ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ АВТОВОЛН ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ И ВОЗБУЖДЕНИЯ В СПЛАВЕ Al ‒ Mg СО СТРУКТУРНОЙ НЕОДНОРОДНОСТЬЮ

Исследовано влияние температуры испытания на кинетику локализованных фронтов пластичности в алюминиево-магниевом сплаве со структурной неоднородностью в виде сварного шва. Актуальность исследования обусловлена широким применением сварных конструкций из сплавов Al ‒ Mg в сочетании с присущей этим материалам склонностью к эффекту Портевена ‒ Ле Шателье (неустойчивости пластического течения, проявляющейся в виде скачкообразного изменения напряжения и локализации деформации). Исследования проводили в диапазоне температур от –20 до 30 °C при скорости деформирования 1 мм/мин. Методом цифровой корреляции изображений проанализированы поля локальных деформаций и кинетика распространения деформационных фронтов. Установлено, что при всех температурах на кривых деформации проявляется площадка текучести и прерывистое течение, при этом значения пределов текучести и прочности остаются неизменными. На площадке текучести от границ зоны перемешивания сварного шва монотонно распространяются фронты полос Людерса, представляющие собой автоволны переключения локализованной пластичности. При достижении напряжений, превышающих предел текучести, через образец начинают распространяться фронты локализованной деформации, являющиеся автоволнами возбуждения. Причем, повышение температуры до 30 °C сдвигает критическую деформацию начала эффекта Портевена ‒ Ле Шателье в область более высоких напряжений и сокращает продолжительность площадки текучести вдвое. При всех температурах область сварного шва с упрочненными границами способствует делокализации деформации: накопленная деформация в зоне шва почти в два раза ниже, чем в основном металле.

1. Fressengeas C., Beaudoin A. J., Lebyodkin M., Kubin L.P., Estrin Y. Dynamic strain ag-ing: a coupled dislocation – solute dynamic model. Materials Science and Engineering: A. 2005;400:226‒230. https://doi.org/10.1016/j.msea.2005.02.073

2. Шибков А.А., Золотов А.Е., Михлик Д.В., Желтов М.А., Шуклинов А.В., Аверков В.А., Денисов А.А. Кинетика и морфология полос деформации на начальной стадии по-тери устойчивости пластического течения сплава АМг6. Деформация и разрушение материалов. 2009;8:23–30.

3. Yuzbekova D., Mogucheva A., Zhemchu-zhnikova D., Lebedkina T., Lebyodkin M., Kaibyshev R. Effect of microstructure on con-tinuous propagation of the Portevin – Le Cha-telier deformation bands. International Journal of Plasticity. 2017;96:1–17.

4. https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2017.05.004

5. Chmelik F., Klose F.B., Dierke H., Šachl J., Neuhäuser H., Lukáč P. Investigating the Portevin – Le Châtelier effect in strain rate and stress rate controlled tests by the acoustic emission and laser extensometry techniques. Materials Science and Engineering: A. 2007;462:55–63. https://doi.org/10.1016/j.msea.2006.01.169

6. Karpov E.V., Malikov A.G., Orishich A.M., Annin B.D. Temperature Effect on the Frac-ture of Laser Welded Joints of Aviation Alu-minum Alloys. Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2018;59(5):934–940. https://doi.org/10.1134/S002189441805022X

7. Hörnqvist M., Karlsson B. Temperature and strain rate dependence of the dynamic strain aging effect in an Al–Zn–Mg alloy. Materials science and technology. 2006;22(2):213‒222. https://doi.org/10.1179/174328406X74284

8. Дриц А.М., Овчинников В.В., Поляков Д.А. Свойства при повышенных температурах основного металла и сварных соединений сплава 1565ч, выполненных сваркой трени-ем с перемешиванием. Технология легких сплавов. 2021;4:38–49.

9. Гусарова А.В., Рубцов В.Е., Колубаев Е.А., Бакшаев В.А., Никитин Ю.В. Влияние направления проката АМг5 на микрострук-туру и свойства сварных соединений, полу-ченных сваркой трением с перемешивани-ем. Обработка металлов (технология, обо-рудование, инструменты). 2020;22(4):124–136. https://doi.org/10.17212/1994-6309-2020-22.4-124-136

10. Калиненко А.А., Миронов С.Ю., Высоцкий И.В., Малафеев С.С. Влияние режима сварки трением с перемешиванием на термическую стабильность сплава АД33. Frontier Materials and Technologies. 2022;1:31–39. https://doi.org/10.18323/2782-4039-2022-1-31-39

11. Tarasov S.Y., Rubtsov V.E., Kolubaev E.A. A proposed diffusion-controlled wear mechanism of al-loy steel friction stir welding (FSW) tools used on an aluminum alloy. Wear. 2014;318(1-2):130–134. https://doi.org/10.1016/j.wear.2014.06.014

12. Mishra R.S., Ma Z.Y. Friction stir welding and processing. Materials Science and Engi-neering: R: Reports. 2005;50(1-2):1–78.

13. https://doi.org/10.1016/j.mser.2005.07.001

14. Данилов В.И., Горбатенко В. В., Данилова Л.В., Орлова Д.В. Особенности автоволн пере-ключения локализованной пластичности в ГЦК-сплаве. Известия вузов. Физика. 2021;64(3):27–32. https://doi.org/10.17223/00213411/64/3/27

15. Данилов В.И., Смирнов А.Н., Горбатенко В.В., Орлова Д.В., Данилова Л.В. Деформация Людерса в сварных соединениях. Известия вузов. Черная Металлургия. 2018;61(2):128–134.

16. Zuev L.B., Gorbatenko V.V., Pavlichev K.V. Elaboration of speckle photography tech-niques for plastic flow analyses. Measurement Science and Technology. 2010;21(5):054014. https://doi.org/10.1088/0957-0233/21/5/054014

17. Sutton M.A., Orteu J.-J., Schreier H.W. Image Correlation for Shape, Motion and Defor-mation Measurements – Basic Concepts, Theo-ry and Applications. Berlin: Springer. 2009:317. https://doi.org/10.1007/978-0-387-78747-3

18. Хакен Г. Информация и самоорганизация. Макроскопический подход к сложным си-стемам. Серии URSS. Синергетика: от прошлого к будущему. Москва: URSS. 2014:317.

19. Зуев Л.Б. Автоволновая пластичность. Ло-кализация и коллективные моды. Москва: Физматлит. 2018:208.

20. Zuev L.B., Barannikova S.A., Danilov V.I., Gorbatenko V.V. Plasticity: from Crystal Lat-tice to Macroscopic Phenomena. Progress in Physics of Metals. 2021;22(1):3–57. https://doi.org/10.15407/ufm.22.01.003

21. Зуев Л.Б., Хон Ю.А. Автоволновая физика неоднородного пластического течения. Фи-зическая мезомеханика. 2024;27(5):5–33.

22. Зуев Л.Б., Баранникова С.А., Лунев А.Г. От макро к микро. Масштабы пластической деформации. Новосибирск: Наука. 2018:132.