3.2 Влияние на упрочнение длительности взрывного нагружения

Влияние длительности ударного импульса на конечный результат до сих пор еще полностью не изучено. Учитывая, что в условиях плоской ударной волны структурные изменения являются результатом протекания деформации на фронте ударной волны, при задержке максимального давления и разгрузки становится ясным, что очень трудно установить взаимосвязь между структурными изменениями и условиями их возникновения. Следовало бы ожидать, что во время действия ударного импульса интенсивность развития деформационного процесса не будет высокой, так как задержка нагрузки обозначает обеспечение состояние с практически одинаковой плотностью, напряжениями и температурой. В то же время тангенциальные напряжения по сравнению с таковыми на фронте ударной волны ниже, поскольку они в значительной мере релаксированы. Уровень тангенциальных напряжений и скорость деформации при разгрузке, когда используются плоские ударники или большие заряды ВВ, более низкие, чем на ударном фронте.

Однако при разгрузке в случае работы с очень тонкими ударником или при разгрузке от нижней незащищенной поверхности образца уровень напряжений может быть сравнительно высоким. Следовательно, длительность действия импульса и разгрузки оказали бы влияние на упрочнение только при очень тонких ударниках и при длительности нагружения порядка до 1 мкс. Обобщение результатов исследований влияния длительности импульса на металлы и сплавы, упрочненные взрывом, показало, что имеется слабое влияние на микроструктуру и свойства при значениях свыше 1мкс.

Можно принять, что влияние времени воздействия в принципе заключается в обеспечении более продолжительного периода для дислокационных перемещений. Тенденция к некоторому уменьшению твердости связана с увеличенным периодом перестройки дислокационной структуры при высокой температуре за фронтом ударной волны, т.е. протеканием динамической регенерации, которая и приводит к уменьшению прочности.

Как показали исследования, минимум упрочнения приходится на 0,07 мкс и не соответствует изменению плотности дислокаций, в то же время полностью коррелирует с плотностью границ двойников на единицу объема. Уменьшение твердости после 0,07 мкс объясняется слиянием тонких двойников, а, следовательно, плотности их границ.

3.3 Влияние степени деформации на упрочнение

При исследовании влияния давления на свойства металлов существенное значение имеет создание условий для получения минимальной остаточной деформации образца. Остаточная деформация дополнительно влияет на результаты импульсного воздействия, а с другой стороны сопровождается тепловым эффектом, ликвидируя большую часть созданных дефектов.

При ударном нагружении твердость поверхностных слоев металла возрастает при незначительной относительной деформации, составляющей меньше одного или нескольких процентов. При дальнейшем увеличении степени деформации для различных металлов до определенного предела упрочнение снижается и в итоге может равняться первоначальной твердости.

Экспериментально показано, что на степень остаточной деформации влияет отношение S/H (S – площадь поверхности образца; H – его высота). При одном и том же импульсе давления с уменьшением отношения S/H степень остаточной деформации уменьшается. Согласно этим данным при степени деформации 10, 22,29 и 33 % твердость обрабатываемого взрывом образца (в МПа) составляет 2280,1740, 1520 и 1480, а при статическом нагружении – 1700, 1700, 1960 и 2000. Следовательно, при степени деформации более 23 % твердость образцов после взрывного воздействия падает и становится меньше, чем после статического нагружения.