (трещиной) проходит отрывом, то есть в условиях обьемного напряженного состояния (рис.13, б).

Выводы. В ходе количественной аттестации локальных характеристик деформации на мезо- и макром ас штабном уровнях, проведенной с помощью оптико-телевизионного измерительного комплекса, была исследована эволюция пластического течения на стадии предразрушения ряда высокопрочных материалов. Совместно с оценкой деформированного состояния в шейке проведены исследования микроструктурных Механизмов и стадийности процесса разрушения. Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:

1. Образование шейки в исследованных высокопрочных материалах нри одноосном растяжении связано с развитием вдоль сопряженных направлений максимальных касательных напряжений двух макрополос локализованной деформации с конфигурацией креста. Этот механизм деформации является ведущим в зарождении и развитии шейки при растяжении образцов исследованных материалов, реализуемое в процессе неформации соотношение сдвигов н м а крополосах зависит- от способности материала сохранять или утрачивать высокую степень упрочнения с ростом степени деформации. Изменение величины пластических сдвигов в макрополосах определяет неоднородное напряженно-деформированное состояние в шейке. Этим Обусловлены закономерности пластического течения в шейке и последующее разрушение.

2. В материалах с высокой способностью к деформационному упрочнению, таких как сталь ВКС-12, формируется симметричная шейка. В симметричной шейке экстремальные величины линейных компонент деформации находятся в ее центре, а значения сдвиговой и поворотной компонент максимальны в каждой четверти шейки. при этом знак их, определяемый принадлежностью к той или иной полосе, от Четверти к четверти последовательно меняется. Непрерывное упрочнение материала. сопровождающее развитие макрополос, создает условия для формирования симметричной шейки вплоть до разрушения образца. В центральном объеме шейки, где макроподосы локализованной деформации пересекаются, выявляется максимальная величина интенсивности деформации, что обусловливает в данной зоне максимальное формоизменение и возникновение микронористости в этой части шейки.

3. В иселелоьанных СМК материалах обнаружен двухстадийный характер формирования шейки. На первой стадии формируется симметричная шейка путем развития двух сопряженных макроиолос локализованной деформации. Вторая стадия развития наклонной шейки связана с интенсивным развитием деформации в одной из сопряженных макрополос локализованной деформации, что связано с резким разупрочнением материала в этой макрополосе вследствие разрушения при деформации исходной СМК структуры.

4 Разрушение в симметричной и наклонной шейках в исследованных высокопрочных материалах носит двухстадийный характер Зарождение магистральной трещины в обоих случаях начинается в центральном объеме шейки в месте максимальной интенсивности деформации и возникновения высокой пористости Процесс развивается в условиях объемно-напряженного состояния. Это согласуется с известным тезисом механики об энергетической целесообразности развития трещины нормального отрыва в условиях объемно-напряженного состояния при плоской деформации. Дальнейшее развитие разрушения в шейке зависит от соотношения интенсивности сдвигов в макрополосах

5 В симметричной шейке, в которой пластические сдвиги в обеих макрополосах развиваются с одинаковой интенсивностью, по мере развития трещины нормального отрыва и приближения ее к внешней поверхности образца, реализуется плосконапряженное состояние Разрушение завершается в энергетически выгодных условиях среза по двум сопряженным направлениям максимальных касательных напряжений с формированием излома по типу конус-чашечка

В материалах с наклонной шейкой, в связи с возросшей долей величины сдвиговой компоненты деформации в одной их макрополос и изменением напряженно-деформированного состояния в сторону плосконапряженного, вторая стадия разрушения осуществляется срезом вдоль макрополосы, ослабленной деформационным разупрочнением, по схеме поперечного (СМК a-Fe) или продольного (СМК титан) сдвига

6 В двухфазном псевдосплаве Cu-25%Cr на начальной стадии развития шейки формируется типичная симметричная шейка Однако из-за ослабленных связей на межфазной границе раздела «частица хрома — медная матрица» нормальные растягивающие напряжения приводят к образованию трещины, что резко изменяет напряженно-деформированное состояние, характерное для симметричной шейки, и характер разрушения такого материала

В случае, когда крупная частица хрома находится вблизи боковой грани и выходит на поверхность образца, трещина зарождается задолго до момента формирования шейки, обусловливая разрушение отрывом

Обсуждаются возможные практические рекомендации по влиянию на стадию предразрушения высокопрочных материалов путем воздействия на их поверхностные слои (наноструктурирование, ионная имплантация и тд), путем изменения дисперсности частиц второй фазы в псевдосплаве Cu-25%Cr, модифицирования интерфейса «упрочняющие частицы-матрица» и др

Список цитируемой литературы:

1 Трефилов В И , Мильман Ю В , Фирстов С А Физические основы прочности тугоплавких металлов -Киев НауковаДумка, 1975 -315с

2 Рыбин В В Большие пластические деформации и разрушение металлов - М Металлургия, 1986 - 224с

3 Ахметзянов М X, Албаут Г Н, Барышников В Н Исследование локализации деформаций и напряжений в шейке тонкой полосы методом фотоупругих покрытий // Физическая мезомеханика. - 2004 —'Г7 -Спец выпуск 4 1.-С347-350

4 В Е Панин, JIС Деревягина, ЕЕ ЕЕ Дерюгин и др Закономерности стадии предразрушения в физической мезомеханике // Физическая мезомеханика - 2003 - Т 6 — №6 - С 97-106

5 Дударев Е Ф , Бакач Г П, Грабовецкая Г П и др Деформационное поведение и локализация пластической деформации на мезо- и макромасштабных уровнях в субмикрокристаллическом титане // Физическая мезомеханика -2001 - Т 4 - №1 -С 97-10

6 Полетика Т М , Колосов С В , Нариманова Г Н Зуев JIБ Локализация пластического течения в циркониевых сплавах для ядерной энергетики // Физическая мезомеханика -2004 - Т 7 - Спец выпуск 4 1 -С 97-106

7 Коротаев А Д, Тюменцев А Н, Пинжин Ю П Активация и характерные типы дефектных субструктур мезоуровня пластического течения высокопрочных материалов // Физическая мезомеханика- 1998 -Т 1 -№1 -С 23-35

8 Покровская Н Г, Петраков А Ф , Шалькевич А Б Современные высокопрочные конструкционные стали для изделий авиационной техники II Металловедение и термическая обработка металлов -2002 -№12 -С 23-26

9 Панин А В , Сон А А , Иванов Ю Ф , Копылов В И Особенности локализации и стадийности пластической деформации субмикрокристаллического армко-железа с полосовой фрагментированной субсгруктурой // Физическая мезомеханика - 2004 -11 - №3 -С 5-16

10 Смолин И Ю О применении модели Коссера для описания пластического деформирования на мезоуровне//Физическая мезомеханика. - 2005 -Т 8 — №3 - С 49-62

11 Панин В Е , Каблов Е Н . Плешаков В С и др Влияние ультразвуковой ударной обработки на структуру и сопротивление усталости сварных соединений высокопрочной стали ВКС-12//Физическая мезомеханика -2006 - Т 9 -№2 - С 85-96

Основное содержание диссертационной работы отражено в следующих

публикациях:

1 Панин В Е, Деревягина Л С . Стрелкова И Л, Мирхайдарова А И3 Анализ напряженно-деформированного состояния в шейке плоского образца высокопрочной стали при разрушении // Физическая мезомеханика - 2004 -1 7- Спец выпуск Ч 1 - С 374-377

2 Деревягина Л С , Панин В Е , Стрелкова И Л , Мирхайдарова А И , Мугаттарова А А Исследование разрушения на мезо- и макромасштабных уровнях субмикрокристапли-ческого a-Fe при одноосном растяжении // Деформация и разрушение материалов - 2006 -№2 -С 20-24

3 Деревягина Л С, Панин В Е, Мирхайдарова А И Оптико-телевизионный метод исследования напряженно-деформированного состояния в шейке плоского образца // Сб трудов XVI Международной конференции "Физика прочности и пластичности материалов" -Самара СамГТУ -2006 -Т 1 -С 93-99

4 Деревягина Л С , Панин В Е , Мирхайдарова А И Организация пластического течения и разрушение в шейке псевдосплава при растяжении Cu-25%Cr // Деформация и разрушение материалов -2006 -№12 - С 15-19

5 Derevyagma L S , Panin V Е , Gordienko A I Scale levels of plastic deformation and fracture in a plane neck m polycrystais under tension // Proc Int ICF Interquadrennial Conf Fracture Mech /Ed by R V Goldstern et al - Moscow Inst Prob Mech RAN, 2007

6 Деревягина Л С, Панин В Е. Гордиенко А И Самоорганизация птастических сдвигов в макрополосах локализованной деформации в шейке высокопрочных поликристаллов и ее роль в разрушении материала при одноосном растяжении // Физическая мезомеханика - 2007 - Т 10 - №4 - С 59-71

■ В связи с вступлением в брак фамилия Мир^д^рова изменена на фамилию Гордиенко (свидетельство о заключение брака 1-ОМ №566353 от 08 04 2006)

Отпечатано в КЦ «Позитив» 634050 г. Томск, пр. Лапша 34а Подписано к печати 4 09,2007 г Тнраж 100 экз

ВВЕДЕНИЕ.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Процесс разрушения и подходы к его изучению.

1.2. Напряженно-деформированное состояние в шейке (макроуровень).

1.2.1. Теоретические исследования напряженно- 21 деформированного состояния в шейке металлических образцов при растяжении.

1.2.2. Экспериментальные исследования напряженно- 24 деформированного состояния в области шейки.

Актуальность выбранной темы. Изучение закономерностей пластического течения на заключительной стадии деформации, определяющих последующий процесс разрушения металлических материалов, является одной из важнейших задач физики прочности и материаловедения. Решение этой задачи, однако, осложняется в связи с многомасштабностью явлений, лежащих в основе этих процессов, их многостадийностью, а также органической взаимосвязанностью процессов деформации и разрушения. Кроме того, при изучении этих процессов необходим учет влияния внешних (температурно-скоростные условия и механическая схема нагружения, геометрические размеры образца) и внутренних факторов (структурно-фазовое состояние: чистота, размер зерна, тип структуры, созданной той или иной термической или термомеханической обработкой, количество, форма и распределение структурных составляющих фаз, карбидов и т.д., состояние поверхности).

Обзор исследований процесса разрушения металлических материалов, выполненных за последние годы на основе двух традиционных подходов - механики разрушения и физики прочности, свидетельствует о сильной разобщенности указанных походов к решению данной сложной многоуровневой проблемы.

Для преодоления существующих барьеров необходим комплексный подход для исследования этого явления с привлечением таких смежных дисциплин как механика сплошной среды и механика разрушения, материаловедение, физика прочности и химия поверхности, физическая мезомеханика материалов.

Наиболее подробно процессы пластической деформации в шейке и развития в ней разрушения при растяжении исследованы на микроуровне [1-15]. Основное внимание уделялось эволюции в шейке дислокационных структур. Проводится анализ дислокационных микромеханизмов зарождения, слияния и роста трещин [1-3]. Процесс разрушения на микроуровне изучается также в зависимости от накопления повреждаемости в материале [4-7].

Рассмотрены также физические модели явления потери механической устойчивости. В. И. Владимировым [8] сделано заключение о том, что локальная пластическая неустойчивость может происходить в результате лавинного размножения дислокаций благодаря диссоциации квазиустойчивых диполей. В.В. Рыбин [9-12] к структурным дефектам, ответственным за образование шейки при одноосном растяжении, относит: частичные дисклинации и связанные с ними малоугловые границы, то есть фрагментацию материала в шейке. Другие авторы [13] к структурным признакам деформации на стадии шейкообразова-ния относят: монотонное с ростом деформации увеличение площади поверхности дислокационных границ, возникновение ориентированных вдоль оси растяжения прямолинейных границ межзеренного типа с углом разориентировки более 10°.

Однако неустойчивость пластической деформации, то есть образование шейки, наблюдается в материалах с разной структурой и с разными механизмами деформации. Это ведет к предположению о том, что явление потери устойчивости пластического течения или образование шейки развивается не только на микроструктурном уровне. Такое утверждение, однако, не должно снижать значимость изучения микроструктурных изменений в области шейки.

Решение проблемы разрушения при растяжении на макроуровне связано с исследованием напряжений и деформаций в шейке растягиваемого образца. Первые аналитические решения этой задачи при достаточно сильных ограничениях были получены П. Бриджменом [16]. Позднее ее решали другие авторы [17-19]. Известны также экспериментально-расчетные работы, анализирующие напряженно-деформированное состояние в шейке [20-23]. Для измерения деформаций использовали метод сеток, метод Муара, метод фотоупругих покрытий. Наиболее полная картина распределений напряжений и деформаций в шейке однородных образцов была получена Г.Н. Албаут с соавторами [20-21] на малоуглеродистой автоматной стали и дюралюминия Д16Т методом фотоупругих покрытий. Однако для исследуемых материалов не была выявлена взаимосвязь локальных характеристик деформаций и напряжений в шейке с процессом разрушения. Не выявлены структурные микромеханизмы зарождения, условия роста микротрещин и их слияния в магистральную, и, следовательно, не установлена стадийность процесса разрушения, взаимосвязь разрушения с напряженно-деформированным состоянием.

Согласно принципам физической мезомеханики материалов, развиваемой в ИФПМ, пластическая деформация и разрушение являются взаимосвязанными процессами во всей иерархии масштабных уровней от микро- до макроуровня. Исследованию закономерности пластического течения в шейке в рамках физической мезомеханики посвящен ряд работ [23-28]. Так, в работе [23] в ходе металлографических исследований было показано, что в кремнистом железе шейка образуется путем самоорганизации сопряженных макрополос локализованного сдвига по типу фазовой волны переключения. Пластическая деформация по механизму фазовых волн переключения, по мнению авторов [24], связана с движением фрагментов полосовой мезосубструктуры, как целое по схеме «сдвиг+поворот». В случае самоорганизации макрополос локализованного сдвига по механизму фазовой волны переключения в условиях, когда полосы соединены концами и сопряжены по направлениям т^ на лицевой поверхности плоского образца, происходит вязкое разрушение с образованием гипертрофированно выраженной шейки. Такие закономерности были выявлены только для кремнистого железа.

В работе [25] возникновение неустойчивости пластического течения (стадия формирования шейки) в субмикрокристаллическом титане связывается с формированием на лицевой поверхности образца макрогофра в виде стоячей волны, длина которого соизмерима с длиной образца. В работах [25-26] показано два случая развития макрополос в шейке, когда формируется одна или две сопряженные макрополосы локализованной деформации, формирующие, соответственно, несимметричную и симметричную шейку. Причины формирования разных типов шеек в этой работе не обсуждаются.

В рамках физической мезомеханики сформулирована концепция деформации и разрушения в шейке плоского образца [27, 28], согласно которой необходимым условием пластической деформации в шейке образца при растяжении является самосогласованное развитие сдвигов в макрополосах локализованной деформации АВ и CD (рисЛ), фрагментации материала на мезомасштабном уровне в прилегающих областях AOD и СОВ и дислокационной деформации на микромасштабном уровне. Нарушение самосогласования многоуровневого пластического течения в шейке должно приводить к развитию трещины и разрушению.

A d

Рис.1. Схема самосогласования сдвигов при взаимодействии макрополос локализованной деформации конфигурации в виде креста [27]

Однако вопрос о конкретных причинах и факторах, вызывающих нарушение многоуровневого самосогласования пластического течения и определяющих момент, когда и как оно произойдет, остается в литературе не выясненным. Для его решения требуется количественные исследования распределения деформаций в шейке на различных масштабных уровнях, понимание их самосогласования, выяснение механизма зарождения трещин как следствие нарушения самосогласования пластического течения на различных масштабных уровнях. Естественно, что решить столь сложную задачу в рамках одной работы невозможно. Особенно сложно количественно оценить роль дислокационной деформации на микромасштабном уровне в общей иерархии самосогласованных масштабов. Поэтому в настоящей работе в качестве объектов исследования были выбраны высокопрочные материалы, в которых активизируются специфические механизмы мезо- и макромасштабного уровня [29]. В качестве основного метода исследований было выбрано измерение полей векторов смещений в шейке плоских образцов при растяжении с использованием оптико-телевизионного измерительного комплекса TOMSC высокого разрешения. Количественная обработка полей векторов смещений позволяла рассчитать в шейке линейные и сдвиговые компоненты деформации, поворотные моды деформации и интенсивность пластического течения. С использованием сканирующей электронной микроскопии проведены фрактографические исследования поверхностей разрушения.

Цель настоящей работы. Для высокопрочных металлических материалов разных классов, отличающихся стабильностью их структуры при последующем механическом нагружении, провести комплексное экспериментально-расчетное исследование закономерностей развития пластического течения с количественной оценкой характеристик деформации, измеренных с высокой степенью локальности, и последующего разрушения в шейке, формирующейся при растяжении плоских образцов.

Научная новизна. Впервые для разных высокопрочных материалов в шейке плоских образцов проведена полная количественная аттестация деформированного состояния с высокой степенью локальности, то есть с малым размером измерительной базы (от 50 до 300 мкм). Благодаря высокой скорости использованного в работе автоматизированного оптико-телевизионного метода измерения деформации, исследована кинетика деформированного состояния в шейке от момента ее зарождения до разрушения совместно с металлографическим и фрактографическим анализом микроструктурных механизмов и стадийности процесса разрушения. Это позволило связать воедино картину развития деформации и разрушения в исследованных материалах на заключительной стадии деформации и установить ведущую роль сдвигов в сопряженных макрополосах локализованной деформации в шейке в процессе ее зарождения и развития.

Практическая значимость работы. Выполненные в диссертационной работе исследования обобщают современные представления о закономерностях развития пластического течения и последующего разрушения в шейке, сформированной при растяжении плоских образцов металлических материалов. Это дает возможность глубже понять природу самосогласования пластического течения на мезо- и макромасштабных уровнях, вскрыть механизм разрушения металлических материалов в шейке как следствие нарушения самосогласования механизмов деформации на различных масштабных уровнях.

Предложенный подход позволяет сформулировать практические рекомендации по предотвращению ранней стадии предразрушения в нагруженных высокопрочных материалах, особенно в области геометрических концентраторов напряжений, часто имеющихся в конструкциях. Полученные результаты предполагается в дальнейшем использовать в теоретических методах расчета макроконцентраторов напряжений и зарождения трещин в нагруженных конструкциях сложной геометрии.

Положения, выносимые на защиту:

1. Ведущим механизмом пластического течения в шейке исследованных материалов являются самосогласованные пластические сдвиги в макрополосах локализованной деформации с конфигурацией креста вдоль сопряженных направлений максимальных касательных напряжений. Характер изменения величин пластических сдвигов в макрополосах зависит от способности материала сохранять или утрачивать высокую степень упрочнения с ростом деформации.

2. В симметричной шейке стали ВКС-12, характеризующейся высоким деформационным упрочнением, максимальная величина интенсивности деформации наблюдается в центральном объеме шейки. В этом месте происходит интенсивное порообразование и зарождение магистральной трещины. Развитие магистральной трещины в условиях трехосного напряженного состояния при плоской деформации происходит по схеме нормального отрыва. Вторая стадия разрушения связана с развитием трещины в условиях плосконапряженного состояния срезом.

3. Для субмикрокристаллических армко-железа и титана характерен двух-стадийный процесс формирования и разрушения в шейке. На первой стадии формируется симметричная шейка. Ее переход к наклонной шейке на второй стадии связан с разупрочнением материала в макрополосах локализованной деформации. Накопленная в центральной области шейки за полный период ее и формирования величина интенсивной деформации определяет первую стадию распространения магистральной трещины отрывом. Вторая стадия декогезии в наклонной шейке осуществляется поперечным или продольным сдвигом вдоль ослабленной полосы локализованной деформации.

4. Слабая взаимосвязь частиц хрома с медной матрицей определяет эволюцию пластического течения и разрушение композиционного материала Си-25%Сг.

Связь работы с Государственными программами и НИР. Работа выполнялась в рамках следующих научных проектов и программ: проект СО РАН 8.1.1. «Разработка принципов физической мезомеханики многоуровневых систем и создание на их основе конструкционных и функциональных материалов с наноструктурой во всем объеме, только в поверхностных слоях, с нанострук-турными покрытиями или модифицированными наноструктурными наполнителями, а также тонких пленок и многослойных систем»; интеграционный проект специализированного отделения ЭМ МПУ РАН - СО РАН 3.11.3 «Мезомеханика взаимодействия нано-, микро-, мезо- и макромасштабов при деформировании и разрушении твердых тел» (2004г.); грант РФФИ № 06-08-01250а «Организация пластической деформации и разрушения при активном растяжении поликристаллических материалов с геометрическими концентраторами» (2006 г.); молодежный грант на проведение научных исследований в ведущих научно-педагогических коллективах Томского политехнического университета «Разработка нового метода количественной оценки напряженно-деформированного состояния в зонах геометрических концентраторов напряжений наноструктур-ных материалов» (2007 г.); грант Президента РФ для поддержки ведущих научных школ «Школа академика В.Е. Панина: Физическая мезомеханика наност-руктурных поверхностных слоев и наноструктурных покрытий в экстремальных условиях нагружения»» № НШ-2324.2003.1 (2006-2007г.).

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих Международных, Всероссийских и Региональных конференциях и школах-семинарах:

1. V Региональная школа-семинар молодых ученых «Современные проблемы физики, технологии и инновационного развития», г, Томск, 2004г.

2. X Юбилейная Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Современные техника и технологии СТГ 2004", г. Томск, 2004г.

3. IV Всероссийская школа-семинар «Новые материалы. Создание, структура, свойства - 2004», г. Томск, 2004г.

4. Международная конференция по физической мезомеханике, компьютерному конструированию и разработке новых материалов, г. Томск, 2004г.

5. XI Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Современные техника и технологии СТГ 2005", г. Томск, 2005г.

6. V Всероссийская школа-семинар «Новые материалы. Создание, структура, свойства-2005», г. Томск, 2005г.

7. XVI Международная конференция "Физика прочности и пластичности материалов", г. Самара, 2006г.

8. IX Всероссийский съезд по теоретической и прикладной механике, г. Нижний Новгород, 2006г.

9. Международная конференция по физической мезомеханике, компьютерному конструированию и разработке новых материалов «MESOMECH 2006», г. Томск, 2006г.

10. ICF International congress on fracture. Interquadrenial conference «Fracture Mechanics in Design of Fracture Resistant Materials and Structures», Moscow, Russia, 2007.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 работ: 4 статьи в журналах центральной печати, 6 статей в сборниках трудов конференций и тезисы 2 докладов конференций. Перечень их наименований представлен в списке цитируемой литературы [30-41].

Достоверность научных положений, результатов и выводов подтверждается использованием современных экспериментальных методик, многочисленными экспериментальными исследованиями и устойчивой воспроизводимостью результатов, сопоставлением полученных результатов с опубликованными данными, полученными другими авторами и другими методами.

Структура и объем диссертации. Текст диссертации состоит из введения, пяти глав, общих выводов по работе и списка используемой литературы. Работа содержит 91 рисунок, 5 таблиц. Библиографический список включает 156 наименований. Общий объем диссертации 137 страниц.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

В ходе количественной аттестации локальных характеристик деформации на мезо- и макромасштабном уровнях, проведенной с помощью оптико-телевизионного измерительного комплекса, была исследована эволюция пластического течения на стадии предразрушения ряда высокопрочных материалов. Совместно с оценкой деформированного состояния в шейке проведены исследования микроструктурных механизмов и стадийности процесса разрушения. Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:

1. Образование шейки в исследованных высокопрочных материалах при одноосном растяжении связано с развитием вдоль сопряженных направлений максимальных касательных напряжений двух макрополос локализованной деформации с конфигурацией креста. Этот механизм деформации является ведущим в зарождении и развитии шейки при растяжении образцов исследованных материалов. Реализуемое в процессе деформации соотношение сдвигов в макрополосах зависит от способности материала сохранять или утрачивать высокую степень упрочнения с ростом степени деформации. Изменение величины пластических сдвигов в макрополосах определяет неоднородное напряженно-деформированное состояние в шейке. Этим обусловлены закономерности пластического течения в шейке и последующее разрушение.

2. В материалах с высокой способностью к деформационному упрочнению, таких как сталь ВКС-12, формируется симметричная шейка. В симметричной шейке экстремальные величины линейных компонент деформации находятся в ее центре, а значения сдвиговой и поворотной компонент максимальны в каждой четверти шейки, при этом знак их, определяемый принадлежностью к той или иной полосе, от четверти к четверти последовательно меняется. Непрерывное упрочнение материала, сопровождающее развитие макрополос, создает условия для формирования симметричной шейки вплоть до разрушения образца. В центральном объеме шейки, где макрополосы локализованной деформации пересекаются, выявляется максимальная величина интенсивности деформации, что обусловливает в данной зоне максимальное формоизменение и возникновение микропористости в этой части шейки.

3. В исследованных СМК материалах обнаружен двухстадийный характер формирования шейки. На первой стадии формируется симметричная шейка путем развития двух сопряженных макрополос локализованной деформации. Вторая стадия развития наклонной шейки связана с интенсивным развитием деформации в одной из сопряженных макрополос локализованной деформации, что связано с резким разупрочнением материала в этой макрополосе вследствие разрушения при деформации исходной СМК структуры.

4. Разрушение в симметричной и наклонной шейках в исследованных высокопрочных материалах носит двухстадийный характер. Зарождение магистральной трещины в обоих случаях начинается в центральном объеме шейки в месте максимальной интенсивности деформации и возникновения высокой пористости. Процесс развивается в условиях объемно-напряженного состояния. Это согласуется с известным тезисом механики об энергетической целесообразности развития трещины нормального отрыва в условиях объемно-напряженного состояния при плоской деформации. Дальнейшее развитие разрушения в шейке зависит от соотношения интенсивности сдвигов в макрополосах.

5. В симметричной шейке, в которой пластические сдвиги в обеих макрополосах развиваются с одинаковой интенсивностью, по мере развития трещины нормального отрыва и приближения ее к внешней поверхности образца, реализуется плосконапряженное состояние. Разрушение завершается в энергетически выгодных условиях среза по двум сопряженным направлениям максимальных касательных напряжений с формированием излома по типу конус-чашечка.

В материалах с наклонной шейкой, в связи с возросшей долей величины сдвиговой компоненты деформации в одной их макрополос и изменением напряженно-деформированного состояния в сторону плосконапряженного, вторая стадия разрушения осуществляется срезом вдоль макрополосы, ослабленной деформационным разупрочнением, по схеме поперечного (СМК a-Fe) или продольного (СМК титан) сдвига.

6. В двухфазном псевдосплаве Cu-25%Cr на начальной стадии развития шейки формируется типичная симметричная шейка. Однако из-за ослабленных связей на межфазной границе раздела «частица хрома - медная матрица» нормальные растягивающие напряжения приводят к образованию трещины, что резко изменяет напряженно-деформированное состояние, характерное для симметричной шейки, и характер разрушения такого материала.

В случае, когда крупная частица хрома находится вблизи боковой грани и выходит на поверхность образца, трещина зарождается задолго до момента формирования шейки, обусловливая разрушение отрывом.

Обсуждаются возможные практические рекомендации по влиянию на стадию предразрушения высокопрочных материалов путем воздействия на их поверхностные слои (наноструктурирование, ионная имплантация и т.д.), путем изменения дисперсности частиц второй фазы в псевдосплаве Cu-25%Cr, модифицирования интерфейса «упрочняющие частицы-матрица» и др.

123

1. Финкель В.М. Физика разрушения. - М.: Металлургия, 1970. - 376с.

2. Бернштейн М. JL, Займовский В.А. Структура и механические свойства металлов. М.: Металлургия, 1970. - 472с.

3. Полухин П.И, Горелик С.С., Воронцов В.К. Физические основы пластической деформации. М.: Металлургия, 1982. - 584с.

4. Иванова B.C., Воробьев Н.А. В кн.: Структура и свойства жаропрочных металлических материалов. - М.: Наука, 1967. - С.249-255.

5. Лебедев А.А., Чаусов Н.Г., Марусий О. И., Евецкий А.Л. Кинетика разрушения листового пластичного материала на заключительной стадии деформирования // Проблемы прочности. 1988. - №1. - С.18-25.

6. Березин А.В., Меренкова Р.Ф. Исследование разрушения титанового сплава при пластической деформации // Механика твердого тела. -1974. -№1. -С. 147-155.

7. Кадомцев А.Г., Захаров И.Ф., Петров В.И., Бетехтин В.И. Особенности начальной стадии разрушения цинка // Физика металлов и металловедение. 1975. - Т. 40. -Вып. 4. - С.828-832.

8. Владимиров В. И., Кусов А. А. // Физика металлов и металловедение-1977. Т. 43. - № 6. - С. 1127-1132.

9. Рыбин В.В. Физическая модель явления потери механической устойчивости и образования шейки // Физика металлов и металловедение-1977. Т.44. - №3. - С.623-632.

10. Рыбин В.В. Большие пластические деформации и разрушение металлов. М.: Металлургия, 1986. - 224с.

11. Лихачев В.А., Рыбин В.В. Дисклинационная модель пластической деформации и разрушения кристаллов // Вестник Ленинград. Ун-та. -1976. №7. - С.103-108.

12. Лихачев В.А., Рыбин В.В. Дисклинации в идеально фрагментирован-ном кристалле // Физика твердого тела. 1976. - Т. 18. - С. 163-165.

13. Рубцов А.С., Рыбин В.В. Структурные особенности пластической деформации на стадии локализации течения // Физика металлов и металловедение.- 1977. Т. 44. - Вып. 3. - С. 611-622.

14. Трефилов В.И., Мильман Ю.В., Фирстов С.А. Физические основы прочности тугоплавких металлов. Киев: Наукова Думка, 1975. - 315с.

15. Трефилов В.И., Моисеев В.Ф., Печковский Э.П. и др. Деформационное упрочнение и разрушение поликристаллических металлов. Киев: Наукова Думка, 1989. - 256с.

16. Бриджмен П. Исследование больших пластических деформаций и разрыва. Пер. с англ. -М: ИЛ, 1955. -444с.

17. Давиденков Н. Н., Спиридонова Н. И. Анализ напряженного состояния в шейке плоского образца // Заводская лаборатория. 1945. - №6. -С.583-593.

18. Важенцов Ю. Г., Исаев В. В. К вопросу о напряженном состоянии в шейке круглого и плоского образца при растяжении // Проблемы прочности. 1988. - №4 - С. 66-69.

19. Noris D. М., Morgan J. В., Scudder J. К., Quinones D. F. A Computer Simulation of the Tension Test // Journal of the Mechanics and Physics Solids. London. 1978. - V.26. - №1. - P. 1-19.

20. Албаут Г.Н., Барышников B.H. Основы методов нелинейной фотоупругости и их применение в инженерном проектировании конструкций. -Новосибирск: НГАСУ, 1997.- 107с.

21. Ахметзянов М.Х., Албаут Г.Н., Барышников В.Н. Исследование локализации деформаций и напряжений в шейке тонкой полосы методом фотоупругих покрытий // Физическая мезомеханика. 2004. -Т.7. - Спец. выпуск. 4.1. -С.347-350.

22. Резников В.И., Сегал В.М. Экспериментальное исследование напряженно-деформированного состояния в шейке цилиндрического образца при растяжении // Проблемы прочности 1980-№1.-С. 78-81.

23. Панин В.Е. Дерюгин Е.Е. Самоорганизация макрополос локализованного сдвига и фазовые волны переключений в поликристаллах // Физическая мезомеханика. 1999.-Т.2.-№1-2.-С. 77-87.

24. Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов: В 2 т. / В. Е. Панин, В.Е. Егорушкин, П. В. Макаров и др. Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 1995. - Т. 1. -298с.

25. Панин А.В., Панин В.Е., Ю.И. Почивалов, В.А. и др. Особенности локализации деформации и механическое поведение титана ВТ 1-0 в различных структурных состояниях // Физическая мезомеханика. -2002. -Т.5.-№4. С. 73-84.

26. Панин А.В., Сон А.А., Иванов Ю.Ф., Копылов В.И. Особенности локализации и стадийности пластической деформации субмикрокристаллического армко-железа с полосовой фрагментированной субструктурой // Физическая мезомеханика 2004. - Т.7.- №3. - С.5-16.

27. В.Е. Панин, JI.C. Деревягина, Е.Е., Е.Е. Дерюгин, А.В. Панин, С.В. Панин, Н.А. Антипина. Закономерности стадии предразрушения в физической мезомеханике // Физическая мезомеханика. 2003. - Т.6 - №6. - С. 97-106.

28. Panin V.E., Grinyaev Yu.V., Panin A.V., Panin S.V. Multilevel wave model of a deformed solid in physical mesomechanics // Proc. 6th Int. Conf. Mesomech. Patras, Greece, 2004. - p.335.

29. Коротаев А.Д., Тюменцев A.H., Пинжин Ю.П. Активация и характерные типы дефектных субструктур мезоуровня пластического течения высокопрочных материалов // Физическая мезомеханика 1998. - Т.1. -№1. - С.23-35.j

30. Мирхайдарова А.И. , Деревягина JI.C. Количественная аттестация напряженно-деформированного состояния в шейке плоского образца стали ВКС12 // Труды X юбилейной международной научно-практической

31. Мирхайдарова А.И., Деревягина JI.C. Напряженно-деформированное состояние и характер разрушения стали ВКС-12 // Труды IV Всероссийской школы-семинара «Новые материалы. Создание, структура, свойства 2004», Россия, Томск, 2004. - С. 90-93.

32. Панин В.Е., Деревягина JI.C., Стрелкова И.Л., Мирхайдарова А.И. Анализ напряженно- деформированного состояния в шейке плоского образца высокопрочной стали при разрушении // Физическая мезомеханика-2004-Т.7.-Спец. выпуск. Ч. 1.-С. 374-377.

33. Мирхайдарова А.И., Мугаттарова А.А. Развитие шейки и разрушение субмикрокристаллического a-Fe // Сборник трудов V Всероссийской школы-семинара «Новые материалы. Создание, структура, свойства -2005», Россия, Томск, 2005- С. 23-27.

34. Деревягина Л.С., Мирхайдарова А.И. Анализ напряженно-деформированного состояния и разрушения в плоской шейке // IX Всероссийский съезд по теоретической и прикладной механике, Россия, Нижний Новгород, 2006. С.83-84.

35. Деревягина JI.C., Панин В.Е., Мирхайдарова А.И. Организация пластического течения и разрушение в шейке псевдосплава при растяжении Cu-25%Cr // Деформация и разрушение материалов. 2006. - №12. -С.15-19.

36. Бетехтин В.И., Владимиров В.И., Кадомцев А.Г., Петров А.И. Пластическая деформация и разрушение кристаллических тел. Сообщение 1. Деформация и развитие микротрещин // Проблемы прочности. 1979. -№7.-С.38-45.

37. Иванова B.C. Разрушение металлов. М.: Металлургия, 1979. - 168с.

38. Степанов А.В. Основы практической прочности кристаллов. М.: Наука, 1974.- 132с.

39. Давиденков Н.Н. Об одном противоречии в теории хладноломкости // Сб. Исследования по жаропрочным сплавам. 1959. - Вып.4. - С. 13-20.

40. Stroh A.N. The existence of microcracks after cold-work // Phil. Mag. -1957. V.2. -№13. -P.l-4.

41. Атомный механизм разрушения. Под ред. Штремеля М.А. М.: Металлургия, 1963. -С.30-68.

42. Иденбом B.JL, Орлов А.Н. Физическая теория пластичности и прочности // Успехи физических наук. 1962. -Т. 76. - Вып.З. - С.557-591.

43. Екобори Т. Физика и механика разрушения и прочности твердых тел. -М.: Металлургия, 1971. 264с.

44. Лихачев В.А., Рыбин В.В. Роль пластической деформации в процессе разрушения кристаллических твердых тел. // Изв. АН СССР. Сер. Физическая. 1973. -Т.37.- С.2433-2438.

45. Рыбин В.В., Лихачев В.А. Статистика микротрещин на вязких (чашечных) изломах // Физика металлов и металловедение. 1977. - Т. 44. -Вып. 15.-С. 1085-1092.

46. Ярошевич В.Д., Рывкина Д.Г. Пластическая деформация и разрушение кристаллических твердых тел // Физика металлов и металловедение. -1975. Т.39. - Вып. 3. - С.618-623.

47. Финкель В.М. Экспериментальное исследование образования и роста трещин // Металлофизика. 1971. -Вып.35. - С.81-97.

48. Журков С.Н. Кинетическая концепция прочности твердых тел // Изв. АН СССР. Сер. Неорганическая. 1973. -Т.37- С.2433-2438.

49. Регель В.Р., Слуцкер А.И., Томашевский Э.Е. Кинетическая природа прочности твердых тел. М.: Наука, 1975. - 560с.

50. Гиляров В.Л. Кинетическая концепция прочности и самоорганизованная критичность в процессе разрушения материалов // Физика твердого тела. 2005. -Вып.5. - С.808-811.

51. Мороз Л.С., Новожилов В.В., Голотин А.Е. Феноменологические данные о кинетическом механизме разрушения металлических материалов // Физика металлов и металловедение. 1975. -Т.39. - Вып. 1. - С. 175182.

52. Бетехтин В.И., Петров А.И., Савельев В.Н. Кинетика накопления микроскопических разрывов сплошности в процессе испытания алюминия на долговечность и ползучесть // Физика металлов и металловедение. -1975. Т. 15. -№4. - С. 634-636.

53. Качанов Л.М. Основы механики разрушения. М.: Наука. - 1974, 142с.

54. Работнов Ю.И. Ползучесть элементов конструкций. М.: Наука, 1966. -210с.

55. Хелман К. Введение в механику разрушения. М: Мир, 1988. - 364с.

56. И. Б.Опарина, М.Р. Тютин. Структурные уровни пластической деформации и разрушения в условиях усталости // Металлы. 2004. - №4. -С.93-97.

57. Механика разрушения и прочность материалов. В 4 т. / Панасюк В.В., Андрейков А.Е., Партон В.З. Киев: Наукова думка, 1988.-Т.1.-488с.

58. Панин В.Е., Гриняев Ю.В., Елсукова Т.Ф., Иванчин А.Г. Структурные уровни деформации твердых тел // Изв. вузов. Физика. 1982. -Вып.25-№6. - С.5-26.

59. Панин В.Е. Современные проблемы пластичности и прочности твердых тел // Известия вузов. Физика. 1998. - №1. - С.7-34.

60. Панин В.Е. Синергетические принципы физической мезомеханики // Физическая мезомеханика. -2000. Т.З.- №6. - С. 5-36.

61. Панин В.Е., Панин Л.Е. Масштабные уровни гомеостаза в деформируемом твердом теле // Физическая мезомеханика. -2004. Т. 1- №4. -С.5-23.

62. Петросян Ж.Л. Напряжения в наименьшем сечении шейки растянутого плоского образца// Изв. вузов. Сер. Машиностроение. 1967. - №7. -С.54-58.

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

64. Надаи А. Пластичность и разрушение твердых тел. М.: Мир, 1969. -Т.2.-864 с.

65. Малинин Н. Н., Петросян Ж. Л. Напряжения в наименьшем сечении шейки растянутого круглого образца.// Изв. вузов. Сер. Машиностроение.-1967.-№6.-С. 34-39.

66. Рене И. П., Давиденко Н. Н. Анализ напряженного состояния в шейке плоского образца // Заводская лаборатория. 1963. - №5. - С.51-52.

67. Казанкова К. П., Федоров А. С. // Технология судостроения. 1991-№4-С.22-25.

68. Chen W.H. // Int. J. Solid structure. 1971. - V.7. - №7. - P. 685-717.

69. Needleman A. // Journal of the Mechanics and Physics Solids. London. -1972.-V. 20.-№2.-P. 111-127.

70. Hill R. On Discontinuous Plastic States with Special Reference to Localized Necking in Thin Sheets// Journal of the Mechanics and Physics of Solids. London.- 1952.-V. l.-P. 19-30.

71. Тойоока С., Маджарова В, Жанг К., Супрапеди. Исследование элементарных процессов пластической деформации с помощью динамической электронной спекл-интерферометрии// Физическая мезомеханика. -2001. Т4. - №3- С. 23-27.

72. Финк К., Рорбах X. Измерение напряжений и деформаций. Пер. с нем.//Под ред. Пригоровского. М.: Машгиз, 1961. - 535с.

73. Немец И. Практическое применение тензометров. М.: Энергия, 1970. -144с.

74. Сухарев И. П. Экспериментальные методы исследования деформаций и прочности. -М.: Машиностроение, 1987.-216с.

75. Фридман Я.Б., Зилова Т. К. Изучение пластической деформации и разрушения методом накатанных сеток. -М.: Оборонгиз, 1962. 188с.

76. Сегал В.М., Макушок Е.М., Резников В.И. Исследование пластического формоизменения металлов методом муара- М.: Металлургия, 1974-210с.

77. Сухарев И.П., Ушаков Б.Н. Исследование деформаций и напряжений методом муаровых полос.-М.: Машиностроение, 1969-208с.

78. Кудрин А.Б., Полухин П.И., Чиченев Н.А. Голография и деформация металлов. М.: Металлургия, 1982 - 150с.

79. Плишкин Ю.М. К теории зародышевых трещин, образующихся при хрупком разрушении кристалла // ПМТФ. -1962. №2. - С.95-103.

80. Орлов А.Н., Плишкин Ю. М. Условия равновесия цепочки атомов // Физика металлов и металловедение. -1957. Т.4 - №3. - С.540-542.

81. Stokes R.J., Jonston Т. L., Li С.Н. Crack formation in magnesium oxide single crystals // Phil. Mag. 1958. - V.3. -№31. - P.718-725.

82. Иденбом В.Jl. О критериях разрушения в дислокационных теориях прочности // Физика твердого тела. 1961. - Т.З. - №7. - С.2071-2079.

83. Рожановский В.Н. К вопросу об условиях возникновения и развития трещин в кристаллах // Физика твердого тела. 1960. - Т.2. - №6. -С.1083-1087.

84. Stroh A.N. Cleavage of metal single crystals // Phil. Mag. 1958. - V.3. -№30. - P.597-606.

85. Barnby J.T. //J. Instit. ofMetalls. 1958. -V.90. - №7. -P.721-730.

86. Reid C.N. // J. Less Common Mettals. - 1965. - V.9. - №2. - P. 105-109.

87. Puttick К. E. Ductile fracture in metals // Philos. Magazine. 1959. - Ser.8 - V.4. - C.964-969.

88. Лебедев A.A, Чаусов Н.Г. Установка для испытания материалов с построением полностью равновесных диаграмм деформирования // Проблемы прочности. 1981. -№12. - С. 104-106.

89. Лебедев А.А, Марусий О.И., Чаусов Н.Г., Зайцева Л.В. Исследование кинетики разрушения пластичных материалов на заключительной стадии деформирования // Проблемы прочности. 1982. - №1. - С. 12-18.

90. Лебедев А.А, Чаусов Н.Г., Марусий О.И., Гревецкий Ю. Л., Гришай Г. X., Гриненко Б. Г. Кинетика разрушения листовой аустенитной стали на заключительной стадии деформирования // Проблемы прочности. -1989. -№3.- С. 17-21.

91. Петрова Э.Н., Герасимова Л.П., Корольков Л.П. Свойства сплава А1-9,5%Mg с титаном, цирконием, молибденом и бором при растягивающих и ударных нагрузках // Металловедение и термическая обработка металлов.- 1971. №5.-С. 6-8.

92. Nakajima М., Mochizuki Yu., Shimizu Т. et al. Coaxing effect in high strength steels // Proc.Int. ICF Interquadrennial Conf. Fracture Mech. / Ed. by R. V. Goldstein et.al. Moscow: Inst. Prob. Mech. RAN, 2007.

93. Pineau A. Modelling ductile-to-brittle fracture transition in steels: (micro) mechanical and physical challenges // Proc. Int. ICF Interquadrennial Conf. Fracture Mech. / Ed. by R. V. Goldstein et.al. Moscow: Inst. Prob. Mech. RAN, 2007.

94. Bauer R.W., Wilsdorf G.F. Void initiation in ductile fracture // Scripta mettalurgica. 1973. - № 11. - P. 1213-1220.

95. Васильев А.Д., Горная И.Д., Моисеев В.Ф. и др. Диаграмма истинная деформация температура и структурные аспекты разрушения // Металлофизика. - 1982. - Т.4. - №2. - С. 91-10.

96. Рыбин В.В., Вергазов А.Н. Статистическое описание микротрещин, возникающих при вязком разрушении молибдена // Физика металлов и металловедение. 1977. -Т.43. -№4. -С. 858-865.

97. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. Изд. 3-е, перераб., и доп. В двух частях. Часть первая. Деформация и разрушение. М., «Машиностроение», 1974. - 472с.

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

99. Методы испытания, контроля и исследования машиностроительных материалов. В 3-х томах. Т. 1. Физические методы исследования металлов. Под ред. акад. С.Т. Кишкина. -М.: Машиностроение, 1971. 551с.

100. Колачев Б.А., Мальков А.В. Физические основы разрушения титана. -М.: Металлургия, 1983. 160с.

101. Прикладные вопросы вязкости разрушения. Под ред. Б.А. Дроздов-ского.-М: Мир, 1968.-с.311-345.

102. Бичем К. Д. Микропроцессы разрушения. Разрушение. Т.1. М.: Мир, 1973. -С.265-374.

103. Панин В.Е. Основы физической мезомеханики // Физическая мезомеханика. 1998. - Т. 1.- № 1. - С. 5-22.

104. Panin V.E. Overview on mesomechanics of plastic deformation and fracture of solids // Theor. & Appl. Fract. Mech. 1998. - V.30. - №.1 -P.l-12.

105. Suprapedi, Toyooka S. Time-division observation of plastic deformation process using digital speckle pattern interferometiy // Optical Review. 1997. -4-2.-P.284.

106. Зуев Л.Б., Данилов В.И. Медленные автоволновые процессы при деформации твердых тел // Физическая мезомеханика. -2003. Т.6.- №1. -С. 75-94.

107. Syryamkin V.I., Panin S.V. Television-optical technique for materials investigation and diagnostics of state of loaded materials and structure parts. // Вычислительные технологии. 2003 - T8. - С. 10-25.

108. Кузнецов П.В., Панин В.Е., Шрайбер Ю. Фрактальная размерность как характеристика стадий деформации на мезоуровне при циклическом и активном нагружении // Материаловедение. 2000. - №10. - С.23-29.

109. Буркова С.П. Закономерности локализации пластического течения на мезомасштабном уровне холоднокатаных металлических материалов при растяжении: Дис. . канд. тех. наук. Томск: Изд. ИФПМ СО РАН, 2000. - 140с.

110. Сон А.А. Влияние субмикрокристаллического состояния на масштабные уровни локализации деформации армко-железа, малоуглеродистой и сложнолегированной стали: Дис. . канд. физ.- мат.наук. Томск: Изд. ИФПМ СО РАН, 2005. - 166с.

111. Казаченок М.С. Закономерности пластической деформации на мезо-и макромасштабном уровнях поверхностных слоев технического титана ВТ1-0 в различном структурном состоянии: Дис. . канд. тех.наук. -Томск: Изд. ИФПМ СО РАН, 2005. 139с.

112. Панин В.Е., Деревягина JT.C., Валиев Р.З. Механизм локализованной деформации субмикрокристаллической меди при растяжении // Физическая мезомеханика. 1999. -Т.2.-№1-2. - С. 89-95.

113. Панин В.Е., Панин А.В. Эффект поверхностного слоя в деформируемом твердом теле // Физ. мезомех. 2005. - Т.8.- №5. - С. 7-15.

114. Моисеенко Д.Д, Максимов П.В., Соловьев И.А. Стохастический подход к многоуровневому моделированию возмущений на границах раздела в нагруженном твердом теле // Физическая мезомеханика. 2004. -Т.7.-№2.-С.19-24.

115. Бэкофен В. Процессы деформации. Пер. с англ. М.: Металлургия, 1977.-288с.

116. Золоторевский B.C. Механические испытания и свойства металлов. -М.: МИСИС, 1997.-400с.

117. Дюрелли А., Парке В. Анализ деформаций с использованием муара / Пер. с англ. М.: Мир, 1974- 359с.

118. Покровская Н.Г., Петраков А.Ф., Шалькевич А.Б. Современные высокопрочные конструкционные стали для изделий авиационной техники // Металловедение и термическая обработка металлов. -2002. №12. -С.23-26.

119. Патент 2155820 РФ. Высокопрочная конструкционная сталь. -2000.

120. Панин В.Е., Каблов Е.Н., Плешанов B.C. и др. Влияние ультразвуковой ударной обработки на структуру и сопротивление усталости сварных соединений высокопрочной стали ВКС-12 // Физическая мезомеха-ника. 2006. - Т. 9. - №2. - С.85-96.

121. Этерашвили Т.В., Спасский М.Н., Утевский J1.M. Тулинова Г.Н. Развитие пластической деформации пакетного мартенсита. Низкоуглеродистая сталь // Физика металлов и металловедение. 1978. - Т. 46. - №3. -С. 772-780.

122. Этерашвили Т.В. Спасский М.Н. Развитие пластической деформации пакетного мартениста. Среднеуглеродистая сталь // Физика металлов и металловедение. 1982. - Т. 54. - №6. - С. 772-780.

123. Рыбин В.В., Малышевский В.А., Олейник В.Н. Структурные изменения при пластическом деформирования дислокационного мартенсита // Физика металлов и металловедение. 1976. - Т. 42. - №5. - С. 10421050.

124. Дураков В.Г., Дехонова С.З., Степуляк С.В., Гнюсов С.Ф. Структуро-образование и свойства псевдосплавов на медной основе // Трение и износ. 2002. - № 4. - С. 34-38.

125. Дерюгин Е.Е., Панин В.Е., Панин С.В. Сырямкин В.И. Способ нераз-рушающего контроля механического состояния объектов и устройство для его осуществления. Патент Российской Федерации №22126523. Опубл. Бюллетень изобретений № 5, 20.02.99.

126. Афанасьев А.Н., Марьин В.А. Лабораторный практикум по сопротивлению материалов. М.: Изд. Наука, 1975. - 288с.

127. Панин В.Е. Физические основы мезомеханики среды со структурой // Изв. вузов. Физика. 1992. - Т.35. - №4. - С.5-18.

128. Попов В.Л., Панин В.Е. Фрактальный характер и масштабная инвариантность дисклинационной структуры деформируемого твердого тела // Доклады РАН. 1997. - Т.352. - №1. - С.51-53.

129. Смолин И.Ю. О применении модели Коссера для описания пластического деформирования на мезоуровне // Физическая мезомеханика. -2005.-Т. 8.-№3.-С.49-62.

130. Шанявский А.А. Безопасное усталостное разрушение элементов авиаконструкций. Синергетика в инженерных приложения. Уфа: Монография, 2003.-803с.

131. Панин В.Е., Моисеенко Д.Д., Максимов П.В., Панин А.В. Физическая мезомеханика деформируемого твердого тела как многоуровневой системы. III. Неупругий предвестник зарождения пластического сдвига // Физическая мезомеханика. 2006. -Т.9. - №5. - С. 5-15.

132. Panin V.E., Derugin Е.Е., Wasman G.I. Shear bands and fracture of imperfect Fe-3%Si polycrystals // Int. Journ. Fracture. 2001. - V.l07. - P. 1-10.

133. Derugin E. E., Panin V.E., Schmauder S., Soppa E. The effects of macrolo-calization of deformation in Al-based composites with A1203 inclusions // Fatique Fract. Engng Mater. Struct. 2003. - V.26. - P.295-304.

134. Дерюгин E.E., Панин B.E., Шмаудер 3., Стороженко И.В. Эффекты локализации деформации в композитах на основе А1 с включениями А1203 // Физическая мезомеханика. 2001. - Т.4. - №3. - С.35-47.

135. Супрапеди, Тойоока С. Пространственно-временное наблюдение пластической деформации и разрушения методом лазерной спекл-интерферометрии // Физическая мезомеханика. 1998. - Т.1.- №1. -С.55-60.

136. Йошида С. Оптико-интерферометрические исследования деформации и разрушения на основе физической мезомеханики // Физическая мезомеханика. 1999. -Т.2.-№4. -С.5-12.

137. Panin V.E. Physical mesomechanics of plastic deformation and experimental results obtained by optical methods // Oyobuturi. -1995. V. 64. -№9. - P.888-894.

138. Валиев Р.З., Александров И.В. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией. М.: Логос, 2000. -272с.

139. Гусев А.И., Ремпель А.А. Нанокристаллические материалы. М.: Физматлит, 2000. - 224с.

140. Лякишев Н.П., Алымов М.И., Добаткин С.В. Наноматериалы конструкционного назначения // Конверсии в машиностроении. 2002. - №6.

141. Gleiter Н. Nanostructured materials basic concepts and microstructure // Acta materialia. 2000. - V.48. - №1. - P. 1-29.

142. Исламгалиев P.K., Пышминцев И.Ю., Хотинов В.А. и др. Механическое поведение ультрамелкозернистого армко-железа // Физика металлов и металловедение. 1998. - Т.86. - №4. - С.115-123.

143. Колобов Ю.Р., Кашин О.А., Сагымбаев Е.Е. и др. Структура, механические и электрохимические свойства ультрамелкозернистго титана // Изв. вузов. Физика. 2000.-№1.-С. 77-85.

144. Яковлева С.П., Махарова С.Н., Борисова М.З. Структура, свойства и особенности разрушения низколегированной стали в субмикрокристаллическом состоянии // Металлы. 2006. - №4. - С.71-78.

145. Дударев Е.Ф., Бакач Г.П., Грабовецкая Г.П. и др. Деформационное поведение и локализация пластической деформации на мезо- и макромас-штабных уровнях в субмикрокристаллическом титане // Физическая ме-зомеханика. -2001. Т.4.- №1. - С. 97-10.

146. Глезер А.М, Молотилов Б.В. Структура и механические свойства аморфных сплавов. М.: Металлургия, 1992. - 108с.

147. Колачев Б.А., Мальков А.В. // Металловедение и термическая обработка металлов. 1974. - №12. - С.61-63.

148. Бенгус В.З., Табачникова Е.Д, Смирнов С.Н. и др. Деформация и разрушение при сжатии наноструктурного сплава Ti-6A1-4V при 300-4,2К // Металлофизики и новейшие технологии. 2005. - Т.27. -№9. - С. 12631269.