zinet home
home home
home ИНТЕЛЛЕКТ-ПОРТАЛ
home Стартовал прием материалов в сборник XХХIX-й научной конференции. Требования к публикациям - в разделе "Объявления".

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

РЕСУРСЫ ПОРТАЛА:

Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 28 мая 2016 г.)


Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)


Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)


Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24-27 ноября 2015 г.)


Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13-17 октября 2015 г.)


Тридцать третья научно-практическая конференция
(20-27 мая 2015 г.)


Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2-7 апреля 2015 г.)


Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)


Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)


Двадцать девятая международная научно-практическая конференция
(19-25 ноября 2014 г.)


Двадцать восьмая международная научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)


Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)


Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)


Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)


Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)


Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабя 2013 г.)


Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноябя 2013 г.)


Первая международная научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцать первая научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)


Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февряля - 3 марта 2013 г.)


Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)


Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)


Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)


Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01 - 07 марта 2012 г.)


Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)


Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)


Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)


Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля - 04 мая 2011 г.)


Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)


Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)


Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)


Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)


Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)


Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)


Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)


Третья научно-практическая конференция
(20-27 декабря 2008 г.)


Вторая научно-практическая конференция
(1-7 ноября 2008 г.)


Первая научно-практическая конференция
(10-15 мая 2008 г.)



НАШИ ПАРТНЕРЫ:

Студия веб-дизайна www.zinet.info



Студия ландшафтного дизайна Флора-МК


Уникальное предложение!



Сайт-визитка - теперь
всего за 200 грн!

подробнее>>>



ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ОБРАЗЦОВ ТЕХНИЧЕСКОЙ МЕДИ НА ЗНАЧЕНИЯ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ

 

Куцова В.З, Котова Т.В., Плошенко А.П.

Украина, г. Днепропетровск,

Национальная Металлургическая академия Украины,

кафедра Материаловедения им. Ю.Н.Тарана

 

Abstract. The effect of deformation and annealing on the elastic modulus of copper was shown in this study. Using the model of the fcc lattice with central interaction in the first coordination sphere and also the known X-ray data were calculated elastic modulus of copper. The resulting magnitudes were compared to existing data. The elastic modulus strongly depends from the pre-deformation and annealing and also it is structurally sensitive characteristic of material.

Keywords. Deformation, annealing, copper, X-ray, texture, elastic modulus

 

Введение

Явление деформации твёрдого тела сопровождается, характерным для твёрдого тела проявлением упругости. Упругость отражает свойство твердых тел восстанавливать свою форму при прекращении действия сил, изменивших форму или размеры тел. Явление упругости металлов проявляется в обратимых смещениях атомов из положения равновесия в кристаллической решетке. Результатом необратимых смещений атомов в кристаллах под воздействием внешних напряжений является пластическая деформация и упрочнение металлов.

Значения модуля упругости зависят от силы межатомного взаимодействия. При пластической деформации изменение значений модуля нормальной упругости, связанное с созданием искажений в кристаллической решётке металла или сплава, не превышает 1…2% [1]. Однако созданием искажений в кристаллической решётке металла при пластической деформации изменения в структуре материала не ограничиваются. В процессе пластической деформации и последующих термообработок, как правило, происходит перераспределение микропримесей и микродобавок, нарушается изотропность материала, формируются преимущественные кристаллографические ориентировки – текстуры [2], что вызывает существенное изменение упругих модулей. Изменение модуля упругости, связанное с образованием или разрушением преимущественных ориентировок, может достигать десятков процентов, причём значения модуля упругости поликристаллических материалов при наличии текстур зависят от направления, в котором измеряется модуль.

Для модулей упругости поликристаллических тел характерны широкие пределы рассеяния экспериментальных значений полученных для одного и того же материала на образцах, различающихся по химическому составу (по примесям), дефектности, изотропности. Сводные данные об упругих постоянных и модулях упругости меди ограничены по объему информации и степени надежности [3].

Материал и методика

В качестве исходного материала использовали холоднокатаную трубу (Ɛ=50%) диаметром d= 23 мм из технической меди марки М1, следующего химического состава, мас. %: 0.5 Fe %, 0.01 S, 0.2 Ni, 0.01 As, 0.01 Pb, 0.005 O, 0.3 Sb, 0.002 Bi, 0.05 Sn, 99.7 Cu. Образцы деформированной меди подвергались рекресталлизационному отжигу при Т=300˚С и Т=400˚С, с выдержкой 1 и 2 часа, соответственно.

Для определения модуля упругости меди использовали метод, описанный в работе [4], позволяющий по известным значениям функции распределения ориентаций (ФРО) эффективно определять значения модуля нормальной упругости.

Для исследования структуры применяли оптический микроскоп марки «Сolor view». Текстуру данных образцов изучали при помощи дифрактометра «MFDP». Расчеты полюсных фигур (ПФ) и модулей упругости проводились с помощью программного обеспечения MTEXA MATLAB Toolbox TutorialTexture Analysis [5].

Результаты исследования и их обсуждение

Свойства поликристаллических материалов существенным образом определяются состоянием внутренней структуры, в частности неравномерная ФРО решеток зерен в представительном объеме (текстура) порождает анизотропию упругих и пластических свойств поликристалла и определяет эксплуатационные свойства изделия[6].

В некоторых случаях однозначное разделение рекристаллизованной и деформированной текстуры является достаточно сложным процессом. Однако данная проблема связана не столько со спецификой метода MFDP, сколько с несовершенством современных представлений о рекристаллизации чистых металлов.

Текстура возникает в результате направленного внешнего воздействия, например, в процессе деформации. Текстуры классифицируют в соответствии с симметрией пространственного распределения ориентировок зерен. В данной работе была исследована текстура прокатки и рекристаллизации ГЦК металла. Для анализа механизма текстурообразования меди использовали метод построения прямых полюсных фигур.

Для описания текстуры, образованной зернами с постоянными и непостоянными внутренними ориентациями, рассчитанны функции распределения ориентаций. Учитывая симметрию ГЦК решетки меди и направление прокатки, ФРО были рассчитаны только для первого квадрата ориентационного пространства. Полученные текстуры прокатки (а) и рекристаллизации (б, в) приведены на рис. 1.

Отжиг образцов при 300 ° С приводит к значительному ослаблению ориентировок (111) и (100): значения полюсной плотности снижаются с Р <111> = 6,0 до Р <111> = 1,8 и с Р <100> = 3,8 до Р <100> = 1,5 соответственно (рисунок 1, а, в). Таким образом, наибольшее влияние на интенсивность текстуры образцов меди оказывает отжиг в течение 1 часа при температуре 300 ° С.

В процессе пластической деформации и последующих термообработок, как правило, происходит перераспределение микропримесей и микродобавок, нарушается изотропность материала, формируются преобладающие кристаллографические ориентировки - текстуры [7], вызывающие существенные изменения упругих модулей.

Изменения модуля упругости связанные с образованием или разрушением преимущественных ориентировок, может достигать десятков процентов, причем значения модуля упругости поликристаллических материалов при наличии текстур зависят от направления, в котором измеряется модуль.

Значения модуля упругости также зависят от силы межатомного взаимодействия. При пластической деформации изменения значений модуля упругости связаны с созданием искажений в кристаллической решетке металла или сплава и не превышает 1-2% [8]. Однако, с образованием искажений в кристаллической решетке металла при пластической деформации изменения в структуре материала не ограничиваются.

Используя ПФ представленные выше, были рассчитаны значения модулей упругости для прокатанного и отожженных образцов при Т= 400˚С и Т=300˚С с выдержкой 2 часа и 1 час, соответственно. Результаты расчета показаны на рис. 2 и в табл. 1.

 

а

б

в

Рис. 1 - ППФ (полученные MFDP анализом) меди с данными про интенсивность в плоскостях (111) і (100) деформированного образца – (а) и отожженных образцов при Т= 400˚С і τ= 2 часа – (б); Т=300˚С і τ= 1 час – (в)

 

а

б

в

Рис. 2 - ПФ для расчета модуля Юнга деформированного образца – (а) и отожженных образцов при Т= 400˚С і τ= 2 часа – (б); Т=300˚С і τ= 1 час – (в)

 

Исследования показали, что Модуль Юнга не одинаков во всех направлениях. Образец 3 практически изотропный (разница между уровнями интенсивности незначительная 125 и 129ГПa). Это связано с тем, что все зерна рекристаллизованы. Изменения модуля Юнга являются более важными для образца 2, который был нагрет до Т = 300 ° С в течение 1 час.

Важно также, исследовать модуль Юнга по оси трубы (Z-направление), поскольку это может вызвать большее влияние на собственные частоты труб.

 

Табл. 1 – Модуль Юнга образцов меди

Состояние образца

Еmin,ГПа

Еmax,ГПа

Еz,ГПа

1

Деформация Ɛ=50%

123

131

125

2

Отжиг Т=300°C і τ=1 час

117

134

120

3

Отжиг Т=400°C і τ=2 часа

125

129

128

 

Как видно на рис. 2, образец 2 имеет низкие значения модуля Юнга - 120Гпа, в то время как образцы 1 и 3 имеют модуль Юнга соответственно 125 и 128 ГПа.

Важно также, исследовать модуль Юнга по оси трубы (Z-направление), поскольку это может вызвать большее влияние на собственные частоты труб. Как видно на рисунке 2, образец 2 имеет низкие значения модуля Юнга - 120Гпа, в то время как образцы 1 и 3 имеют модуль Юнга соответственно 125 и 128 ГПа.

Изменение модуля упругости связанно с образованием или разрушением преимущественных ориентировок, может достигать десятков процентов, причем значения модуля упругости поликристаллических материалов при наличии текстур зависят от направления, в котором измеряется модуль.

Таким образом, смоделированные значения модулей упругости не слишком далеки по значению от теоретических значений, что говорит об успешном проведении эксперимента.

Выводы

1.     Показаны возможности использования модели г. ц. к. решетки с центральным взаимодействием для оценки упругих модулей с применением известных рентгендифрактометричних данных.

2.     Наличие преимущественной ориентировки усиливает анизотропию свойств материала и может существенно изменить эксплуатационные характеристики изделия. Возможность образования текстуры следует учитывать при проведении различных технологических процессов.

3.     Показано, что модуль Юнга по оси трубы (Z-направление), максимально влияет на собственные частоты труб. Образец меди отожженной при Т = 400 ˚ С имеет низкие значения модуля Юнга - 120Гпа, в то время как исходный образец и отожженный при Т = 300 ˚ С имеют модуль Юнга соответственно 125 и 128 ГПа.

4.     Сопоставление данных MFDP анализа и рассчитанных значений модулей Юнга свидетельствует, что в качестве оптимального режима термической обработки может быть рекомендован отжиг при Т = 300 ˚ С в течение часа.

5.     В работе выполнена проверка используемого MFDP метода. В частности, рассчитаны модули упругости чистой меди. Сравнение полученных результатов с теоретическими данными показало хорошее согласие.

 

Литература

1.     И.Н.Францевич, Ф.Ф.Воронов, С.А. Бакута. Упругие постоянные и модули упругости металлов и неметаллов: Справочник. К.: «Наукова думка”, 1982, 430 с.

2.     В.И. Сытин, И.М. Неклюдов, С.В. Шевченко, А.Т. Лопата. Влияние добавок редкоземельных элементов на механические характеристики меди //Труды XV Междунар. конф. по физике радиационных явлений и радиационному материаловедению. Алушта, 2002, с. 244–245.

3.     Францевич И.Н., Воронов Ф.Ф., Бакута С.А.: Упругие постоянные и модули упругости металлов и неметаллов. Справочник. К.: «Наукова думка»,1982, с.430

4.     Бардушкина И. В., Бардушкин В. В., Никитин А. Н., Сычев А. П., Яковлев В.Б.: Использование системы «Matlab» при моделировании напряженно-деформированного. Труды II научной конференции «Проектирование инженерных и научных приложений в среде MATLAB».

5.     Bachmann F., Hielscher R., Schaeben H.: Texture Analysis with MTEX - Free and Open Source Software Toolbox: Solid State Phenomena (2010), p. 160, 63-68.

6.     Трусов П.В., Ашихмин В.Н., Швейкин А.И.: Анализ деформирования ГЦК-металлов с использованием физической теории упругопластичности, Пермский государственный технический университет, Пермь, 614990, Россия

7.     B.J Duggan, K. Lficke and C.S. Lee, Studies of annealing in cold rolled copper, Int. Conf. on Recrystallization and Related Phenomena, 1992, Trans Tech Publications, Materials Science Forum 113-115, (1992) pp. 121-I26. 2003. № 6.

8.     Сытин В.И., Воеводин В.Н., Шевченко С.В., Рыбальченко Н.Д. :Изменение модуля нормальной упругости меди в зависимости от направлений деформации, «Вопросы атомной науки и техники».



Первая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(10-15 мая 2008 г.)


(отчет)
Вторая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(1-7 ноября 2008 г.)
(отчет)
Третья научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(20-27 декабря 2008 г.)
(отчет)
Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)
(отчет)
Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)
(отчет)
Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)
(отчет)
Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)
(отчет)
Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)
(отчет)
Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)
(отчет)
Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)
(отчет)
Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля 04 мая 2011 г.)
(отчет)
Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)
(отчет)
Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)
(отчет)
Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)
(отчет)
Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01-07 марта 2012 г.)
(отчет)
Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)
(отчет)
Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)
(отчет)
Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)
(отчет)
Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февраля - 3 марта 2013 г.)
(отчет)
Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)
(отчет)
Двадцать первая научно-практическая конференция
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Первая международная научно-практическая конференция
"Перспективные направления отечественной науки - ХХI век"
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноября 2013 г.)
(отчет)
Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабря 2013 г.)
(отчет)
Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)
(отчет)
Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)
(отчет)
Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)
(отчет)
Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)
(отчет)
Двадцать восьмая научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)
(отчет)
Двадцать девятая научно-практическая конференция"
(19-25 ноября 2014 г.)
(отчет)
Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)
(отчет)
Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)
(отчет)
Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2 - 7 апреля 2015 г.)
(отчет)
Тридцать третья научно-практическая конференция
(20 - 27 мая 2015 г.)
(отчет)
Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13 - 17 октября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24 - 27 ноября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)
(отчет)
Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)
(отчет)
Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 25 мая 2016 г.)
(отчет)

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

Copyright © Zinet.info. Разработка и поддержка сайта - Студия веб-дизайна Zinet.info