Формирование полос макролокализованной деформации в условиях прерывистой ползучести исследовали методами акустической эмиссии (АЭ) и высокоскоростной видеосъемки. Установлено, что наиболее быстрые стадии формирования полосы деформации, связанные с ее выходом на поверхность и последующим ускоренным расширением, сопровождаются генерированием всплеска сигнала АЭ в полосе ~0.05-1 MHz. Скрытые корреляции в сложной структуре акустического всплеска исследовали методами статистического и фрактального анализа. Установлена связь между огибающей акустического всплеска и скоростью изменения силового отклика, вызванного формированием одиночной полосы деформации. Ключевые слова: прерывистая деформация, ползучесть, акустическая эмиссия, полоса деформации, фрактальная структура, алюминий-магниевый сплав.
Экспериментально установлено, что молекулярный (химический) процесс травления поверхности дефор-мируемого алюминий-магниевого сплава АМг6 вызывает развитие макроскопического скачка пластической деформации амплитудой несколько процентов. С помощью численного моделирования процесса травления поликристаллического твердого тела показано, что в ходе травления морфология фронта коррозии меняется от евклидовой (плоской) к фрактальной (шероховатой). Полученные результаты свидетельствуют о ключевой роли состояния поверхности на развитие макроскопической механической неустойчивости материала, демонстрирующего эффект Портевена-Ле Шателье.Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 15-12-00035 ВведениеМногие алюминиевые авиационные сплавы проявля-ют механическую неустойчивость, которая выражает-ся в явлении прерывистого течения, известного как эффект Портевена−Ле Шателье (ПЛШ) [1]. Эффект ПЛШ связан с локализацией пластической деформации в полосах, которые ухудшают формуемость сплавов и могут вызвать внезапное разрушение как при метал-лообработке, так и в условиях эксплуатации. Вместе с тем, одним из важнейших факторов, влияющих на долговечность и живучесть авиационных алюминиевых сплавов, является коррозия под напряжением. Извест-но, что добавка магния увеличивает сопротивление коррозии этих сплавов [2]. Поэтому сплавы системы Al−Mg обладают более высоким сопротивлением кор-розии по сравнению с другими группами алюминиевых сплавов [3][4][5][6]. Механизмы коррозии под напряжением алюминий-магниевых сплавов, рассмотренные в рабо-тах [7][8][9][10][11][12][13], включают: а) механизм межкристаллитного растрескивания в результате селективного растворения вторичной β(Al 3 Mg 2 )-фазы, выделяющейся по границам зерен в сплавах с содержанием магния больше 3% [2] ли-бо вследствие распространения трещин в зоне, обеднен-ной магнием вдоль границ зерен [14,15] или в результате водородного охрупчивания [7,11,13,16,17]; б) механизм транскристаллитного коррозионного растрескивания за счет, как предполагается, выноса ионов магния на поверхность сплава плоскими скоплениями дислока-ций [18]. Последнее обусловлено увлечением примес-ных атомов движущимися дислокациями, т.е. явлением динамического деформационного старения (ДДС), ко-торое ответственно также за развитие макроскопиче-ских неустойчивостей пластической деформации, таких как зуб текучести [18,19] и прерывистая деформация ПЛШ [20,21]. Поскольку ДДС характерно для сплавов системы Al−Mg при комнатных и повышенных темпера-турах, то следует ожидать связь между двумя явлениями: электрохимическим (коррозии под напряжением) и ме-ханическим (эффектом ПЛШ). Проблема осложняется тем обстоятельством, что полосы макролокализованной деформации, представляющие собой домены высокоско-ростной интенсивной деформации, при взаимодействии с поверхностью могут вызвать множественные разрывы поверхностной окисной пленки, существенно ускорить локальную коррозию деформируемого сплава и вызвать его внезапное разрушение.Проблема изучения взаимосвязи коррозии под на-пряжением и ...
Spatio-temporal structures of Portevin-Le Chatelier deformation bands at the pre-failure stage, necking and destruction of an aluminum-magnesium alloy, deformable in an aqueous medium, were investigated by a complex of in situ methods, including high-speed video of the surface and an electrochemical emission method. The latter is based on measuring and analyzing jumps in the electrode potential of a deformable metal under the conditions of the manifestation of intermittent deformation. It is established that discrete signals of electrochemical emission in the frequency band of 10 Hz - 10 kHz contain information on the number of deformation bands, the moments of nucleation and stages of their growth, the statistical temporal structure of the bands, etc. A characteristic series of signals at the pre-failure stage is revealed − an electrochemical precursor neck formation and specimen fracture. The connection between the generation of electrochemical emission signals and the localization of plastic deformation and the destruction of an oxide film on an aluminum alloy surface in contact with an aqueous medium is discussed.
The effect of surface processing by laser IR radiation on strength and Portevin–Le Chatelier serrated deformation of AlMg6 aluminum–magnesium alloy is experimentally studied. Laser processing consists in local “shots” on the surface at the nodes of a square grid in the gauge part of a flat sample. The conditions under which such laser processing causes an increase in the surface microhardness, ultimate tensile strength, and the critical strain of the first stress drop in the stress–strain curve; decreases the probability of deformation band formation; suppresses necking at the prefracture stage; and changes the main crack morphology. The possible mechanism of the effect of laser processing on band formation, serrated deformation, and alloy strength are discussed.
It has been established that the Portevin–Le Chatelier effect in the AlMg6 aluminum–magnesium alloy deformed in an aqueous medium is accompanied by an intermittent electrochemical response, such as the negative jumps of the electrode potential of the sample, which occur simultaneously with the jumps of the mechanical stress on the deformation curve. Statistical and fractal analyses of the stepwise component of the electrode potential indicate the presence of long-term correlations in the structure of the electrochemical response, which are typical for the state of self-organized criticality. A possible mechanism of the appearance of jumps of the electrode potential, which is associated with the dynamics of deformation bands, is discussed.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.