Кинетика и механизм разрушения в области малоцикловой усталости и трещиностойкость магниевого сплава Mg6Al после отжига и равноканального углового прессования

Г.В. Клевцов, Р.З. Валиев, Н.А. Клевцова, О.Б. Кулясова ORCID logo , Е.Д. Мерсон ORCID logo , М.Л. Линдеров ORCID logo , А.В. Ганеев ORCID logo показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 02 марта 2020; Исправлена: 07 июля 2020; Принята: 09 июля 2020
Цитирование: Г.В. Клевцов, Р.З. Валиев, Н.А. Клевцова, О.Б. Кулясова, Е.Д. Мерсон, М.Л. Линдеров, А.В. Ганеев. Кинетика и механизм разрушения в области малоцикловой усталости и трещиностойкость магниевого сплава Mg6Al после отжига и равноканального углового прессования. Письма о материалах. 2020. Т.10. №4. С.398-403
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2020-4-398-403

Аннотация

Прямолинейный участок кинетических диаграмм усталостного разрушения магниевого сплава Mg6Al после отжига (светлые точки) и после РКУП (темные точки). Испытание образцов проведено при нагрузках 800 и 1000 н.Исследовали статическую трещиностойкость, кинетику и механизм разрушения в области малоцикловой усталости магниевого сплава Mg6Al (5.6 % Al; 0.245 % Mn; 0.047 % Cl; 0.046 % Ca) после гомогенизационного отжига (dср = 85 мкм) и после равноканального углового прессования (РКУП) (dср = 20 мкм). Усталостные испытания прямоугольных образцов толщиной 10 мм проводили при температуре 20°С по схеме трехточечного изгиба на установке Instron 8802 при ν =10 Гц, R = 0.1 и различных значениях нагрузки Р. Микрофрактографические особенности строения изломов исследовали в растровом электронном микроскопе (РЭМ) SIGMA фирмы «ZEISS» и в конфокальном лазерном сканирующим микроскопе (КЛСМ) Lext OLS4000. Показано, что после отжига сплав имеет крайне низкую твердость и низкие механические свойства при растяжении. После РКУП твердость, предел прочности и предел текучести возрастают в 1.2 –1.3 раза, а относительное удлинение, несмотря на деформационное упрочнение, даже увеличилось. Показано, что статическая трещиностойкость (КС) сплава после РКУП, незначительно выше по сравнению с отожженным состоянием. При одном и том же значении коэффициента ΔК скорость распространения усталостной трещины в сплаве Mg6Al после РКУП ниже, чем в отожженном сплаве, что благоприятно с позиции конструктивной прочности материала. Коэффициент n в уравнении Пэриса для сплава после отожженного состояния выше, чем для сплава после РКУП. Это свидетельствует о меньшей чувствительности данного сплава после РКУП к циклическим перегрузкам. Микрорельеф усталостных изломов сплава Mg6Al как после РКУП, так и в отожженном состоянии характеризуется сколоподобными фасетками с трубчатой морфологией.

Ссылки (24)

1. M. A. Shtremel. Fracture. In 2 book. Book 1. The fracture of the material. Moscow: Publishing House MISiS House (2014) 670 p. (in Russian) [М. А. Штремель. Разрушение. В 2 кн. Кн. 1. Разрушение материала. Москва, Изд. Дом МИСиС (2014) 670 с.].
2. A. J. McEvily. Metal Failures: Mechanisms, Analysis, Prevention. Wiley & Sons (2002) 324 р.
3. R. Z. Valiev, A. P. Zhilyaev, T. G. Langdon. Bulk Nanostructured Materials: Fundamentals and Applications. TMS, WILEY (2014) 440 p. Crossref
4. C. S. Chung, J. K. Kim, H. K. Kim, W. J. Kim. Mater. Sci. Eng. A. 337, 39 (2002). Crossref
5. A. Vinogradov, S. Nagasaki, V. Patland, K. Kitagawa, M. Kawazoe. Nanostruct. Mater. 11, 925 (1999). Crossref
6. P. S. Pao, H. N. Jones, S. F. Cheng, C. R. Feng. Int. Jour. Fat. 27, 1164 (2004). Crossref
7. P. Cavaliere. Int. Jour. Fat. 31, 1476 (1999). Crossref
8. L. Collini. Eng. Frac. Mech. 77. 1001 (2010). Crossref
9. H. K. Kim, M. I. Choi, C. S. Chung, D. H. Shin. Mater. Sci. Eng. A. 340, 243 (2003). Crossref
10. T. Hanlon, E. D. Tabachnikova, S. Suresh. Int. Jour. Fat. 27, 1147 (2005). Crossref
11. L. W. Meyer, K. Sommer, T. Halle, M. Hockauf. Jour. Mater. Sci. 43, 7426 (2008). Crossref
12. Y. Estrin, A. Vinogradov. Int. Jour. of Fatigue. 32, 898 (2010). Crossref
13. H. Mughrabi, H. W. Hoppel, M. Kautz. Scripta Materialia. 51, 807 (2004). Crossref
14. L. W. Meyer, K. Sommer, T. Halle, M Hockauf. Materials Science Forum. 584 - 586, 815 (2008). Crossref
15. I. P. Semenova, G. Kh. Salimgareeva, V. V. Latysh, T. Lowe, R. Z. Valiev. Mater. Sci. Eng. A. 503, 92 (2009). Crossref
16. L. R. Saitova, H. W. Hoeppel, M. Goeken, A. R. Kilmametov, I. P. Semenova, R. Z. Valiev. Mater. Sci. Forum. 584 - 586, 827 (2008). Crossref
17. А. Vinogradov. J. Mater. Sci. 42, 1797 (2007). Crossref
18. P. А. Paris, F. A. Erdogan. Trans. ASME, S. D. 4, 582 (1963).
19. J. R. Rice. ASTM. Special Technical Publication. 415, 247 (1966).
20. G. V. Klevtsov, L. R. Botvina, N. A. Klevtsova, L. V. Limar. Fractodiagnosis of the fracture of metallic materials and structures. Moscow, MISiS (2007) 264 p. (in Russian) [Г. В. Клевцов, Л. Р. Ботвина, Н. А. Клевцова, Л. В. Лимарь. Фрактодиагностика разрушения металлических материалов и конструкций. Москва, МИСиС (2007) 264 с.].
21. D. A. Meyn, E. J. Brooks. Microstructural Origin of Flutes and Their Use in Distinguishing Striationless Fatigue Cleavage from Stress-Corrosion Cracking in Titanium Alloys. In: Fractography Mater. Sci. ASTMSTP 733. (Ed. by L. N. Gilbertson, R. D. Zipp). American Society for Testing and Materials (1981) pp. 5 - 31.
22. S. P. Lynch, P. Trevena. Corrosion. 44, 113 (1988). Crossref
23. T. Motooka, K. Kiuchi. Corrosion. 58, 535 (2002). Crossref
24. E. Merson, V. Poluyanov, P. Myagkikh, D. Merson, A. Vinogradov. Mater. Sci. Eng. A. 772, 138744 (2020). Crossref

Другие статьи на эту тему

Финансирование

1. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ - проект 18-08-00340_ а