книги из ГПНТБ / Фавстов Ю.К. Сплавы с высокими демпфирующими свойствами

Критическая величина скалывающего напряжения у монокристалла магния

стает и приближается к пластичности металлов с куби­ ческой решеткой.

Подобно цинку, кадмию и другим металлам с гекса­ гональной плотноупакованной структурой, магний скло­ нен также к деформации путем двойникования. Механи­ ческое двойникование у магния так же, как у кадмия и цинка, протекает в основном в плоскости призмы пер­ вого рода второго порядка {101, 2 }и в редких случаях, если базис параллелен оси кристалла, двойникование протекает в плоскости призмы первого рода и первого

порядка {101, 1}.

Для течения двойникования в какой-либо данной пло­ скости необходимо, чтобы вблизи границы образования двойника было определенное искажение идеальной гек­ сагональной плотноупакованной решетки, например в результате приложения незначительного по величине ра­ стягивающего или сжимающего напряжения. Двойнико­ вание легче всего происходит по плоскости, наклоненной под углом около 45° к направлению действующих напря­ жений [186]. Бурке и Хиббард [207] предположили, что двойникование является следствием изгиба плоскости базиса, происходящего вслед за скольжением, в резуль­ тате которого и образуются сжимающие напряжения, приводящие к возникновению двойника.

В поликристаллическом металле общая картина де­ формации, естественно, усложняется различной ориента­ цией кристаллов к направлению приложения напряже­

ния, при этом в преимущественном положении оказыва­ ются зерна, плоскости скольжения которых расположе­ ны под углом 45° к направлению действия напряжений. Неблагоприятно расположенные кристаллы будут харак­ теризоваться более высокими напряжениями, особенно по границам зерен. В результате в этих кристаллах бу­

низма деформации поликристаллического магния. В

тельно действующих напряжений, в то время как небла­ гоприятно ориентированные зерна остаются недеформи­ рованными. После перемены знака нагрузки (кривая BDE) в неблагоприятно ориентированных зернах может произойти двойникование, а в зернах, ранее двойнико­ ванных, произойдет обратное двойникование.

В дальнейшем процессы могут повторяться много­ кратно. Так, если нагрузка приложена в первоначаль­ ном направлении (кривая EFGHIK на рис. 136), то зер­ на, ориентированные благоприятно, снова будут дефор­ мироваться двойникоіванием, а зерна с неблагоприятной

ориентировкой, подвергавшиеся повторному двойни,ко­

ванию, станут цедвонникованпыми.

Описанный выше процесс прямого и обратного упру­ гого двойпикования магния был проверен металлогра­ фически при наблюдении полос двойпикования в процес­ се приложения знакопеременной нагрузки.

При перемене знака напряжения полосы двойникования исчезают и появляются в новом месте. Эти по­ лосы двойпикования в структуре деформированного ма-

Амплитуйа напряжений при испытании 6^МнІм!(кГ/тг)

[209]:

1—15 (1,5); 2—41,5 (4,15); 3-48,5 (4,85); 4-61 (6,1); 5-98 (9,8)

гния можно видеть на рис. 137. Демпфирующие свойства Mg + 0,6% Zr можно повысить предварительным нагру­ жением [209]; при больших нагрузках демпфирование уменьшаются (рис. 138). Из рис. 138 -видно, что при на­ грузке больше некоторого порогового значения (ая) уро­ вень демпфирования уменьшается. Именно на этом ос­ новании Пленард и Мена [209] считают, что высокий уровень демпфирования указанного сплава объясняется образованием и исчезновением двойников в результате приложения знакопеременной нагрузки. Если нагрузка превышает аа, то обратимого двойникования не происхо­ дит вследствие блокировки двойников, что сопровожда­ ется уменьшением уровня демпфирования (рис. 138).

Снижение демпфирования в результате легирования

магния рядом элементов может быть объяснено тормо­ жением движения дислокаций атомами легирующего элемента, растворенного в магнии, или же частицами второй фазы [202, 203]. Однако если основной причиной высоких демпфирующих свойств магния считать его склонность к обратимому упругому двойникованию [209], то можно предположить также, что в результате растворения в магнии атомов других компонентов про­ исходит искажение кристаллической решетки раствори­ теля и поэтому затрудняется развитие процессов упруго­ го двойникования [204].

В. П. Солдатов [34], изучая механизм распростране­ ния упругих двойников в металлах на примере монокри­ сталлов сурьмы, отметил решающее влияние дефектов кристаллической решетки на развитие упругих двойни­ ков. Им показано, что при достижении плотности дисло­ каций определенной величины (для монокристаллов сурьмы ІО6—ІО7 см~~2) двойники, возникающие в крис­ талле под действием приложенной нагрузки, сохраняют­ ся и после снятия нагрузки.

Автор отмечает, что упругие двойники наблюдаются преимущественно в таких кристаллах или областях кристаллов, где плотность дислокаций невелика. Изучая влияние величины приложенной к монокристаллу наг­ рузки на ширину двойника, В. П. Солдатов получил ли­ нейную зависимость между нагрузкой и шириной двой­ ника, что, возможно, характерно только для сурьмы.

По данным работы [210], двойниковый зародыш мо­ жет образоваться при условии, если величина прило­ женной силы, действующей на источник дислокаций, больше суммарной силы торможения двойникующей дислокации, включающей в себя силы трения решетки и поверхностного натяжения. Таким образом, появление упругого двойника возможно лишь при нагрузке, боль­ шей некоторого порогового значения. В. П. Солдатов [34] обнаружил, что упругие двойники, встречая в кри­ сталле при своем развитии малоугловые границы (изу­ чали границы с углами разориентации между блоками от 30" до 5'), как правило, преодолевают их, но теряют свою обратимость, если угловая разориентация состав­ ляет > 3 '. При угле разориентации не менее 1,5' двой­ ники могут многократно преодолевать границы блоков.

Чередуя циклы нагружения и разгрузки, можно вы­

этом образуется большее количество двойников, чем при 298°К. Интенсивное двойникование приводит к тому, что внутреннее трение значительно увеличивается в резуль­ тате движения двойниковых границ. Этим объясняется более высокий уровень фона внутреннего трения и пика С при 80°К по сравнению с 298°К.

Разница между значениями внутреннего трения при 80 и 298°К возрастает с увеличением амплитуды дефор­ мации сдвига, при этом пик С в образцах, деформиро­ ванных при 80°К, возрастает в 2—2,5 раза [212].

Как -было отмечено, введение в магний циркония уве­ личивает внутреннее трение. Металлографические иссле­ дования указывают на то, что цирконий способствует двойникованию. Таким образом, еще раз подтверждает­ ся ведущая роль обратимого упругого двойникования как механизма внутреннего трения в магнии и его спла­

это направление изменяется; двойники исчезают при сня­ тии внешней нагрузки.

Общность структурных процессов, приводящих к об­ разованию максимумов внутреннего трения — пика С, при 260°К у сплава Mg + Zr и пика при 193°К у сплавов

всех рассматриваемых сплавов и составляет: 0,65 (маг­

двойников у некоторых сплавов магния начинается при

Следовательно, образование и движение двойников в рассматриваемых сплавах происходит при амплитуде деформации, не превышающей eæ 4-10-4. При больших амплитудах происходит микропластическая деформация

ипоэтому уменьшается роль обратимого двойникования

иего вклад в затухания колебаний.

7.ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

ИТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА ЗАТУХАНИЕ КОЛЕБАНИЙ В МАГНИЕВЫХ СПЛАВАХ С ВЫСОКИМИ ДЕМПФИРУЮЩИМИ СВОЙСТВАМИ

ИНА ИХ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Технологические операции при отливке и дальнейшей обработке сплавов Mg + Zr оказывают существенное влияние на демпфирующую способность этих сплавов.

Демпфирующие свойства сплавов Mg + Zr, отлитых в землю, оказались выше, чем у сплавов, отлитых в ко­ киль [204]. Авторы работы [204] сравнивали демпфи­ рующие и механические свойства магниевых сплавов после отливки в землю, кокиль и кокиль с последующим быстрым охлаждением в воде. Результаты представлены в табл. 31.

Механическая обработка образцов, отлитых в зем­ лю, практически не оказывает влияния на величину демп­

снижает величину логарифмического декремента. По тем же данным термическая обработка (отжиг) литого спла­ ва Mg + 0,6% Zr (без последующей механической обра­ ботки) при 95, 205, 310°С, 16 ч, не влияет на величину логарифмического декремента колебаний. Естественное старение литых образцов сплава в течение 3 мес также не изменило величину декремента.

На рис. 143—■148 представлена величина декремента колебаний и механические свойства отлитых в кокиль сплавов магния с цирконием (рис. 143), с цирконием и цинком (рис. 144), деформированного после отливки сплава магния с цирконием (рис. 145), литого сплава матния с цирконием, кадмием и цинком (рис. 146) в за­ висимости от температуры отжига до 500°С. Эти же за­ висимости установлены для литого сплава МЦИ (рис. 147, 148).