Экспериментальное исследование кратковременной неустановившейся ползучести алюмоматричного композита в условиях одноосного сжатия
Автор: Смирнов С.В., Крючков Д.И., Нестеренко А.В., Березин И.М., Вичужанин Д.И.
Статья в выпуске: 4, 2018 года.
Бесплатный доступ
Приводятся результаты исследования деформационного поведения металломатричного композита (ММК) на основе алюминиевого сплава с 10% SiC в диапазоне температур испытаний 470-570 °C и давлении на образец в начальный момент времени 4,8 МПа. Испытания проводились в шахтной электропечи с использованием спроектированного и изготовленного устройства. В экспериментах осуществлялся нагрев образцов до фиксированной температуры (470, 500, 530 и 570 °C), а также обеспечивалась выдержка в течение определенного времени при одновременном воздействии постоянно действующей сжимающей осевой нагрузки. Приведены режимы нагрева образцов. Получены зависимости степени деформации сдвига и средней скорости деформации от времени выдержки и достигнутой температуры. Построена диаграмма изменения давления на заготовку в начальный и конечный момент времени для исследуемых температур. Во время нагрева, начиная с температуры 530 °C, за счет деформации образца наблюдается значительное снижение давления, которое продолжает снижаться при выдержке; например, после нагрева до 570 °C оно составляет около 40% от первоначального значения давления. Рассчитано, что за время нагрева средняя скорость деформации не превышала 0,0003 1/с. Обнаружено, что в исследуемом интервале температур, при полученном значении скорости деформации и давлении на заготовку, вероятно, проявляются механизмы сверхпластического течения. Результаты работы показывают возможность создания условий пластического деформирования ММК Al/SiC без разрушения со степенью деформации сдвига, достаточной для изготовления заготовок и сложных по форме изделий за одну технологическую операцию.
Металломатричный композит, алюминиевый сплав, частицы sic, пластическая деформация, высокая температура, неустановившаяся ползучесть, сверхпластическое течение, скорость деформации, степень деформации сдвига
Короткий адрес: https://sciup.org/146281905
IDR: 146281905 | УДК: 669.715:539.376 | DOI: 10.15593/perm.mech/2018.4.09
Experimental study of short-term transient creep of the Al/SiC metal-matrix composite under uniaxial compression
The article presents the study results of the deformation behavior of a metal matrix composite (MMC) based on an aluminum alloy with 10 % SiC at temperatures ranging between 470 and 570 °C under a pressure of 4.8 MPa on the sample at the initial time (before deformation). The tests were performed in a pit furnace with the use of a specially designed and manufactured device. In the experiments, the samples are heated to a fixed temperature (470, 500, 530 and 570 °C) and held for a certain time, with a simultaneous exposure to a constant compressive axial load. The heating modes are given. The dependences of the degree of shear strain and the average strain rate on the holding time and temperature are obtained. A diagram of the pressure on the workpiece at the initial and final times for the temperatures under study is plotted. During the heating, starting from 530 °C, due to the deformation of the sample, the pressure decreases significantly and continues to decrease during holding; for example, after heating to 570 °C, it is about 40 % of the initial pressure value. It has been calculated that, during the heating period, the average strain rate does not exceed 0.00031/s. It has been found that, in the studied temperature range, the mechanisms of superplastic flow are likely to appear at the obtained values of strain rate and pressure on the workpiece. The results show that it is possible to create conditions of plastic deformation SiC of the Al/SiC MMC without fracture, with the degree of shear strain sufficient to manufacture blanks and complex shaped products in one manufacturing operation.
Список литературы Экспериментальное исследование кратковременной неустановившейся ползучести алюмоматричного композита в условиях одноосного сжатия
- Коновалов А.В., Смирнов С.В. Современное состояние и направления исследований металломатричных композитов системы Al/SiC (Обзор) // Конструкции из композиционных материалов. - 2015. - № 1. - С. 30-35.
- A fracture locus for a 50 volume-percent Al/SiC metal ma-trix composite at high temperature / S.V. Smirnov, D.I. Vichuzha-nin, A.V. Nesterenko, N.B. Pugacheva, A.V. Konovalov // Int. J. Mater. Form. - 2017. - Vol. 10. - Iss. 5. - P. 831-843. DOI: 10.1007/s12289-016-1323-6
- Соснин О.В., Горев Б.В., Любашевская И.В. Ползу-честь в обработке металлов давлением // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического универ-ситета. Механика. - 2001. - № 9. - С. 169-176.
- Gonzalez-Doncel G., Sherby O.D. High temperature creep behavior of metal matrix aluminum-SiC composites // Acta Metall. Mater. - 1993. - Vol. 41. - Iss. 10. - P. 2797-2805. DOI: 10.1016/0956-7151(93)90094-9
- Mohamed F.A., Park K.T., Lavernia E.J. Creep behavior of discontinuous SiC Al composites // Mater. Sci. Eng. A. - 1992. - Vol. 150. - Iss. 1. - P. 21-35. DOI: 10.1016/0921-5093(90)90004-M