автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Закономерности усталостного разрушения дюралюмина Д16АТ, стали 20Х13 и ее композиций с Ni-Cr-B-Si-покрытиями на мезоуровне

На правах рукописи

БЫДЗАН Антон Юрьевич

ЗАКОНОМЕРНОСТИ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ ДЮРАЛЮМИНА Д16АТ, СТАЛИ 20X13 И ЕЕ КОМПОЗИЦИЙ С М-Сг-В-ЯьПОКРЫТИЯМИ НА МЕЗОУРОВНЕ

Специальности 05.16.01 - металловедение и термическая обработка металлов 01.04.07 - физика конденсированного состояния

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Томск - 2004

Работа выполнена в Институте физики прочности и материаловедения СО РАН

Научные руководители:

доктор физико-математических наук, профессор, академик РАН В.Е.ПАНИН

кандидат технических наук С.В.ПАНИН

Официальные оппоненты:

доктор технических наук ПРИБЫТКОВ Г .А. доктор технических наук, профессор КУЛЕШОВ В.К.

Ведущая организация:

Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск

Защита диссертации состоится «30 »и.юня 2004 г. в(6_часов на

заседании диссертационного совета Д 003.038.01 в ИФПМ СО РАН по адресу: 634021, г.Томск, пр. Академический, 2/1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИФПМ СО РАН.

Автореферат разослан « 28 » мая 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук

Сизова О.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Подавляющее большинство конструкционных изделий при эксплуатации испытывает воздействие переменных нагрузок, что является причиной их усталостного разрушения. Согласно статистическим данным до 90% повреждений деталей машин и элементов конструкций носит усталостный характер. В связи с этим проблема усталостного разрушения сохраняет актуальность и, несмотря на многолетнюю историю исследования, содержит ряд нерешенных научных и практических задач.

С точки зрения научных представлений об усталостном разрушении наиболее сложными и важными являются вопросы, связанные с механизмами процессов, происходящих в пластической зоне в области вершины усталостной трещины. Их изучению посвящены работы многих исследователей, в том числе В.С.Ивановой, В.Ф.Терентьева, ААШанявского и др. Вместе с тем, исследование процессов пластической деформации и разрушения на мезоуровне, установление качественной и количественной взаимосвязи между ними, а также совершенствование методов экспериментального исследования усталостного разрушения остаются актуальными задачами.

Проблема усталостного разрушения композиционных материалов представляется еще более сложной. В частности, для композиций с защитными покрытиями, нанесение последних во многих случаях приводит к снижению усталостных характеристик изделий, несмотря на повышение функциональных свойств [1]. Преодоление данного негативного влияния, оптимизация режимов нанесения покрытий с целью повышения усталостной прочности конструкционных изделий является важнейшей практической задачей.

Большое значение с точки зрения безопасности и надежности эксплуатации современных технических систем имеет диагностика усталостного разрушения их элементов, работающих в условиях переменного нагружения. Однако ввиду высокой локальности усталостных процессов диагностика механического состояния при переменном нагружении остается технически сложной задачей. Данное обстоятельство обусловливает необходимость в совершенствовании методов диагностики усталостного разрушения.

Решение обозначенных задач требует применения новых научных подходов и методов экспериментального исследования. В последние два десятилетия интенсивное развитие получил новый подход к изучению механического поведения деформируемых твердых тел на основе представлений о структурных уровнях пластической деформации и разрушения [2]. Концепция структурных уровней деформации и разрушения была положена в основу нового научного направления «физическая мезомеханика материалов» [3].

Физическая мезомеханика описывает нагруженное твердое тело как иерархическую систему, в которой процессы деформации и разрушения инициируются в поверхностных слоях твер

самосогласованно на микро-, мезо- и макромасштабном уровнях. Данный подход позволяет объединить представления об элементарных процессах деформации и разрушения и макроскопическом поведении деформируемых твердых тел. Как показали исследования последних лет, изучение процессов пластической деформации и разрушения в иерархии масштабных уровней, и прежде всего, на мезоуровне, в значительной степени способствует решению различных научных и практических проблем механического поведения материалов при нагружении. Это относится и к перечисленным выше задачам, связанным с усталостным разрушением металлических материалов.

Цель работы: изучение процессов пластической деформации и разрушения на мезоуровне при развитии усталостной трещины в образцах конструкционных материалов и их композиций с защитными покрытиями, а также комбинированное исследование усталостного разрушения с применением оптико-телевизионного метода и метода свободных колебаний.

В работе решались следующие задачи:

1. Исследование на мезоуровне закономерностей усталостного разрушения дюралюмина Д16АТ, стали 20X13, эволюции локальных пластических деформаций в вершине усталостной трещины;

2. Исследование на мезоуровне закономерностей усталостного разрушения композиций стали 20X13 с №-G--B-Si-покрытиями, изучение влияния Ni-G--B-Si-покрытий на механизмы и кинетику усталостного разрушения композиций на мезоуровне;

3. Исследование роли границы раздела «основа-покрытие» в процессе усталостного разрушения композиций стали 20X13 с №-Сг-В^ьпокрытиями, влияния переходной зоны между основным металлом и покрытием на процесс усталостного разрушения данных композиций, разработка практических рекомендаций в отношении формирования структуры композиций «основа-покрытие» с целью повышения усталостной прочности;

4. Комбинированное использование совместно с оптико-телевизионной измерительной системой (ОТИС) метода свободных колебаний для исследования усталостного разрушения стали 20X13 и ее композиций с №-Сг-В^ьпокрытиями, исследование взаимосвязи изменения частоты свободных колебаний с кинетикой роста усталостной трещины в данных материалах.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Критерий усталостного предразрушения, согласно которому необходимым условием распространения магистральной трещины является развитие пластической деформации в области, ограниченной макрополосами локализованного пластического течения.

2. Стадийность усталостного разрушения композиций стали 20X13 с М-Сг-В^ьпокрытиями в зависимости от соотношения прочностных характеристик покрытия и основы.

3. Практическая рекомендация в отношении формирования переходной зоны между основным металлом и покрытием при нанесении №-Сг-В^ь покрытий с целью повышения усталостной прочности композиций.

4. Взаимосвязь изменения частоты свободных колебаний с кинетикой роста усталостной трещины в композициях стали 20X13 с №-Сг-Б-8ь покрытиями.

Научная новизна. В работе впервые:

-исследована эволюция процессов пластической деформации и разрушения на мезоуровне перед фронтом усталостной трещины в образцах дюралюмина Д16АТ и стали 20X13 в условиях знакопеременного изгиба; при наблюдениях боковой грани образцов с применением ОТИС «ТОМЕС» оценены на мезоуровне величина пластической зоны и интенсивность пластических деформаций с увеличением длины усталостной трещины;

-исследована эволюция процессов пластической деформации и разрушения на мезоуровне при развитии усталостной трещины в композициях стали 20X13 о №-Сг-Б-8ьпокрытиями в условиях знакопеременного изгиба, исследовано влияние переходной зоны между основным металлом и покрытием в данных композициях на закономерности их усталостного разрушения;

-проведено комбинированное исследование усталостного разрушения стали 20X13 и ее композиций с №-Сг-Б-8ьпокрытиями с применением оптико-телевизионного метода и метода свободных колебаний, исследована взаимосвязь между изменением частоты свободных колебаний и кинетикой роста усталостной трещины в композициях «основа-покрытие».

Практическая ценность работы:

1. Предложена методика исследования усталостного разрушения с применением ОТИС, основанная на установлении количественной взаимосвязи параметров пластической зоны и длины усталостной трещины при усталостном разрушении.

2. Сформулированы практические рекомендации в отношении формирования градиентной переходной зоны между основным металлом и покрытием при нанесении №-Сг-Б-8ьпокрытий с целью повышения усталостной прочности композиций.

3. Предложена и экспериментально апробирована методика исследования усталостного разрушения материалов с покрытиями, основанная на комплексном применении оптико-телевизионной измерительной системы и метода свободных колебаний (МСК).

Связь работы с Государственными программами и НИР. Работа выполнялась в рамках следующих научных проектов и программ: «Физическая мезомеханика структурно-неоднородных сред» (основные задания НИР ИФПМ СО РАН на 1995-2000 гг.), «Основы физической мезомеханики поверхностных слоев твердых тел» (основные задания НИР ИФПМ СО РАН на 2001-2003 гг.), молодежный проект СО РАН «Мезомеханика внутренних границ раздела высокопрочных и износостойких градиентных материалов и покрытий» (20002001 гг.), молодежный проект РАН №98 «Принципы конструирования высокопрочных и износостойких градиентных материалов и покрытий на основе физической мезомеханики» (2001-2002 гг.), интеграционный проект СО РАН №45 «Разработка принципов мезомеханики поверхности и внутренних

границ раздела и конструирование на ее основе новых градиентных конструкционных материалов и многослойных тонкопленочных структур для электроники» (2000-2002 гг.), фант РФФИ государственной поддержки ведущих научных школ «Школа академика В.Е.Панина: Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование новых материалов» (проект №00-15-96174, 2000-2002 гг.), грант Президента РФ поддержки ведущих научных школ «Школа академика В.Е.Панина: Физическая мезомеханика наноматериалов, тонких пленок и конструкционных материалов с наноструктурированным поверхностным слоем» (проект НШ-2324.2003.1, 2003-2005 гг.).

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на 3, 4, 5 и 7 российско-корейских международных симпозиумах KORUS'99 (Новосибирск), KORUS'2000 (Ульсан), KORUS'2001 (Томск), KORUS'2003 (Ульсан), международной конференции Physical Mesomechanics and Computer Aided Design of Advanced Materials and Technologies - Mesomechanics'98 (Тель-Авив, Израиль), международной конференции Role of Mechanics for Development of Science and Technology'2000 (Сиань, КНР), международной конференции New Challenges in Mesomechanics (Аалборг, Дания, 2002), 4-й международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "MODERN TECHNIQUES AND TECHNOLOGY МТГ20(КГ (Томск), 4-й Всероссийской конференции молодых ученых «Физическая мезомеханика материалов» (Томск, 2001), конференции молодых учёных, посвященной 100-летию М.А. Лаврентьева (Новосибирск, 2000), конференции молодых учёных, посвященной М.А. Лаврентьеву (Новосибирск, 2002).

Публикации. По результатам работы опубликовано 18 работ, в которых отражены основные положения диссертации.

Структура и объем диссертации. Текст диссертации состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 135 страницах, содержит 68 рисунков, 6 таблиц. Библиографический список включает 184 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи работы, положения, выносимые на защиту, показана научная новизна и практическая ценность исследований.

В первой главе «Закономерности усталостного разрушения металлических материалов и композиций «основа-покрытие» на различных масштабных уровнях» приведен обзор литературных данных по вопросам усталостного разрушения. Рассмотрены закономерности усталостного разрушения металлических материалов, в том числе композиций «основа-покрытие», на микро- и макроуровне, а также соответствующие методики экспериментальных исследований. Изложены основные положения физической мезомеханики как новый научный подход к изучению механического

поведения деформируемых твердых тел. Проанализированы результаты экспериментальных работ по исследованию усталостного разрушения металлических материалов на мезоуровне.

Во второй главе «Постановка задачи. Материал и методика экспериментальных исследований» сформулированы задачи

экспериментальных исследований, обоснован выбор материалов, использовавшихся при проведении работы, приведена характеристика данных материалов.

В качестве материалов для исследований использовали авиационный сплав дюралюмин Д16АТ, сталь 20X13, применяемую для изготовления лопаток паровых турбин, и ее композиции с жаропрочными и износостойкими №-Сг-Б-8ьпокрытиями. Композиции получали с применением технологии электронно-лучевой наплавки (ЭЛН) в техническом вакууме (Р<-КГ'Па) [4]. Для наплавки покрытий использовали порошковые составы марок ПГ-12Н-01 и ПГ-10Н-01 [5]. Образцы изготавливали методом электроэрозионной резки в виде прямоугольных пластин с размерами 80x7 мм. Толщина образцов дюралюмина Д16АТ и стали 20X13 была равной 0,8 мм и 1,5 мм соответственно. Толщина образцов композиций стали 20X13 с двусторонним покрытием была 2,5 мм при толщине покрытия 0,5 мм.

Структурные исследования были выполнены с применением оптического микроскопа Ер1дшП:. Микротвердость измеряли на микротвердомере ПМТ-3. Структура стали 20X13, покрытий на основе ПГ-12Н-01 и ПГ-10Н-01 и распределение микротвердости в композициях сталь 20Х13+ПГ-10Н-01 и сталь 20Х13+ПГ-12Н-01 показаны на рис.1. Покрытие на основе ПГ-12Н-01 характеризуется крупнозернистой структурой (рис.1,д) и сравнительно невысоким уровнем микротвердости (~3000 МПа). Покрытие на основе ПГ-10Н-01 имеет мелкозернистую дендритную структуру (рис.1,в) и более высокий уровень микротвердости (~6000 МПа). Наиболее важные особенности в структуре данных композиций и распределении механических свойств связаны с переходной зоной от покрытия к основному металлу (рис.1,б,г). В частности, в обоих случаях отмечено формирование разупрочненного подслоя в покрытии толщиной 100-5-150 мкм в области границы раздела «основа-покрытие», которое составляет ~1000 МПа по отношению к среднему уровню микротвердости покрытия. Вместе с тем, при переходе от покрытия к основному металлу композиция с более твердым покрытием ПГ-10Н-01 характеризуется резким изменением микротвердости (на ~3500 МПа). В композиции с менее твердым покрытием ПГ-12Н-01 изменение микротвердости в области границы раздела «основа-покрытие» невелико и составляет ~500 МПа.

Химический состав покрытий оценивали методом микрбрентгеноспектрального анализа с применением растрового электронного микроскопа, оснащенного микроанализатором, СашеЬах МкгоЬеаш. Фазовый состав покрытий определяли методом рентгенофазового анализа в излучении Со (1,7902 А) с применением рентгеновского дифрактометра ДРОН-4.

Рис 1. Структура стали 20Х13(а) и №-Сг-В^-покрытий, наплавленных на основе составов ПГ»10Н-01 (б,в) и ПГ-12Н-01 (г,д), и распределение микротвердости в композициях сталь 20Х13+ПГ-10Н-01 и сталь 20Х13+ПГ-12Н-01

Усталостные испытания дюралюмина Д16АТ, стали 20X13 и ее композиции с №-Сг-В-81-покрытиями проводили в условиях плоского консольного изгиба на усталостной установке, реализующей условие жесткого нагружения. Частоту переменного нагружения задавали равной 10 Гц, коэффициент асимметрии цикла — 1. Испытания проводили в условно многоцикловой области усталости (более 5'104), и в качестве параметра нагружения задавали базу долговечности образцов, которую контролировали в пределах от 6*104 до 7*104 циклов. При этом значение амплитуды деформации при плече изгибающего момента 65 мм составило 7,8±0,1 мм; 6,4±0,1 мм; 3,6±0,1 мм и 3,4±0,1 мм для образцов дюралюмина Д16АТ, стали 20X13, композиций 20Х13+ПГ-12Н-01 и 20Х13+ПГ-10Н-01 соответственно.

На протяжении усталостных испытаний на боковой грани образцов с применением оптического микроскопа Ер1дшП проводили измерения параметров усталостной трещины (длина, ширина раскрытия), исследовали эволюцию деформационного рельефа поверхности (рис.2). С применением ОТИС «ТОМ8С» и методики построения полей векторов смещений оценивали параметры локальных пластических деформаций (пластическая зона в вершине трещины, на границе раздела «основа-покрытие»), в том числе главный

1 Плоскость _ разрушения _

1 ** .... [1......... ...............44г

, ¿л / .........щ

Боковая грань

пластический сдвиг у [6], а также площадь пластической зоны (где и

суммарную нормированную величину у в пластической зоне С

применением метода свободных колебаний измеряли частоты свободных

колебаний, испытываемых образцов, для чего с использованием цифрового

осциллографа Уе11ешап _ Плоскость разрушения _

РС8641 регистрировали

акустический сигнал,

эмитируемый образцами I ~7?'

при ударном воздействии,

который обрабатывали с „ ом, отис

Рис 2 Схема проведения исследовании с приченением

применением методов оптической микроскопии, ОТИС и РЭМ

спектрального анализа. По

окончании усталостных испытаний с применением растрового электронного микроскопа Тев1а ВЕ-300 проводили фрактографические исследования поверхности разрушения образцов.

В третьей главе «Закономерности усталостного разрушения дюралюмина Д16АТ и стали 20X13 на мезомасштабном уровне» приведены результаты исследования стадийности развития усталостной трещины в рассматриваемых материалах в условиях знакопеременного изгиба. В данном разделе изучена кинетика роста трещины, эволюция процессов пластической деформации и разрушения на мезоуровне, изменение площади и интенсивности деформации в пластической зоне в вершине трещины, оцененных с применением ОТИС «ТОМЕС».

Согласно полученным результатам 1-я стадия усталостного разрушения дюралюмина Д16АТ и стали 20X13 (см.рис.З) характеризуется квазихрупким ростом усталостной трещины. Так, возникновение первых трещин в

Рис 3 Сталь 20X13 Оптические изображения трешины на 1-й (а), 2-й (б) и 3-й (в) стадиях усталостного разрушения в условиях знакопеременного изгиба и соответствующие фрактограммы поверхности излома

приповерхностном слое образцов происходит без формирования фиксируемого деформационного рельефа в вершине трещины, а поверхность излома образована ручьистым либо фасеточным рельефом. На данной стадии величина пластической зоны не превосходит среднего размера зерна материала, что соответствует масштабному уровню мезо-1.

На 2-й стадии квазихрупкий механизм роста усталостной трещины сменяется хрупко-пластическим, и интенсивность локальных пластических деформаций в вершине трещины заметно возрастает. В этих условиях на поверхности разрушения образуется бороздчатый рельеф, а в вершине трещины формируется отчетливо выявляемая по деформационному рельефу пластическая зона. При этом область, вовлекаемая в пластическое течение, охватывает достаточно большие группы кристаллитов и соответствует масштабному уровню мезо-11.

На 3-й стадии усталостного разрушения развитие трещины происходит с преобладанием хрупко-пластического механизма, о чем свидетельствует ямочный рельеф на поверхности разрушения и выраженный деформационный рельеф в вершине трещины. Однако, область локализации пластической деформации достигает макроскопических размеров и полностью охватывает остаточное сечение образца (рис.4). Вовлечение всего остаточного сечения образца в зоне разрушения в локализованное пластическое течение, фактически, является необходимым условием распространения магистральной трещины и может рассматриваться как критерий усталостного предразрушения.

Рис.4. Локализация пластических деформаций в вершине трещины в образцах дюралюмина Д16АТ и стали 20X13 на 1-й (а), 2-й (б) и 3-й (в) стадиях усталостного разрушения при знакопеременном изгибе и ее ретроспективная картина на момент разрушения (г)

Установлено, что в условиях проведенного эксперимента только 2-4% длины трещины в образцах дюралюмина Д16АТ и стали 20X13 формируется в условиях квазихрупкого разрушения. Остальные 96-98% длины трещины формируются за счет хрупко-пластических механизмов. По мнению автора, это является важным фактом, так как в данных условиях становится возможной количественная оценка параметров пластической зоны с применением ОТИС в широком диапазоне значений длины трещины. Так, начиная со 2-й стадии усталостного разрушения, были проведены исследования пластической зоны в

а

6

в

г

вершине трещины. Показано, что в ней формируется пара сопряженных полос локализованной пластической деформации, ориентированных под углом от 70° до 45° к направлению роста трещины, за счет которых реализуется раскрытие трещины. Характерно, что в условиях изгиба полосам свойственна криволинейная дугообразная форма (рис.5). Интенсивность пластической деформации в пластической зоне, оцененная по значениям у, максимальна в непосредственной близости вершины трещины и быстро убывает по мере удаления от нее.

Рис 5 Сталь 20X13 Оптическое изображение пластической зоны в области вышины трещины (а), поле векторов смещений (б) и распределение у(и) наданном участке N=39 103ц. ЛЛ/=10! ц.

При проведении измерений параметров пластической зоны в процессе усталостного разрушения дюралюмина Д16АТ и стали 20X13 показано, что площадь пластической зоны и суммарная нормированная величина у в ее пределах по мере увеличения длины трещины возрастают. При этом в условиях проведенных экспериментов установлена количественная взаимосвязь измеряемых параметров пластической зоны и длины усталостной трещины. Установление данной взаимосвязи предложено в качестве основы для методики исследования усталостного разрушения с применением ОТИС.

В четвертой главе «Закономерности усталостного разрушения композиций стали 20X13 с №-Сг-Б-81-покрытиями на мезомасштабном уровне» приведены результаты сравнительного экспериментального исследования усталостного разрушения образцов стали 20X13 с покрытиями, наплавленными на основе порошковых составов ПГ-12Н-01 и ПГ-ЮН-01. Исследована кинетика роста трещины в данных композициях, эволюция процессов пластической деформации и разрушения на мезоуровне. Выявлена определяющая роль границы раздела в процессах зарождения и развития усталостной трещины, оценено влияние разупрочненного подслоя между основным металлом и покрытием на закономерности усталостного разрушения композиций.

№-Сг-Б-81-покрытия на основе порошков ПГ-12Н-01 и ПГ-ЮН-01, характеризуются различным содержанием упрочняющих фаз в №-твердом растворе, в связи с чем данные материалы существенно отличаются по структуре и механическим свойствам (см рис.1). Как показали результаты испытаний, эти отличия обусловили принципиально различный характер

хинетики (рис.7) и механизмов усталостного разрушения композиций сгаль20Х13+ПГ-12Н-01 и сталь 20Х13+ПГ-10Н-01.

м «« • « С7 М М 10 ,, и и М Од 10

"К. мк

Рис 7 Кривые роста усталостной трещины в образцах композиций стали 20X13 с №-Ст-В-81-покрытиями

Зарождение трещины в композиции сталь 20Х13+ПГ-12Н-01 происходит на поверхности покрытия. В направлении границы раздела «основа-покрытие» трещина развивается со сравнительно низкой скоростью, и ее распространение характеризуется несколькими этапами квазихрупкого (рис.8,а) и хрупко-пластического роста (рис.8,б,в). Достигая границы раздела «основа-покрытие» трещина не переходит в основной металл сразу, а испытывает торможение в приграничном к границе раздела слое покрытия (рис.9). По всей видимости, в дачном слое, характеризуемом пониженным уровнем микротвердости (рис.1), имеет место релаксация напряжений в области вершины трещины за счет локализованных пластических деформаций, и он выступает своего рода барьером по отношению к распространяющейся трещине.

Рис 8 Оптические изображения усталостной трещины в покрытии на основе ПГ-12Н-01 при N=21 103ц(а), 31 103ц(б), 39 1 03 ц (в) и соответствующие фрактограммы поверхности излома

Рис 9 Оптическое изображение усталостной трешины в композиции сталъ20Х13+ПГ-12Н-01 в области границы раздела «основа-покрытие» N=4110^

Зарождение трещины в композиции сталь 20X13+ПГ-ЮН-01 происходит в разупрочненном подслое в области границы раздела «основа-покрытие», что, по всей видимости, связано со значительным градиентом механических свойств в данной области и высокой концентрацией напряжений при нагружении. С применением ОТИС установлено, что при нагружении еще до возникновения трещины вдоль границы раздела формируется зона локализованной пластической деформации в виде полосы шириной 50-150 мкм (рис.10).

Рис 10 Композиция сталь 20Х13+ПГ-10Н-01 Поле векторов смешений в области границы раздела «основа-покрытие» (а) и распределение у в данной зоне (б) ЛлЗб 103 ц ЛЛМО3 ц.

Площадь зоны, а также интенсивность пластической деформации в ней, по мере нагружения возрастают. Как следствие, в разупрочненном подслое возникают следы скольжения, а также трещины адгезионного и когезионного характера (рис.11,а). Следует отметить, что данные деформационные повреждения локализуются вдоль границы раздела квазипериодически (рис.11,6). При этом

Рис 11 Композиция сталь 20Х13+ПГ-10Н-01 Оптическое изображениедеформационных повреждений (показаны стрелками) в области границы раздела «основа-покрытие» при Л*=36 10я ц (а) и соответствующий график распределения вдопь оси Ох (б)

расстояние между соседними участками со следами скольжения и трещинами имеет минимум в том поперечном сечении образца, где впоследствии происходит его разрушение. Рост трещины в покрытии от границы раздела происходит с высокой скоростью и квазихрупко, о чем свидетельствует отсутствие признаков пластической деформации вдоль траектории трещины и фасеточный рельеф на поверхности излома. Сформировавшаяся в покрытии сквозная трещина практически сразу распространяется в основной металл.

На основании проведенного сопоставления закономерностей усталостного разрушения композиций стали 20X13 с №-Сг-В-81-покрытиями предложены предпочтительные условия эксплуатации данных материалов.

Вместе с тем, согласно результатам изучения механизмов зарождения и распространения трещины в композициях сталь 20X13+^-12^01 и сталь 20Х13+ПГ-10Н-01 даны рекомендации в отношении формирования макроструктуры М-Сг-В-81-покрытий с целью повышения усталостной прочности композиций. Так, во избежание зарождения трещин на границе раздела предложено обеспечить при наплавке формирование переходной градиентной зоны между основным металлом и покрытием [7]. Данная практическая рекомендация согласуется с выводами, сделанными на основе результатов моделирования процессов деформации на мезоуровне в композициях «основа-покрытие» [8].

В пятой главе «Исследование усталостного разрушения стали 20X13 и ее композиций с М-Сг-В-81-покрытиями с применением метода свободных колебаний» изложены результаты исследования изменения частот свободных колебаний образцов рассматриваемых материалов в процессе усталостного разрушения. В результате экспериментов определена количественная взаимосвязь частоты свободных колебаний с длиной усталостной трещины, а также с кинетикой усталостного разрушения данных материалов.

В процессе испытаний образцов стали 20X13 и ее композиций с М-Сг-В-Еьпокрытиями были проведены измерения частотного спектра свободных колебаний данных образцов. По положению наиболее интенсивных амплитудных максимумов в частотном спектре были оценены частоты свободных колебаний образцов, а также их изменение в зависимости от длины усталостной трещины и продолжительности переменного нагружения.

В результате исследований установлено, что процесс усталостного разрушения образца стали 20X13 сопровождается закономерным уменьшением частоты свободных колебаний всех регистрируемых мод. Количественная взаимосвязь частоты свободных колебаний и длины трещины характеризуется убывающей зависимостью (рис.13). Взаимосвязь частоты свободных колебаний и продолжительности нагружения характеризуется более выраженной убывающей зависимостью в виду увеличения скорости роста усталостной трещины на заключительной стадии усталостного разрушения.

МО1 Гц 1|ИМ «/«,

Рис. 13. Изменение частотного спектра свободных колебаний образца стали 20X13 при усталостном разрушении и взаимосвязь частоты свободных колебаний с длиной усталостной трешины и продолжительностью нагружения

Изменение частоты свободных колебаний образцов композиций стали 20X13 с М-Сг-В-81-покрытиями при усталостном разрушении происходит несколько иным образом. Это связано, прежде всего, с особенностями кинетики роста усталостной трещины в данных композициях, которые рассмотрены в главе 4. Так, уменьшение частоты свободных колебаний с увеличением длины трещины в образцах композиции сталь 20X13+ПГ-12Н-01 характеризуется подобной убывающей зависимостью, как и в случае образца стали 20X13 без покрытия. Однако, в зависимости от продолжительности нагружения изменение частоты происходит более сложным образом (рис.14). Можно

Рис. 14. Изменение частотного спектра свободных колебаний образца композиции сталь 20Х13+ПГ-12Н-01 при усталостном разрушении и взаимосвязь частот свободных колебаний с длиной усталостной трешины и продолжительностью нагружения

видеть, что на определенном этапе уменьшение частоты свободных колебаний всех регистрируемых мод прекращается (показано стрелками), а затем возобновляется снова. При сопоставлении данных графиков с кривой роста усталостной трещины (рис.7) становится очевидным, что этому соответствует остановка усталостной трещины на границе раздела «основа-покрытие».

При усталостном разрушении композиции сталь 20X13+^-10^01 зависимость частоты свободных колебаний от длины трещины также носит характер, подобный таковому для образца без покрытия (рис.15). В то же время в зависимости от продолжительности нагружения изменение частоты имеет особенность: в определенный момент уменьшение частоты происходит скачком (показано стрелками). При сопоставлении данных графиков с кривой роста усталостной трещины (рис.7) можно видеть, что скачкообразное изменение частоты свободных колебаний соответствует моменту хрупкого растрескивания покрытия.

Г.1оГП| (.мм М/И

Рис 15 Изменение частотного спектра свободных колебаний образца композиции сталь 20Х13+ПГ-10Н-01 при усталостном разрушении и взаимосвязь частот свободных колебаний с длиной усталостной трешины и продолжительностью нагружения

На основании полученных результатов предложена и экспериментально апробирована методика исследования усталостного разрушения материалов с покрытиями, основанная на комплексном применении оптико-телевизионной измерительной системы и метода свободных колебаний (МСК). Показана возможность фиксирования момента разрушения покрытия в композициях «основа-покрытие» по изменению частоты свободных колебаний в процессе нагружения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

С применением оптико-телевизионной измерительной системы TOMSC проведены исследования на мезоуровне закономерностей усталостного разрушения дюралюмина Д16АТ, применяемого в авиастроении, стали 20X13, применяемой для изготовления лопаток паровых турбин, и ее композиций с жаропрочными и износостойкими Ni-Cг-B-Si-покрытиями. Предложена методика исследования усталостного разрушения, основанная на комплексном применении оптико-телевизионной измерительной системы и метода свободных колебаний. На основании полученных результатов сформулированы следующие выводы:

1. Сформулирован критерий усталостного предразрушения при симметричном знакопеременном изгибе, согласно которому необходимым условием распространения магистральной усталостной трещины является самосогласованное развитие макрополос локализованного пластического течения в зоне разрушения через все поперечное сечение образца.

2. С применением оптико-телевизионной измерительной системы «TOMSC» установлена количественная взаимосвязь на мезоуровне параметров пластической зоны с длиной трещины при усталостном разрушении дюралюмина Д16АТ и стали 20X13. На основании полученных результатов предложена методика исследования усталостного разрушения конструкционных материалов с применением оптико-телевизионной измерительной системы.

3. Выявлена роль разупрочненного подслоя в области границы раздела «основа-покрытие» в усталостном разрушении композиций сталь 20Х13+ПГ-12Н-01 и сталь 20Х13+ПГ-10Н-01. В композиции с менее твердым покрытием ПГ-12Н-01 зарождение усталостной трещины происходит на поверхности покрытия. При достижении трещиной границы раздела «основа-покрытие» в разупрочненном подслое имеет место релаксация напряжений за счет локализованных пластических деформаций, что сдерживает переход трещины в основной металл. В композиции с более твердым покрытием ПГ-ЮН-01 разупрочненный подслой при нагружении выступает областью повышенной концентрации напряжений и накопления циклических повреждений. В результате зарождение усталостной трещины происходит в области границы раздела «основа-покрытие».

4. С целью повышения усталостной прочности композиций стали 20X13 с Ni-Cr-B-Si-покрытиями следует рекомендовать формирование градиентной переходной зоны между основным металлом и покрытием, толщина которой должна быть сопоставима с толщиной покрытия.

5. Предложена и экспериментально апробирована методика исследования усталостного разрушения материалов с покрытиями, основанная на комплексном применении оптико-телевизионной измерительной системы и метода свободных колебаний. Установлено, что стадийный характер изменения частоты свободных колебаний связан со стадийностью усталостного разрушения образцов стали 20X13 с Ni-Cr-B-Si-покрытиями. Показана возможность фиксирования момента разрушения покрытия в композициях «основа-покрытие» по изменению частоты свободных колебаний в процессе нагружения.

СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Тушинский Л.И., Плохое А.В., Столбов А.А., Синдеев В.И. Конструктивная прочность композиции основной металл-покрытие. Новосибирск: Наука, 1996. - 296 с.

2. Панин В.Е., Гриняев Ю.В., Данилов В.И. и др. Структурные уровни пластической деформации и разрушения.-Новосибирск:Наука, 1990.-255 с.

3. Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов/под ред. В.Е. Панина.-Новосибирск: Наука, 1995.-В 2-х т: Т. 1.-298 с.,Т. 2.-320 с.

4. Панин В.Е., Белюк СИ., Дураков В.Г., Прибытков ГА., РемпеН.Г. Электроннолучевая наплавка в вакууме: оборудование, технология, свойства покрытий // Сварочное производство. - 2000. - № 2. - С. 34-39.

5. Панин В.Е., Дураков В.Г., Прибытков ГА. Электронно-лучевая наплавка композиционных покрытий на основе карбида титана // Физика и химия обработки материалов. -1997. - №2 - с.54-58.

6. Плешанов B.C., Кибиткин В.В., Панин В.Е. Экспериментальная оценка типа разрушения и характеристик трещиностойкости поликристаллов оптико-телевизионным методом на мезоуровне при циклическом нагружении. Физическая мезомеханика, 1999, Т. 2, №4, С. 87-90.

7. V.E. Panin, S.I. Belyuk, V.G. Durakov et al. Structure and mesoscale plastic deformation and fracture patterns of materials coated by electron-beam deposition. Fatigue and Fracture ofEngineering Materials and Structures. 2003. No. 26. P. 349-361.

8. П.В. Макаров, О.П. Солоненко, М.П. Бондарь и др. Моделирование процессов деформации на мезоуровне в материалах с различными типами градиентных покрытий. Физическая мезомеханика, 2003, Т. 6., №2, с.47-61.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Панин СВ., Смолин И.Ю., Балохонов P.P., Быдзан А.Ю. и др. Мезомеханика границы раздела в материааах с поверхностным упрочнением и покрытиями. "Известия вузов. Физика", Томск, №3,1999.

2. Быдзан А.Ю., Панин СВ. Исследование на мезоуровне усталостного разрушения образцов сплава Д16АТ при знакопеременном изгибе. Сборник трудов 5-й областной научно-практической конференции "Современные техника и технологии", Томск,

1999.

3. A.Yu. Bydzan, S. V. Panin. Fatigue Crack Evolution in D16AT Aluminum Alloy Specimens under Alternative Bending. PROCEEDINGS the third Russian-Korean International Symposium on Science and Technology. Korus'99, June 22-25, 1999 at NSTU, Novosibirsk, Russia, Vol.1, С 382-385.

4. Bydzan A. Yu., Panin S. V. Plastic deformation evolution in Aluminum alloy specimens under cyclic loading // PROCEEDINGS of the VI International Scientific and Practical Conference of Students, Post-graduates and Young Scientists "MODERN TECHNIQUES AND TECHNOLOGY MTT2000", Tomsk Polytechnic University, February 28-March 3,

2000, Tomsk, Russia, P. 157-159.

5. Быдзан А.Ю., Панин СВ. Стадийность развития усталостной трещины в поликристаллах сплава Д16АТ при знакопеременном плоском изгибе. Механика и машиностроение (сборник трудов), Министерство образования России, ТПУ, Машиностроительный факультет, Томск, 2000, -212-218 с.

6. Быдзан А.Ю., Панин СВ., Почивалов Ю.И. Механизм формирования мезоскопической деформационной структуры в образцах поликристаллических материалов при знакопеременном плоском изгибе. Физическая мезомеханика. Т.З, №3,2000, с.43-52

7.' A.Y.Bydzan, S.V.Panin. Structural levels of plastic deformation evolution in aluminum alloy specimens under cyclic loading // Proceedings of an International Conference of Role of Mechanics for Development of Science and Technology, held at Xi'an, China, June 1316,2000. Vol. 2. P. 1067-1074.

8. Bydzan A.Y., Panin S.V. Fatigue Failure as Process of Sequential Development of Plastic Deformation and Continuity Disturbance in Hierarchy of Structural Levels // Proceedings Korus'2000 The 4th Korea-Russia International Symposium on Science and Technology, June 27-July 1, 2000 at the University of Ulsan, Republic ofKorea. P. 337-341.

9. С. В. Панин, P.P. Балахонов, А.Ю. Быдзан и др. Мезомеханика внутренних границ раздела высокопрочных и износостойких градиентных материалов и покрытий. Материалы конференции молодых учёных, посвященной 100-летию М.А. Лаврентьева, часть 1. - Новосибирск: Изд. СО РАН, 2000. - С.41-44.

10. Быдзан А.Ю., Панин СВ. Усталостное разрушение как процесс последовательного развития пластической деформации и образования несплошностей в иерархии структурных уровней // Современные проблемы физики и технологии: Сборник статей молодых ученых. -Томск: Изд.-во НТЛ, 2000. С. 7-8.

11. Быдзан А.Ю., Панин СВ., Дураков В.Г., Коробкина Н.Н. Исследование процессов усталостного разрушения композиции «Конструкционная сталь-защитное покрытие» при знакопеременном изгибе. // 2 школа - семинар молодых ученых «Современные проблемы физики и технологии» Сибирский физико-технический институт им. Акад. В. Д. Кузнецова при Томском государственном университете. 5-7 февраля 2001. (Сборник статей молодых ученых) Изд. Томского университета 2001. - с. 11-14.

12. S. V. Panin, A. Yu. Bydzan, Sh. A. Baibulatov, N. N. Korobkina. Structural levels ofplastic deformation and fracture of coated materials under different schemes of external loading. Proceedings of the fifth Korea-Russia International Symposium on- Science and Technology. K0RUS'2001, June 26-July 3, 2001 at TPU, Tomsk, Russia, Vol.1, P. 277280.

13. А.Ю.Быдзан, С.В.Панин. О механизмах усталостного разрушения конструкционной стали 20X13 и ее композиций с наплавленными покрытиями. Физическая-мезомеханика. Т.5, №6, 2002, с.73-85

14. СВ. Панин, P.P. Балахонов, А.Ю.Быдзан и др. Мезомеханика внутренних границ раздела высокопрочных и износостойких градиентных материалов и покрытий. Материалы конференции молодых учёных, посвященной М.А. Лаврентьеву, часть 1. -Новосибирск: Изд. СО РАН, Филиал «Гео», 2002.-С51-55.

15. V.Syryamkm, S. Panin, I. Shakirov, A. Bydzan, D. Agapov, A. Glukhih. Optical approaches to fatigue fracture investigations. Proceedings International Conference on New Challenges in Mesomechanics, Aalborg University, Denmark, August 26-30,2002. P. 651-657.

16. S.Panin, I.Shakirov, V.Syryamkin, A.Bydzan, A.Svetlakov, N.Korobkina. Application of Wavelet-Spectrum Analysis of Acoustic Signals for Fatigue Fracture Diagnostics by Free Oscillation Technique. Proceedings 7th Korean-Russian International Symposium on Science and Technology K0RUS'2003. June 28-July 6, 2003, University of Ulsan, Republic of Korea, Vol. 2, PP. 350-354.

17. А.Ю. Быдзан, СВ. Панин. «Исследование усталостного разрушения конструкционной стали 20X13 и ее композиций с наплавленными покрытиями методом свободных колебаний». Дефектоскопия, 2004, №6 (принято к печати).

18. С.В.Панин, В.И.Сырямкин, В.Е.Панин, А.Ю.Быдзан и др. Оптико-телевизионная измерительная система — приложение методов технического зрения к изучению закономерностей деформирования твердых тел и диагностике состояния нагруженных материалов. Изв. Вузов. Физика, 2004, №5, (принято к печати).

• 12К29

Подписано в печать26.05.2004. Тираж 120 экз. Заказ № 162. Бумага офсетная. Печать Ш80. Отпечатано в типографии ООО «РауШ мбХ» Лицензия Серия ПД № 12-0092 от 03.05.2001г. г. Томск, ул. Усова 7, ком. 052. тел. (3822) 56-44-54

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ЗАКОНОМЕРНОСТИ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ И КОМПОЗИЦИЙ «ОСНОВА-ПОКРЫТИЕ»

НА РАЗЛИЧНЫХ МАСШТАБНЫХ УРОВНЯХ.

1.1: Введение.

1.2. Экспериментальные исследования усталостного разрушения металлических материалов на микро- и макромасштабном уровнях.

1.2.1. Микромасштабный уровень.

1.2.2. Макромасштабный уровень.

1.3. Экспериментальные исследования усталостного разрушения композиций основа-покрытие» на микро- и макромасштабном уровнях.

1.3.1. Микромасштабный уровень.

1.3.2. Макромасштабный уровень.

1.4; Экспериментальные исследования усталостного разрушения металлических материалов на мезомасштабном уровне.

1.4:1. Методология физической мезомеханики как основа изучения механического поведения деформируемых твердых тел.

1.4.2. Исследования усталостного разрушения металлических материалов на мезомасштабном уровне.

1.5. Выводы.

Глава 2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ: МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ!.

2.1. Постановка задачи экспериментальных исследований.

2.2. Материалы для экспериментальных исследований. 2.3. Методика экспериментальных исследований.

Глава 3: ЗАКОНОМЕРНОСТИ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ НА

МЕЗОМАСШТАБНОМ УРОВНЕ ДЮРАЛЮМИНА Д16АТ И СТАЛИ 20X13.

3.1. Введение.

3.2. Результаты экспериментальных исследований.

3.2.1. Исследование усталостного разрушения дюралюмина Д16АТ.

3.2.2: Исследование усталостного разрушения стали 20X13.

3.3: Обсуждение результатов.

3.4. Выводы.

Глава 4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ НА

МЕЗОМАСШТАБНОМ УРОВНЕ КОМПОЗИЦИЙ СТАЛИ 20X13 С Ni-Cr-B

Si-ПОКРЫТИЯМИ.

4.1. Введение.

4.2. Результаты исследований.

4.2.1. Исследование усталостного разрушения композиции сталь 20X13+ПГ-12Н-01.

4.2.2. Исследование усталостного разрушения композиции сталь 20X13+ПГ-10Н-01. 4.3. Обсуждение результатов.

4.4. Выводы.

Глава 5. ИССЛЕДОВАНИЕ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ СТАЛИ 20X13 И ЕЕ КОМПОЗИЦИЙ С Ni-Cr-B-Si-ПОКРЫТИЯМИ С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕТОДА СВОБОДНЫХ КОЛЕБАНИЙ.

5.1. Введение.

5.2. Результаты исследований.

5.2.1. Исследование усталостного разрушения стали 20X13.

5.2.2. Исследование усталостного разрушения композиции сталь 20X13+ПГ-12Н-01.

5.2.3. Исследование усталостного разрушения композиции сталь 20X13+ПГ-10Н-01.

5.2.4. Исследование влияния деформирования образца стали 20X в пластической области на частоту его свободных колебаний.

5.2.5. Исследование влияния нарушения сплошности материала в образце стали 20X13 на частоту его свободных колебаний. 5.3. Обсуждение результатов.

5.4. Выводы.

Актуальность темы. Подавляющее большинство конструкционных изделий при эксплуатации испытывает воздействие переменных нагрузок, что является причиной; их усталостного разрушения; Согласно статистическим данным'до 90% повреждений деталей машин и элементов конструкций носит усталостный характер [1]. В связи с этим проблема усталостного разрушения сохраняет актуальность и, несмотря: на; многолетнюю историю исследования, содержит ряд нерешенных научных и практических задач.

С точки» зрения научных представлений! об усталостном' разрушении! металлических материалов наиболее сложными и важными являются вопросы, связанные с механизмами процессов, происходящих в пластической зоне в области вершины усталостной5 трещины [2-4]. Изучение процессов: пластической деформации и разрушения в вершине трещины, установление качественной и количественной взаимосвязи между ними, а также совершенствование методов их: изучения являются актуальными задачами экспериментального исследования усталости металлов.

Проблема- усталостного разрушения композиционных материалов представляется еще более сложной. В частности, как показывает практика; эксплуатации ? композиций * с защитными (покрытиями; нанесение последних во многих случаях; приводит к снижению усталостных характеристик изделий, несмотря на повышение функциональных свойств [5,6]. Преодоление данного негативного влияния, .оптимизация режимов: нанесения покрытий с целью повышения усталостной* прочности конструкционных изделий < в настоящее; время является важнейшей практической задачей.

Большое значение с точки зрения безопасности и надежности эксплуатации? современных технических; систем; имеет диагностика усталостного разрушениям элементов, работающих:в условиях переменного нагружения. Однако ввиду высокой локальности усталостных процессов диагностика механического состояния остается технически сложной задачей, в особенности; с точки зрения оценки остаточного ресурса изделий г [7,8]. Данное обстоятельство обусловливает необходимость в совершенствовании методов диагностики усталостного разрушения.

Решение обозначенных задач требует применения новых научных подходов и; методов экспериментального исследования. В последние два десятилетия интенсивное развитие получил новый подход к изучению механического поведения деформируемых, твердых тел на- основе представлений о структурных уровнях пластической» деформации з и разрушения. Концепция структурных уровней деформации, и разрушения [9] была» положена в основу, нового научного направления\ «физическая мезомеханика материалов» [10,11].

Физическая мезомеханика? описывает нагруженное твердое тело как иерархическую систему, в которой? процессы, деформации; иг разрушения инициируются в поверхностных: слоях твердого тела и? развиваются самосогласованно; на; микро-, мезо- и; макромасштабном s уровнях. Данный подход позволяет объединить представления; об элементарных процессах; деформации и- разрушения и макроскопическом - поведении/деформируемых твердых тел. Как показали исследования ^последних лет, изучение процессов пластической деформации• и ? разрушения; в иерархи масштабных уровней/ и прежде всего, на мезоуровне, в значительной степени * способствует решению самых различных научных и ? практических проблем1 механического поведения материалов при нагружении. Это относится и к перечисленным выше задачам, связанным с усталостным разрушением металлических материалов.

Цель работы состояла в изучении процессов пластической деформации и разрушения на мезоуровне при развитии усталостной трещины в образцах; конструкционных: материалов; и« их композиций; с защитными; покрытиями, а также в комплексном?исследовании усталостного разрушения с применением оптико-телевизионного метода и метода свободных колебаний. Задачи экспериментальных ^ исследований, вытекающие; из; цели, настоящей; работы, сформулированы 1 в главе 2, п.2.1: «Постановка задачи экспериментальных исследований».

Положения, выносимые на защиту:

1. Критерий усталостного предразрушения, согласно которому необходимым условием; распространения магистральной; трещины является развитие, пластической деформации в области, ограниченной макрополосами локализованного пластического течения.

2. Стадийность усталостного разрушения композиций стали 20X13 с Ni-Cr-B-Si-покрытиями в зависимости от соотношения прочностных характеристик покрытия и основы.

3. Практическая рекомендация в отношении формирования переходной зоны между основным металлом; и покрытием при нанесении* Ni-Cr-B-Si-покрытий с целью повышения усталостной прочности композиций.

4. Взаимосвязь; изменения частоты свободных колебанийt с кинетикой роста; усталостной трещины в композициях стали? 20X13 с Ni-Cr-B-Si-покрытиями.

Научная новизна. В работе впервые:

-исследована^ эволюция; процессов пластической деформации и разрушения на мезоуровне перед фронтом усталостной ? трещины в образцах дюралюмина Д16АТ и стали 20X13 в условиях знакопеременного изгиба; при наблюдениях боковой грани образцов с применением ОТИС «TOMSC» оценены на; мезоуровне величина пластической? зоньь и интенсивность пластических деформаций с увеличением длины усталостной трещины;

-исследована эволюция процессов пластической i деформации и разрушения на мезоуровне при * развитии усталостной трещины в композициях стали? 20X13 с Ni-Cr-B-Si-покрытиями; в условиях знакопеременного изгиба, исследована роль переходной зоны между основным металлом • и покрытием! в данных композициях на закономерности их усталостного разрушения;

-проведено комбинированное исследование усталостного разрушения стали ? 20X13 и ее композиций с Ni-Cr-B-Si-покрытиями s с применением; оптико-телевизионного метода и метода- свободных колебаний, исследована взаимосвязь между изменением частоты свободных колебаний» и кинетикой роста усталостной трещины в композициях «основа-покрытие».

Практическая ценность работы:

1. Предложена; методика исследования усталостного разрушения с применением ОТИС, основанная на установлении количественной взаимосвязи; параметров пластической зоны и длины усталостной трещины при усталостном разрушении.

2. На основании сопоставления установленных закономерностей усталостного разрушения? композиций стали? 20X13 с Ni-Cr-B-Si-покрытиями рекомендованы предпочтительные условия эксплуатации данных материалов. Сформулированы практические рекомендации, в отношении формирования/ переходной зоны между основным металлом и покрытием при нанесении Ni-Cr-B-Si-покрытий с целью повышения усталостной прочности композиций.

3. Предложена иг экспериментально апробирована методика исследования усталостного разрушения материалов с покрытиями, основанная на комплексном применении оптико-телевизионной; измерительной системы и метода свободных колебаний (МСК).

Связь, работы* с Государственными программами; и НИР: Работа выполнялась в рамках следующих научных проектов и: программ: «Физическая мезомеханика структурно-неоднородных сред» (основные задания НИР ИФПМ1 СО РАН на 1995-2000 гг.), «Основы, физической мезомеханики поверхностных слоев твердых тел» (основные задания НИР ИФПМ СО РАН на 2001-2003 гг.), молодежный проект СО РАН «Мезомеханика; внутренних границ раздела высокопрочных и износостойких) градиентных материалов и; покрытий» (20002001 гг.), молодежный? проект РАН №98 «Принципы конструирования; высокопрочных и износостойких градиентных материалов и покрытий на основе физической мезомеханики» (2001-2002 гг.), интеграционный проект СО РАН №45 «Разработка принципов мезомеханики поверхности и внутренних границ раздела и конструирование на.ее основе новых градиентных конструкционных материалов и многослойных тонкопленочных структур для электроники» (20002002 гг.), грант РФФИ государственной поддержки ведущих научных школ «Школа академика В.Е.Панина: Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование новых материалов» (проект №00-15-96174; 2000-2002 гг.), грант Президента РФ поддержки; ведущих научных школ «Школа академика В.Е.Панина: Физическая мезомеханика; наноматериалов, тонких пленок и конструкционных материалов с наноструктурированным поверхностным слоем» (проект НШ-2324:2003.1, 2003-2005 гг.).

Апробациям работы. Основные положения и результаты работы докладывались на следующих конференциях, симпозиумах и семинарах:

-International Conference: Physical г Mesomechanics and Computer Aided Design of Advanced Materials and Technologies - Mesomechanics'98, June 1-4, 1998, Tel Aviv, Israel;

-The 3d Korea-Russia International Symposium on Science and Technology KORUS'99. June 22-25, 1999 at NSTU, Novosibirsk, Russia;

-The 4th Korea-Russia International Symposium on Science and Technology KORUS'2000. June 27-July 1, 2000. Ulsan, Korea;

-Школа-семинар «Современные проблемы физики и технологии». Сибирский физико-технический институт им. акад. В. Д. Кузнецова при Томском» государственном университете. Томск, 2000;

-International Conference of Role of Mechanics for Development of Science and Technology, held at Xi'an, China, June 13-16, 2000;

-Конференция молодых- учёных/ посвящённой" 100-летию М.А. Лаврентьева. Новосибирск, 2000;

-The VI International Scientific and Practical Conference of Students, Postgraduates: and Young; Scientists "MODERN TECHNIQUES AND TECHNOLOGY MTT2000", Tomsk Polytechnic University, February 28-March 3, 2000, Tomsk, Russia.

-The 5th Korea-Russia International Symposium on Science and Technology KORUS'2001. June 26-July 3, 2001 at TPU, Tomsk, Russia;

-4-я Всероссийская конференция молодых ученых «Физическая мезомеханика материалов», 26-30 ноября 2001 г., г.Томск;.

-2 школа-семинар молодых ученых:«Современные проблемы физики и технологии». Сибирский физико-технический институт им. акад. В. Д! Кузнецова при Томском государственном университете. 5-7 февраля 2001;

-International Conference on New Challenges in Mesomechanics, Aalborg University, Denmark, August 26-30, 2002;

-Конференция* молодых учёных, посвящённой М.А. Лаврентьеву. Новосибирск, 2002;

-The 7th Korean-Russian International Symposium on Science and Technology/KORUS'2003. June 28-July 6, 2003, University of Ulsan, Republic of Korea.

Публикации. Результаты работы изложены в 17 публикациях. Перечень наименований публикаций представлен в библиографическом списке [168-184].

Структура и объём работы. Текст диссертации состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы ^приложений. Работа изложена на 137 страницах, содержит 68 рисунков, 6 таблиц. Библиографический список включает 184 наименования.

5.4. Выводы

Проведенные исследования; закономерностей? изменения частоты; свободных колебаний5 образцов стали 20X13 и ее композиций: с Ni-Cr-B-Si-покрытиями* при усталостном? разрушении» позволяют сделать следующие выводы:

1. Уменьшение частоты свободных колебаний образцов стали 20X13 при? усталостном, разрушении'связано, прежде всего, с нарушением'сплошности материала вследствие, развития усталостной? трещины. Накопление усталостных повреждений при? циклических: пластических; деформациях: на частоту свободных колебаний не оказывает заметного влияния.

2. Характер изменения; частоты свободных , колебаний г образцов стали 20X13 и ее композиций с Ni-Cr-B-Si-покрытиями- в значительной а степени* взаимосвязан с кинетикой развития усталостной трещины в данных материалах. Для- каждой- из стадий усталостного разрушения образцов установлен определенный характер изменения частоты свободных колебаний.

3. Различие в характере изменения частоты свободных колебаний; образцов композиций) стали 20X13 с Ni-Cr-B-Si-покрытиями связано с особенностями" кинетики усталостного разрушения. Быстрому, растрескиванию покрытия ПГ-10Н-01 соответствует скачкообразное изменение частоты свободных колебаний. Замедленному росту трещины в покрытии ПГ-12Н-01 соответствует пологое изменение частоты, а период торможения трещины на границе раздела «покрытие - основа» характеризуется участком с постоянной частотой свободных колебаний образца.

4. На основании экспериментальных результатов: предложена и экспериментально апробирована методика? исследования усталостного разрушения материалов с покрытиями; основанная на комплексном применении оптико-телевизионной ? измерительной t системы и метода свободных колебаний: Данная методика позволяет определять текущую стадию усталостного разрушения; а также фиксировать момент разрушения покрытия в композициях «основа-покрытие» по изменению частоты свободных колебаний в процессе нагружения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе с применением' оптико-телевизионной измерительной системы «TOMSC» проведены исследования на; мезоуровне закономерностей усталостного разрушения дюралюмина Д16АТ, применяемого в авиастроении, стали 20X13, применяемой для изготовления лопаток паровых турбин, и ее композиций с жаропрочными; и износостойкими; Ni-Cr-B-Si-покрытиями. Предложенаг методика исследования; усталостного разрушения, основанная на комплексном применении оптико-телевизионной измерительной системы, и метода свободных; колебаний: На основании; полученныхl результатов сформулированы следующие выводы:

1. Сформулирован критерий усталостного предразрушения при симметричном; знакопеременном; изгибе, согласно; которому необходимым; условием; распространения магистральной усталостной- трещины является самосогласованное развитие макрополос локализованного пластического течения в зоне разрушения через все поперечное сечение образца.

2. С применением; оптико-телевизионной измерительной системы «TOMSC» установлена количественная взаимосвязь на^ мезоуровне параметров пластической зоны с длиной трещины при усталостном разрушении дюралюмина Д16АТ и- стали 20X13. На основании* полученных результатов предложена методика исследования усталостного разрушения конструкционных материалов с применением;, оптико-телевизионной измерительной системы.

3. Выявлена роль разупрочненного подслоя в области границы раздела «основа-покрытие» в усталостном разрушении композиций; сталь 20Х13+ПГ-12Н-01 и сталь 20Х13+ПГ-10Н-01. В композициигс менее твердым покрытиемj ПГ-12Н-01 зарождение усталостной трещины происходит на поверхности покрытия. При' достижении трещиной границы раздела «основа-покрытие» в разупрочненном подслое имеет место релаксация напряжений за счет локализованных пластических деформаций, что сдерживает переход трещины в основной; металл. В композиции с более твердым; покрытиемг ПГ-10Н-01 разупрочненный; подслой при нагружении» выступает областью повышенной; концентрации; напряжений; и; накопления; циклических повреждений; В результате зарождение усталостной трещины происходит в области границы раздела «основа-покрытие».

4. С целью повышения усталостной прочности композиций стали 20X13 с Ni-Cr-B-Si-покрытиями следует рекомендовать формирование градиентной переходной зоны между основным металлом и покрытием, толщина которой должна быть сопоставима с толщиной покрытия.

5. Предложена и экспериментально апробирована методика исследования усталостного разрушения материалов с покрытиями, основанная на комплексном применении оптико-телевизионной измерительной системы и метода свободных колебаний. Установлено, что стадийный характер изменения частоты свободных колебаний связан со стадийностью усталостного разрушения образцов стали 20X13 с Ni-Cr-B-Si-покрытиями. Показана возможность фиксирования момента разрушения покрытия в композициях «основа-покрытие» по изменению частоты свободных колебаний в процессе нагружения.

1. Школьник Л.М. Методика» усталостных: испытаний. Справочник. М.: Металлургия, 1978. - 304 с.2; Иванова B.C. Усталостное разрушение металлов. М.: Металлургиздат, 1963. -272 с.

2. Иванова B.C., Терентьев В.Ф. Природа, усталости' металлов. М.: Металлургия, 1976. -456 с.

3. Коцаньда С. Усталостное растрескивание металлов. Пер. с: польск. М.: Металлургия, 1990. 624 с.5: Тушинский Л.И., Плохов А.В., Столбов А.А., Синдеев В.И. Конструктивная прочность композиции основной металл-покрытие. Новосибирск: Наука, 1996. -296 с.

4. Карпенко Г.В., Похмурский В.И., Далисов В.Б., Замиховский В.С. Влияние' диффузионных покрытий на прочность стальных изделий. К.: Наукова думка, 1971.-168 с.

5. Неразрушающий; контроль металлов и! изделий. Справочник. /Под* ред. Г.С.Самойловича: М.: Машиностроение, 1976.-456 с.

6. Неразрушающий контроль и: диагностика: Справочник. / В.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, В.Н. Филинов и др. Под ред. В.В. Клюева: М.: Машиностроение, 1995, 488 с.

7. Панин В.Е., Гриняев Ю.В., Данилов В.И: и: др. Структурные уровни' пластической деформации и разрушения. Новосибирск: Наука, 1990. - 255 с.

8. Иванова B.C;, Кузеев И.Р., Закирничная М.М. Синергетика и фракталы. Универсальности механического; поведения материалов. Уфа: Изд-во УГНТУ, 1998. - 363 с.

9. Миллер К.Ж. Усталость металлов; прошлое, настоящее Hi будущее//Заводская лаборатория. - 1994. - Т. 60, №3. - С: 31 - 44:14: Иванова B.C., Шанявский А.А. Количественная фрактография; Усталостное разрушение. Челябинск: Металлургия, 1988: -400 с.

10. Сервисен С.В. Усталость металлов и: элементов конструкций: Избранные труды в 3-х т. Киев: Наукова думка, 1985.

11. Трощенко В.Е., Сосновский § Л.А. Сопротивление усталости металлов и сплавов: Справочник в 2-х т. Киев: Наукова думка, 1987.

12. Трощенко В.Т. Циклические деформации^ и усталость металлов. Киев: Наукова думка; 1985. Т.1-216 е., Т.2 -224 с.

13. Роней Ml Усталость высокопрочных материалов. В кн. Разрушение; Ред. Либовиц. М.: Мир, 1976, т.З. с.473-527.

14. Гиндин И .А., Неклюдов И.MI, Старолам* М.П., Малик Г.Н., Волчок О.И: Дислокационная структура; никеля после знакопеременного; нагружения * с низкой' и i ультразвуковой ■; частотами. Физика твердого тела. 1970. Т.12. -№8; -с. 2456-2458.

15. Горицкий; В.М., Иванова B.C., Орлов Л.Г. О различии пластической; деформации поверхностных и; внутренних слоев поликристаллического железа при- усталостном; нагружении. Доклады Академии Наук СССР, Техническая физика, 1972.-Т.205.-№4:-с.812-814:

16. Иванова: B.C., Горицкий; В.М., Терентьев В.Ф. Формирование; дислокационной s структуры в армко-железе на пределе усталости. Физика металлов и металловедение. 1972. Т.34: - №3. - с 456-463.

17. Корш С.В., Котко В.А., Полоцкий : И.Г., Прокопенко Г.И., Трефилов; В.И., Фирстов С.А. Влияние циклического деформирования; на; дислокационную структуру и; механические; свойства: молибдена, хрома и; вольфрама: Проблемы прочности. 1973. №11. -с.15-20.

18. Горицкий* В.М., Терентьев В.Ф; Структура и? усталостное разрушение металлов: М.: Металлургия, 1980. -208 с.

19. Гринберг Н.М., Гавриляко A.M. Упрочнение Си и сплава Cu-7,5%AI при циклическом нагружении на воздухе и в вакууме // Металлофизика. 1983; -Т. 5, №3; - С. 63 - 68.

20. Гринберг, Н.М; Физические механизмы усталостного? разрушения5 металлов и сплавов//Физико-химическая механика материалов. 1987. - Т. 23; №5. -с; 30 - 38.

21. ЗЗ'.Фрактография! и? атлас фрактограмм. Справ, изд., пер. с англ. / ред: Дж. Феллоуза. М;: Металлургия, 1982. — 489 с.

22. Херцберг Р.В. Деформация; и механика? разрушения; конструкционных материалов. Пер. с англ М;: Металлургия, 1989; -576 с.

23. Зб.Форрест П; Усталость металлов. М:: Машиностроение, 1968. 352 с.

24. Трощенко; В.Т. Усталость, и неупругость металлов; Киев: Наукова думка, 1971.-268 с.

25. Степнов М.Н., Гиацинтов; Е В; Усталость легких конструкционных сплавов. М.: Машиностроение, 1973. 320 с.

26. Сервисен С.В. Сопротивление материалов усталостному и хрупкому разрушению. М.: Атомиздат, 1975. 190 с.

27. Трощенко ВТ. Прочность: металлов? при переменных нагрузках. Киев: Наукова думка, 1978. 176 с.

28. Трощенко В.Т., Хамаза Л .А., Цыбанев Г.В. Методы ускоренного определения пределов^ выносливости! металлов; на основе деформационных; и< энергетических критериев. Киев: Наукова думка, 1979. 174 с.

29. Школьник J1.M. Скорость трещин и живучесть металла. М.: Металлургия, 1973. -216 с.

30. Романов А.Н. Разрушение при малоцикловом нагружении. М.: Наука, 1988.

31. Вейбулл В. Усталостные испытания- и анализ их результатов. М.: Машиностроение, 1964. -276 с.48: Сервисен С.В. Машины для испытаний на усталость. Расчет и конструирование. М.: Машгиз, 1957. -404 с.

32. Кобаяши А. Исследование разрушения поляризационно-оптическим методом. В кн. Разрушение. Ред. Либовиц. М.: Мир, 1976, т.З. -с.354-411.

33. Чаевский5 М.И., Шатинский В.Ф. Повышение работоспособности: сталей-в агрессивных средах при циклическом нагружении. К.: Наукова думка, 1970. -312 с.

34. Карпенко Г.В. Работоспособность конструкционных материалов в агрессивных средах; Избр. тр. в 2-х т. / Карпенко Г.В. К.: Наукова; думка, 1985.-т.2, 240 с.

35. Тушинский Л И;, Плохов; А.В: Исследование структуры и физико-механических свойств свойств покрытий. Новосибирск: Наука, 1986. 200 с.бОХецов Л.Б. Детали газовых турбин: материалы, и прочность. Л.: Машиностроение , 1982. 296с.

36. Гецов Л.Б. Материалы и прочность деталей газовых турбин. М.: Недра, 1996. 591 с.

37. Карпенко Г.В. Прочность стали в коррозионной среде. К.: Машгиз, 1963. -188 с:

38. Карпенко Г.В., Похмурский В.И., ДалисовВ.Б., Замиховский В.С. Влияние диффузионных покрытий на прочность стальных изделий. К.:Наукова думка, 1971:-168 с.

39. Похмурский В.И. Коррозионно-усталостная прочность сталей и методы ее повышения. Киев: Наукова думка, 1974.-188с.68: Карпенко Г.В. Влияние среды на прочность и долговечность металлов. К^: Наукова думка, 1976. -128 с.

40. Гладковский В.А1 Изменение усталостной» прочности углеродистых сталей при нанесении покрытий методом плазменного напыления II Физика и химия обработки материалов. -1968. №1:-с.62-64

41. Уманский Э.С., Афонин; Н.И., Борисов Ю.С:, Вяльцев A.M. Влияние плазменного покрытия на выносливость сталей 40 и 1Х18Н1 ОТ // Проблемы прочности. 1977. - №10. - с.112-113.

42. Калмуцкий; B.C. Прочность! и надежность деталей с; металлопокрытиями»II Проблемы прочности. 1980. - №9. - с.96-101:

43. Похмурский В.И:, Борисов Ю.С., Каличак Т.Н. О влиянии; Ni-AI и Ni-Ti плазменных; покрытийs на; сопротивление; усталости; и- коррозионной! усталости' среднеуглеродистой I стал и\Н Физ.-хим; механика материалов; -1980 -№141- с.22-25:

44. Калмуцкий В.С.Вероятностно-статистические; закономерности повреждения-сталей с покрытиями. Автореф.дис.д-ра техн.наук. -М;-1984:- 37 с.

45. Гецов Л.Б., Рыбников А.И., Добина; Н.И.Г Термоусталостная; прочность и. жаростойкость защитных покрытий // Проблемы прочности. 1983. - №2. -С.69-72;

46. Тецов; Л.Б. Термостойкость макронеоднородных материалов // Проблемы прочности; 1981. - №5. - с.23-27:

47. Панин В.Е. Методология: физической f мезомеханики * как основа построения i моделей в компьютерном конструировании материалов // Изв; вузов. Физика. 1995. - № 11.-С. 6-25;

48. Панин: В.Е. Синергетические принципы физической; мезомеханики // Физ. мезомех. 2000. - Т. 3; - № 6.- С. 5-36.

49. Панин В.Е., Панин С.В., Мамаев А.И. Деформационные домены на мезоуровне в деформируемом; твердом теле // Доклады, РАН. 1996.Т. 350.-№ 1.-С. 35-38.

50. Панин В.Е., Деревягина Л.С., Валиев; Р.З. Механизм локализованной деформации субмикрокристаллической; меди' при растяжении Н Физическая ? мезомеханика. -1999. Т. 2. - № 1-2. - С. 89-96.

51. Панин В.Е., Дерюгин Е.Е. Самоорганизация макрополос локализованного сдвига и фазовые волны переключений. //Физ: мезомех. 1999. - т.2. - №12. - с.77-88;

52. Панин В.Е. Поверхностные слои нагруженных твердых тел как мезоскопический структурный уровень деформации // Физ. мезомех. 2001. Т. 4. - № З.-С. 5-22.

53. Эб.Панин В.Е., СлосманА.И., Антипина Н.А., Литвиненко А.В. Влияние внутренней структуры и состояния поверхности на развитие деформации на; мезоуровне малоуглеродистой стали // Физ. мезомех. 2001. - Т. 4: - № 1. -С.105-110.

54. В. Е. Панин, В. М. Фомин, В. М. Титов. Физические принципы мезомеханики поверхностных слоев и^ внутренних границ раздела; в деформируемом; твердом теле. // Физ. мезомех. 2003. - Т.6: - № 2. - С. 5—14:

55. Панин В.Е., СлосманА.И:, Колесова Н.А. Закономерности» пластической деформации и разрушения на мезоуровне поверхностно упрочненных образцов при j статическом растяжении'// ФММ. 1996. - Т. 82. - Вып. 2. -С.129-136.

56. Панин С.В., Дураков В.Г., Прибытков Г.А. Мезомеханика пластической деформации и разрушения низкоуглеродистой стали; с; высокопрочным деформируемым покрытием // Физическая мезомеханика. 1998. -Т 1: - № 2.-С. 51-58.

57. Панин В.Е., СлосманА.И., Колесова Н. А., Овечкин Б.Б., Молчунова И.Ю. Влияние толщины упрочненного слоя на формирование мезострукгуры; при растяжении поверхностно упрочненных» образцов // Изв. вузов. Физика.-1998. Т. 41. - № 6. - С. 63-69.

58. С.В.Панин, Ю. П. Шаркеев, Б.П.Гриценко, В.Е.Панин. Изучение влияния ионнолегированного поверхностного слоя на развитиепластической деформации поликристаллического алюминия на мезоуровне.

59. Системы технического зрения: Справочник. В. И: Сырямкин, В.С.Титов, Ю. Г. Якушенков и др.//Под общей редакцией В. И: Сырямкина, В. С. Титова. Томск: МГП "РАСКО", 1992. -367с.

60. Панин В.Е., Елсукова; Т.Ф. Деформация и разрушение поликристаллов при знакопеременном нагружении как диссипативный процесс. //Синергетика; и усталостное разрушение металлов / под ред: В.С.Ивановой. М.: Наука, 1989.-с. 113-138.

61. Елсукова; Т.Ф: Структурные уровни деформации и разрушения ; поликристаллов: при различных видах нагружения; Автореферат диссертации на соискание уч.ст. д.ф.-м.н. -1990. 39 с.

62. Елсукова Т.Ф., Панин; В.Е. Структурные уровни; деформации поликристаллов при; разных видах нагружения // Структурные уровни пластической деформации и разрушения. Новосибирск: Наука, 1990. -с.77-123.

63. Панин В.Е., Елсукова Т.Ф., Ангелова Г.ВМ Сапожников С.В; Влияние; сдвиговой f устойчивости \ кристаллической структуры поликристаллов на механизм их усталостного разрушения; на мезомасштабном уровне. // Физ. мезомех. 1998. —Т. 1. - № 2: - С. 45-50.

64. Панина В.Е., Елсукова; Т.Ф;, Ангелова Г.В:, С.В.Панин. Фрактальная мезоструктура на поверхности поликристаллов при усталостном разрушении //Доклады академии наук. -1999. Т. 365. - № 2. - С. 186-189:

65. Панин В.Е., Елсукова; Т.Ф;, Ангелова» Г.В: Динамика локализации деформации в поверхностном монокристаллическом слое; плоских поликристаллических образцов алюминия при циклическом; нагружении // Физ. мезомех. 2000. - Т. 3. - № 4. - С. 79-88.

66. Плешанов В С;, Кибиткин В.В:, Панин В.Е. Мезомеханика;усталостного разрушения поликристаллов с макроконцентраторами напряжений // Теор. и прикл. мех. разр:- 1998;- №30. -с.13-18;

67. Плешанов: B.C., Сараев Ю.Н., Лавров О.Н., Дашук Ю.Т., Козлов А.В. Статическая и; малоцикловая; прочность сварных соединений; низколегированной( стали? на мезомасштабном s уровне // Сварочное производство. 2000. - №4(785). - с.12-17.

68. Алюминиевые сплавы. Применение алюминиевых сплавов. /Ред. Туманов А.Т. М.: Металлургия, 1972. -408 с.

69. Алюминиевые сплавы. Металловедение алюминия и- его сплавов. Справочное, руководство. /Ред. Фридляндер И.Н. М.: Металлургия, 1971. -352 с.

70. Фридляндер И.Н. Алюминиевые деформируемые конструкционные сплавы. М.: Металлургия, 1979. - 208 с.153; Алиева С.Г., Альтман М.Б., Амбарцумян С.М. и др. Промышленные алюминиевые сплавы: Справ, изд. М.: Металлургия, 1984: - 528 с.

71. Металловедение и термическая обработка стали: Справочное издание. В 3-х т. Т.2. Основы, термической обработки/Под ред. Бернштейна! М.Л., Рахштадта А.Г. М.: Металлургия, 1983. 368 с.

72. Марочник сталей и сплавов. / Под ред. Ельчукова И.Б., Гольдберг С.И. М.: Металлургия, 1977. -516 с.

73. Гонсеровский Ф.Г., Гурский Г.Л. Об эффективности сварочных способов ремонта эрозионно-изношенных паротурбинных лопаток и: их упрочнения. Сварочное производство. 1993. - №8: - с. 18-21.

74. Гонсеровский Ф.Г., Петреня Ю.К., Силевич В.М. Работоспособность паротурбинных лопаток, отремонтированных с помощью сварки» в условиях электростанций. Сварочное производство. 2000. - №1. - с.42-45.

75. Панин; В.Е., Белюк С.И., Дураков В.Г., Прибытков» Г.А., Ремпе Н.Г. Электронно-лучевая наплавка;в вакууме: оборудование, технология, свойства покрытий // Сварочное производство. 2000. - № 2. - С. 34-39.

76. Панин В.Е., Дураков; В.Г., Прибытков Г.А. Электронно-лучевая наплавка композиционных покрытий* на основе карбида* титана // Физика и химия обработки материалов. 1997. - №2 - с.54-58.

77. Клинская-Руденская НА, Цхай У.В., Костогоров Е.П., Курылев М.В. Некоторые свойства композиционных покрытий на основе стеллита (Ni-Cr-B-Si). Физика и химия обработки материалов. -1994: №6. - с.58-67.

78. Ланге Ю.В., Московенко И.Б. Низкочастотные акустические методы неразрушающего контроля. Дефектоскопия, 1978, №9, с.22-36

79. Фролов К.В. Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т. Т.1. Колебания; линейных систем. М.: Машиностроение, 1999, 504 с.

80. Неразрушающй контроль. В 5 кн. /ред. Сухорукое В.В. Кн.2. Ермолов И.Н:, Алешин Н.П., Потапов А.И: Акустические методы контроля. М.: Высшая школа, 1991.-283 с.

81. Панин С.В., Смолин И.Ю., Быдзан А.Ю. и др. Мезомеханика; границы раздела в материалах с поверхностным» упрочнением? и покрытиями. "Известия вузов. Физика", Томск, №3,1999.

82. Быдзан А.Ю., Панина С В. Исследование на; мезоуровне усталостногоразрушения:образцов сплава Д16АТ при знакопеременном изгибе. Сборник трудов 5-й : областной * научно-практической конференции "Современные техника и технологии", Томск, 1999.

83. Ulsan, Republic of Korea. P. 337-341.

84. А.Ю.Быдзан, С.В.Панин. О механизмах усталостного разрушения конструкционнойстали 20X13 и: ее композиций с наплавленными ^ покрытиями: Физическая мезомеханика. Т.5, №6, 2002, с.73-85

85. Syryamkin, S. Panin, I. Shakirov, A: Bydzan, D. Agapov, A. Glukhih. Optical approaches to fatigue fracture investigations: Proceedings International