КАРТОЧКА ПРОЕКТА,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 22-23-01169

НазваниеПрирода эффекта упругой нелинейной разгрузки магниевых сплавов

РуководительДанюк Алексей Валериевич, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регионфедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет", Самарская обл

Годы выполнения при поддержке РНФ 2022 - 2023 

КонкурсКонкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах, 03-603 - Фундаментальные основы создания новых металлических, керамических и композиционных материалов

Ключевые словамагний, магниевые сплавы, нелинейная разгрузка, деформационные механизмы

Код ГРНТИ29.19.04


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Проект направлен на исследование природы эффекта упругого нелинейного разгружения магниевых сплавов, оказывающего отрицательное влияние на их усталостные свойства. Снижение массы при сохранении прочностных свойств конструкции является приоритетным требованием во многих отраслях экономики, поэтому магниевые сплавы, обладающие высокой удельной прочностью, рассматриваются как особо перспективные в аэрокосмической, транспортной, электротехнической и медицинской отраслях. Однако к числу факторов, сдерживающих их широкое применение в конструкциях различного назначения, относится эффекты упругой нелинейной разгрузки и асимметрии деформационного поведения. Научная новизна проекта заключается в определении элементов эволюции микроструктуры, отвечающих за нелинейное поведение на этапе разгружения. Для этого запланированы исследования, включающие in-situ испытания образцов на сжатие и растяжение в колонне электронного микроскопа в сочетании с современными аналитическими методами: растровая электронная микроскопия, анализ дифракции обратноотраженных электронов и акустической эмиссии (SEM+EBSD+AE). Эффект упругого нелинейного разгружения является одной из причин неудовлетворительного сопротивления усталостному разрушению, сильно ограничивающее применение магниевых сплавов. Результатом исследования является описание микроструктурных причин и условий, которые формируют эффект нелинейного разгружения, знание которых позволит предложить способы технологической обработки перспективных магниевых сплавов с улучшенными характеристиками сопротивлению усталости.

Ожидаемые результаты
1. Подробное описание и карты микроструктуры в трех плоскостях для образцов в исходном состоянии. Карты микроструктуры исследуются с применением растровой электронной микроскопии и анализа ДОЭ (EBSD) и рентгеноструктурного микроанализа (EDS). 2. Механические характеристики, серии диаграмм σ(ε), для различных параметров испытаний (направление деформации: растяжение и сжатие; при различных скоростях деформации в прямом и обратном направлениях), демонстрирующие наличие эффекта нелинейной разгрузки с количественной оценкой влияния направления и скорости деформации. 3. Результат анализа кластеризации спектральных характеристик сигнала акустической эмиссии, определение временных интервалов изменений характеристик деформационного процесса. 4. Экспериментальные данные, содержащие характеристики и временные зависимости параметров нагружения/разгружения образца магниевого сплава и карт микроструктуры, полученные с поверхности образца находящегося в деформированном состоянии под напряжением с точной привязкой по времени и деформации. 5. Описание и количественные характеристики изменения микроструктуры, размер и форма зерна, статистика кристаллографических разориентировок зерен на границах и т. п. Описание иных форм изменения микроструктуры, фактически зарегистрированных в эксперименте. Результаты выполнения проекта помогут понять причины эффекта нелинейной разгрузки и родственных эффектов: асимметрии деформационного поведения и Баушингера в магниевых сплавах. Понимание таких причин позволит предложить технические решения формирования структуры магниевых сплавов с улучшенными механическими свойствами и сопротивлением усталостному разрушению.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2022 году
В проекте рассматривается эффект нелинейной упругой разгрузки магниевого сплава, определён пороговый уровень напряжения, при котором формируется обозначенный эффект и проведен анализ структурного состояния материала до нагружения и после разгрузки при разных величинах деформации и напряжения. Микроструктура материала образцов была определена методами растровой электронной микроскопии с применением анализа обратно рассеянных электронов, на картах микроструктуры показаны неоднородность активации типов деформационных механизмов в смежных зернах, а определение типа границ выполнено на основе анализа углов разориентировки кристаллической решетки. Магний и его сплавы в крупно зернистом литом состоянии склонны к двойникованию при напряжении ниже предела текучести, а активация процесса двойникования сопровождается высокоамплитудной акустической эмиссией. Из анализа сигнала акустической эмиссии, зарегистрированной при растяжении до разрушения, и анализа площади петли образуемой нелинейностью (гистерезисом) при разгрузке с повторным нагружением сделаны выводы, что нелинейность разгрузки обусловлена двойникованием в зернах, в которых невыгодная конфигурация (низкий фактор Шмидта) для дислокационного скольжения, а продвойниковавшая решетка не увеличивает вероятность скольжения из-за разворота кристаллографического направления на угол близкий к 90 градусам, что не способствует повышению фактора Шмидта и активации систем скольжения дислокаций, поэтому двойник остается «незакрепленным» и при снижении упругих напряжений склонен к раздвойникованию.

 

Публикации

1. Данюк А.В., Мерсон Д.Л., Брилевский А.И., Афанасьев М.А. Определение порога напряжения и микроструктурных факторов формирующих эффект нелинейной разгрузки магниевого сплава МА14(ZK60) Frontier Materials & Technologies, - (год публикации - 2023).