VLIYaNIE TERMOOBRABOTKI NA DINAMIChESKUYu PROChNOST' ALYuMINIEVOGO SPLAVA AK6 V DIAPAZONE TEMPERATUR 20—500°S

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

На основе регистрации и анализа профилей скорости свободной поверхности проведены измерения динамического предела упругости и откольной прочности высокопрочного алюминиевого сплава АК6 в состоянии поставки и после термообработки в режиме Т6 (закалка на твердый раствор и старение). Ударное нагружение образцов разной толщины амплитудой ~2.5 ГПа осуществлялось с помощью пневматической пушки, а регистрация волновых профилей — лазерным доплеровским измерителем VISAR с высоким пространственно-временным разрешением. Определено, что термообработка образцов сплава АК6 увеличивает его динамический предел упругости более чем в 2.5 раза, а откольную прочность — примерно в 1.5 раза. Затухание упругого предвестника при распространении упругой волны на начальном участке до 1 мм происходит быстрее. При увеличении скорости деформирования перед отколывым разрушением на два порядка откольная прочность для исходных образцов увеличивается примерно на 70%, тогда как повышение откольной прочности термообработанных образцов составляет не более 35%. Высокотемпературные эксперименты показали, что влияние температуры на сплав АК6 в исходном состоянии имеет «атермический» характер — его динамический предел упругости повышается с ростом температуры, увеличение температуры термоупрочненных образцов приводит к снижению их динамического предела упругости. Откольная прочность исходных образцов практически не зависит от температуры до 400°С, дальнейший рост температуры снижает ее примерно на 20%, увеличение температуры термоупрочненных образцов выше 500°С снижает их откольную прочность на ~40%.

References

  1. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов. М.: URSS, Ленанд, 2021. 480 с.
  2. Колачев Б.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. М.: МИСиС, 1999. 416 с.
  3. Shirinkina I.G., Brodova I.G. Annealing-induced Structural-phase Transformations in an Al–Zn–Mg–Fe–Ni Alloy after High Pressure Torsion // Phys. Met. Metallogr. 2020. V. 121. № 4. P. 344.
  4. Белов Н.А., Золоторевекий В.С., Лугачи Д.В. Влияние термической обработки на морфологию железосодержащих фаз в алюминиевых сплавах // Перспективные материалы. 1997. № 3. С. 76.
  5. Структура и свойства полуфабрикатов из алюминиевых сплавов: Спр. / Под ред. В.А. Ливанова. М.: Металлургия, 1974. 432 с.
  6. Liu L., Hou Y., Ye T., Zhang L., Huang X., Gong Y., Liu C., Wu Y., Duan S. Effects of Aging Treatments on the Age Hardening Behavior and Microstructures in an Al–Mg–Si–Cu Alloy // Metals. 2024. V. 14. P. 238.
  7. Chen X.P., Mei L., Chen D., Bao Z.L., Liu Q. The Effect of Initial Aging Treatment on the Microstructure and Mechanical Properties of Cryorolled 6016 Al Alloy // Mater. Sci. Eng. A. 2016. V. 667. P. 311.
  8. Lai Y.X., Fan W., Yin M.J., Wu C.L., Chen J.H. Structures and Formation Mechanisms of Dislocation-induced Precipitates in Relation to the Age-hardening Responses of Al–Mg–Si Alloys // J. Mater. Sci. Technol. 2020. V. 41. P. 127.
  9. Горелик С.С., Добаткин С.В., Капуткина А.С. Рекристаллизация металлов и сплавов. М.: МИСиС, 2005. 432 с.
  10. Petrova A.N., Brodova I.G., Astafiev V.V., Rasposienko D.Y., Kurgshev A.O., Balakhnin A.N., Uvarov S.V., Naimark O.B. Surface Modification of the Zr–Nb Alloy by Nanosecond Pulse Laser Processing // Phys. Met. Metallogr. 2024. V. 125. P. 625.
  11. Hillel G., Kalabukhov S., Frage N., Zaretsky E., Meshi L. Direct Observation of Initial Stages of Precipitation Hardening Process in Commercial Al6061 Alloy // J. Mater. Sci. 2022. V. 57. № 22. P. 10395.
  12. Kanel G.I., Razorenov S.V., Fortov V.E. Shock-wave Phenomena and Properties of Condensed Matter. Springer, 2004. 321 p.
  13. Barker L.M., Hollenbach R.E. Laser Interferometer for Measuring High Velocities of Any Reflecting Surface // J. Appl. Phys. 1972. V. 43. P. 4669.
  14. Глузман В.Д., Канель Г.И., Лоскутов В.Ф., Фортов В.Е., Хорев И.Е. Сопротивление деформированию и разрушению стали 35X3HM в условиях ударного нагружения // Проблемы прочности. 1985. T. 17. № 8. C. 1093.
  15. Канель Г.И. Ударные волны в физике твердого тела. М.: Физматлит, 2018. 208 с.
  16. Гаркушин Г.В., Разоренов С.В., Канель Г.И. Влияние структурных факторов на субмикросекундную прочность алюминиевого сплава Д16Т // ЖТФ. 2008. T. 78. № 11. C. 53.
  17. Zaretsky E.B., Kanel G.I. Yield Stress, Polymorphic Transformation, and Spall Fracture of Shock-loaded Iron in Various Structural States and at Various Temperatures // J. Appl. Phys. 2015. V. 117. 195901.
  18. Kanel G.I. Spall Fracture: Methodological Aspects, Mechanisms, and Governing Factors // Int. J. Fract. 2010. V. 163. № 1–2. P. 173.
  19. Канель Г.И. Искажение волновых профилей при отколе в упругопластическом теле // ПМТФ. 2001. T. 42. № 2. C. 194.
  20. Канель Г.И., Разоренов С.В., Уткин А.В., Фортов В.Е. Ударно-волновые явления в конденсированных средах. М.: Янус-К, 1996. 402 с.
  21. Garkushin G.V., Kanel G.I., Razorenov S.V. Deformation and Breaking Strength of Aluminum AD1 for a Shock Wave Stress at Temperatures of 20 and 600°C // Phys. Solid State. 2010. V. 52(11). P. 2369.
  22. Arvidsson T.E., Gupta Y.M., Duvall G.E. Precursor Decay in 1060 Aluminum // J. Appl. Phys. 1975. V. 46. P. 4474.
  23. Winey J.M., LaLone B.M., Trivedi P.B., Gupta Y.M. Elastic Wave Amplitudes in Shock-compressed Thin Polycrystalline Aluminum Samples // J. Appl. Phys. 2009. V. 106. P. 073508.
  24. Zaretsky E.B., Kanel G.I. Effect of Temperature, Strain, and Strain Rate on the Flow Stress of Aluminum under Shock-wave Compression // J. Appl. Phys. 2012. V. 112. P. 073504.
  25. Zaretsky E.B., Kanel G.I. Yield Stress, Polymorphic Transformation, and Spall Fracture of Shock-loaded Iron in Various Structural States and at Various Temperatures // J. Appl. Phys. 2015. V. 117. P. 195901.
  26. Kanel G.I., Razorenov S.V., Baumung K., Singer J. Dynamic Yield and Tensile Strength of Aluminum Single Crystals at Temperatures up to the Melting Point // J. Appl. Phys. 2001. V. 90. № 1. P. 136.
  27. Kanel G.I., Savinykh A.S., Garkushin G.V., Razorenov S.V. Effects of Temperature on the Flow Stress of Aluminum in Shock Waves and Rarefaction Waves // J. Appl. Phys. 2020. V. 127. № 3. P. 035901.
  28. Zaretsky E.B., Kanel G.I. Abnormal Temperature Effects on the Dynamic Yield Stress of Alpha-Brass // J. Appl. Phys. 2018. V. 124. 045902.
  29. Zaretsky E.B., Kanel G.I. Response of Copper to Shock-wave Loading at Temperatures up to the Melting Point // J. Appl. Phys. 2013. V. 114. P. 083511.
  30. Kanel G.I., Razorenov S.V., Bogath A.A., Utkin A.V., Fortov V.E., Grady D.E. Spall Fracture Properties of Aluminum and Magnesium at High Temperatures // J. Appl. Phys. 1996. V. 79. № 11. P. 8310.
  31. Razorenov S.V., Zaretsky E.B., Savinykh A.S. The Spall Strength and Hugoniot Elastic Limit of Monocrystalline and Polycrystalline Copper near Melting Temperature // J. Phys.: Conf. Ser. 2014. V. 500. P. 112053.
  32. Kanel G.I., Razorenov S.V., Garkushin G.V. Rate and Temperature Dependences of the Yield Stress of Commercial Titanium under Conditions of Shock-wave Loading // J. Appl. Phys. 2016. V. 119. P. 185903.
  33. Канель Г.И., Зарецкий Е.Б., Разоренов С.В., Ашипков С.И., Фортов В.Е. Необычные пластичность и прочность металлов при ультракоротких длительностях нагрузки // УФН. 2017. T. 187. № 5. C. 525.
  34. Kumar A., Kumble R.G. Viscous Drag on Dislocations at High Strain Rates in Copper // J. Appl. Phys. 1969. V. 40. № 9. P. 3475.
  35. Johnson J.N., Tonks D.L. Dynamic Plasticity in Transition from Thermal Activation to Viscous Drag. In: Shock Compression of Condensed Matter – 1991. Proc. American Phys. Soc. Topical Conf., Williamsburg, Virginia, June 17–20, 1991 / Eds. S.C. Schmidt, R.D. Dick, J.W. Forbes, D.G. Tasker. Amsterdam–London–N.Y.–Tokyo: North-Holland, 1992. P. 371.
  36. Sakino K. Transition in the Rate Controlling Mechanism of FCC Metals at Very High Strain Rates and High Temperatures // J. Phys. IV France. 2000. V. 10. Pr9-57.
  37. Строгова Е.В., Комаров П.С., Ашипков С.И. Откольная прочность титана при высокоскоростном растяжении // TRT. 2020. T. 58. № 5. C. 823.
  38. Глушак Б.П., Испанинов О.Н., Приков В.А., Новиков С.А., Грин А.С., Синицын В.А. Динамическое деформирование алюминиевого сплава AMr-6 при нормальной и повышенной температурах // ПМТФ. 2000. T. 41. № 6. C. 139.
  39. Канель Г.И., Разоренов С.В. Аномалии температурных зависимостей объемной и сдвиговой прочности монокрысталлов алюминия в субмикросекундном диапазоне // ФTT. 2001. T. 43. № 5. C. 839.
  40. Богач А.А., Канель Г.И., Разоренов С.В., Уткин А.В., Протасова С.Г., Сурсаева В.Г. Сопротивление ударно-волновому деформированию и разрушению монокрысталлов цинка при повышенных температурах // ФTT. 1998. T. 40. № 10. C. 1849.
  41. Guinan M.W., Steinberg D.J. Pressure and Temperature Derivatives of the Isotropic Polycrystalline Shear Modulus for 65 Elements // J. Phys. Chem. Solids. 1974. V. 35. P. 1501.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».