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

А.В. Данюк1, Д.Л. Мерсон1, И.С. Ясников1, Э.А. Аглетдинов1, М.А. Афанасьев1, А.Ю. Виноградов1,2
1Тольяттинский государственный университет, НИИПТ, ул. Белорусская 14, 445020, г. Тольятти, Россия
2Norwegian University of Science and Technology, Department of Engineering Design and Materials, - NTNU, 7491 Trondheim, Norway

Аннотация

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.

Получена: 12 октября 2017   Исправлена: 25 октября 2017   Принята: 27 октября 2017

Просмотры: 13   Загрузки: 10

Ссылки

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.