Влияние энергии дефекта упаковки на акустическую эмиссию в чистых металлах с гранецентрированной кристаллической решеткой

А.В. Данюк, Д.Л. Мерсон, И.С. Ясников, Э.А. Аглетдинов, М.А. Афанасьев, А.Ю. Виноградов

Аннотация на русском языке

Роль микроструктурных факторов в явлении акустической эмиссии в деформируемых материалах до сих пор исследована недостаточно. С целью прояснения влияния энергии дефекта упаковки на сигнал акустической эмиссии в работе проведен сравнительный анализ временных параметров акустической эмиссии при растяжении образцов из чистых металлов с гранецентрированной кристаллической решеткой: алюминий, медь, серебро и никель, имеющих сильно отличающуюся энергию дефекта упаковки. Процедура подготовки материалов была нацелена на получение схожего состояния микроструктуры, а процедура нагружения и регистрации параметров акустической эмиссии была идентична, что позволило их сравнивать не только качественно, но и количественно. Регистрация сигнала акустической эмиссии проводилась в широком диапазоне частот с применением непрерывной записи в цифровом виде, что позволяет отказаться от пороговых дискриминаторов и анализировать непрерывный сигнал акустической эмиссии, генерируемый при деформации, происходящей по дислокационному механизму. В качестве параметров оценки сигнала акустической эмиссии были выбраны: амплитуда и мощность сигнала. Показано, что закономерности изменения энергетических параметров акустической эмиссии отражают процессы эволюции дислокационных ансамблей и демонстрируют для одинаковую стадийность в процессе деформации всех исследуемых металлов, однако абсолютные значения параметров акустической эмиссии для них существенно отличаются. Согласно полученным экспериментальным данным значения амплитудно-энергетических параметров сигнала акустической эмиссии с уменьшением энергии дефекта упаковки растут, а не снижаются, как считалось ранее, что объясняется увеличением скорости частичных дислокаций с ростом ширины дефектов упаковки.Роль микроструктурных факторов в явлении акустической эмиссии в деформируемых материалах до сих пор исследована недостаточно. С целью прояснения влияния энергии дефекта упаковки на сигнал акустической эмиссии в работе проведен сравнительный анализ временных параметров акустической эмиссии при растяжении образцов из чистых металлов с гранецентрированной кристаллической решеткой: алюминий, медь, серебро и никель, имеющих сильно отличающуюся энергию дефекта упаковки. Процедура подготовки материалов была нацелена на получение схожего состояния микроструктуры, а процедура нагружения и регистрации параметров акустической эмиссии была идентична, что позволило их сравнивать не только качественно, но и количественно. Регистрация сигнала акустической эмиссии проводилась в широком диапазоне частот с применением непрерывной записи в цифровом виде, что позволяет отказаться от пороговых дискриминаторов и анализировать непрерывный сигнал акустической эмиссии, генерируемый при деформации, происходящей по дислокационному механизму. В качестве параметров оценки сигнала акустической эмиссии были выбраны: амплитуда и мощность сигнала. Показано, что закономерности изменения энергетических параметров акустической эмиссии отражают процессы эволюции дислокационных ансамблей и демонстрируют для одинаковую стадийность в процессе деформации всех исследуемых металлов, однако абсолютные значения параметров акустической эмиссии для них существенно отличаются. Согласно полученным экспериментальным данным значения амплитудно-энергетических параметров сигнала акустической эмиссии с уменьшением энергии дефекта упаковки растут, а не снижаются, как считалось ранее, что объясняется увеличением скорости частичных дислокаций с ростом ширины дефектов упаковки.

Ссылки (29)

1.
C. Scruby, H. Wadley, J. E. Sinclair, Philosophical Magazine A 44 (2) (1981) 249 – 274.
2.
J. Baram, M. Rosen, Materials Science and Engineering 47 (3) (1981) 243 – 246.
3.
Z. I. Bibik, Fizika Metallov I Metallovedenie 63 (4) (1987) 811 – 815.
4.
Z. I. Bibik, Fizika Metallov I Metallovedenie 59 (4) (1985) 822 – 826.
5.
M. A. Krishtal, D. L. Merson, A. V. Katsman, M. A. Vyboyschchik, Phys Met Metallogr+ 66 (3) (1988) 169 – 175.
6.
F. P. Higgens, S. H. Carpenter, Acta Metallurgica 26 (1) (1978) 133 – 139.
7.
V. A. Strizhalo, M. V. Kalashnik, S. I. Likhatskii, I. N. Ponomarenko, V. I. Belogurova, Strength of Materials 15 (11) (1983) 1528 – 1531.
8.
A. Lazarev, A. Vinogradov, J. of Acoustic Emission 27 (2009) 144 – 156.
9.
P. Dobroň, J. Bohlen, F. Chmelík, P. Lukáč, D. Letzig, K. U. Kainer, Materials Science and Engineering A 462 (1–2) (2007) 307 – 310.
10.
M. Friesel, S. Carpenter, Metall and Mat Trans A 15 (10) (1984) 1849 – 1853.
11.
J. Dosoudil, Z. Trojanova, P. Lukac, F. Chmelik, Plasticity of Metals and Alloys — ISPMA 6 (1994) 401 – 406.
12.
A. Vinogradov, I. S. Yasnikov, Y. Estrin, Journal of Applied Physics 115 (23) (2014) 233506
13.
G. Gottstein, Physical foundations of materials science, Springer, Berlin; New York, 2004.
14.
J. Friedel, Dislocations, 1st English ed., Pergamon Press, Oxford, New York, 1964.
15.
H. Hatano, Journal of Applied Physics 48 (10) (1977) 4397 – 4399.
16.
S. Y. S. Hsu, K. Ono, H. Hatano, Materials Science and Engineering 38 (2) (1979) 187 – 191.
17.
C. R. Heiple, S. H. Carpenter, J. Acoustic Emission 6 (3) (1987) 177 – 237.
18.
M. A. Krishtal, D. L. Merson, M. A. Vyboishchik, Russ Metall Met (6) (1987) 86 – 88.
19.
U. F. Kocks, H. Mecking, Progress in Materials Science 48 (3) (2003) 171 – 273.
20.
A. Vinogradov, D. L. Merson, V. Patlan, S. Hashimoto, Materials Science and Engineering A 341 (1-2) (2003) 57 – 73.
21.
A. Vinogradov, M. Nadtochiy, S. Hashimoto, S. Miura, Materials Transactions JIM 36 (4) (1995) 496 – 503.
22.
A. Vinogradov, I. S. Yasnikov, Acta Materialia 70 (2014) 8 – 18.
23.
L. E. Murr, Interfacial Phenomena in Metals and Alloys, Addison-Wesley, London, UK, 1975.
24.
J. A. Venables, J. of Physics and Chemistry of Solids 25 (7) (1964) 685 – 692.
25.
M. Ahlers, Metallurgical Transactions 1 (9) (1970) 2415 – 2428.
26.
J. Christopher, B. K. Choudhary, Phil. Mag. 94 (26) (2014) 2992 – 3016.
27.
A. Rohatgi, K. S. Vecchio, Materials Science and Engineering: A 328 (1) (2002) 256 – 266.
28.
H. Parvin, M. Kazeminezhad, Comp. Mater. Science 95 (Suppl. C) (2014) 250 – 255.
29.
S. M. Copley, B. H. Kear, Acta Metallurgica 16 (2) (1968) 227-231.