Preview

Frontier Materials & Technologies

Расширенный поиск

Анализ изменения микротвердости, скорости ползучести и морфологии поверхности разрушения титана ВТ1-0, деформируемого в условиях действия постоянного магнитного поля 0,3 Тл

https://doi.org/10.18323/2782-4039-2022-1-91-100

Полный текст:

Аннотация

В настоящее время перспективным направлением исследований является изучение поведения технологических и физических характеристик материалов в условиях внешних энергетических воздействий, в частности постоянных магнитных полей. Это связано с возникновением многофакторных научных и производственных проблем, появляющихся с внедрением в производство высоких технологий. Одно из направлений – создание новых приборов, устройств и машин, которые так или иначе формируют вокруг себя электромагнитные поля. Поэтому комплексный подход к изучению влияния магнитополевых воздействий на деформационные характеристики металлов и сплавов способствует более глубокому пониманию физической природы указанного воздействия. Для исследований в качестве объекта был выбран технически чистый титан марки ВТ1-0. Работа направлена на изучение влияния постоянного магнитного поля 0,3 Тл на микротвердость, скорость ползучести и поверхность разрушения титана. Результаты показали, что под воздействием постоянного магнитного поля 0,3 Тл происходит снижение относительного значения микротвердости титана марки ВТ1-0 на 2–5 % с последующей релаксацией до исходного значения. Скорость ползучести титана увеличивается на ≈31 % при применении поля с индукцией 0,3 Тл в процессе испытания (без применения поля скорость ползучести составляет 2,4 %/ч, в магнитном поле – 3 %/ч). Анализ поверхности разрушения методами сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) показал, что образцы титана испытывают вязкий излом. Поверхность излома характеризуется многочисленными равноосными ямками разрушения. Стоит отметить, что ямки с участками вытяжки присутствуют преимущественно на образцах, разрушенных в условиях ползучести в постоянном магнитном поле 0,3 Тл.

Об авторах

Виталий Владиславович Шляров
Сибирский государственный индустриальный университет, Новокузнецк
Россия

аспирант кафедры естественнонаучных дисциплин им. проф. В.М. Финкеля



Дмитрий Валерьевич Загуляев
Сибирский государственный индустриальный университет, Новокузнецк
Россия

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры естественнонаучных дисциплин им. проф. В.М. Финкеля



Анна Александровна Серебрякова
Сибирский государственный индустриальный университет, Новокузнецк
Россия

аспирант кафедры естественнонаучных дисциплин им. проф. В.М. Финкеля



Список литературы

1. Моргунов Р.Б., Валеев Р.А., Скворцов А.А., Королев Д.В., Пискорский В.П., Куницына Е.И., Кучеряев В.В., Коплак О.В. Магнитопластический и магнитомеханический эффекты в алюминиевых сплавах с магнитострикционными микровключениями // Труды ВИАМ. 2019. № 10. С. 3–13. DOI: 10.18577/2307-6046-2019-0-10-3-13.

2. Моргунов Р.Б. Спиновая микромеханика в физике пластичности // Успехи физических наук. 2004. Т. 174. № 2. C. 131–153. DOI: 10.3367/UFNr.0174.200402c.0131.

3. Моргунов Р.Б., Пискорский В.П., Валеев Р.А., Королев Д.В. Термодинамический анализ магнитопластических эффектов в «немагнитных» металлах // Труды ВИАМ. 2018. № 12. С. 79–87. DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-12-79-87.

4. Jafari M., Ansari R., Rouhi S. First-principle investigation of the elastic and plastic properties of the bismuthene: Effect of the external electric field // Superlattices and Microstructures. 2020. Vol. 140. Article number 106476. DOI: 10.1016/j.spmi.2020.106476.

5. Huang C., Shuai S., Wang P., Liu X., Wang J., Ren Z. The effect of static magnetic field on solid–liquid interfacial free energy of Al–Cu alloy system // Scripta Materialia. 2020. Vol. 187. P. 232–236. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2020.06.025.

6. Chen R., Kong H.J., Luan J.H., Wang A.D., Jiang P., Liu C.T. Effect of external applied magnetic field on microstructures and mechanical properties of laser welding joint of medium-Mn nanostructured steel // Materials Science and Engineering: A. 2020. Vol. 792. Article number 139787. DOI: 10.1016/j.msea.2020.139787.

7. Li G.R., Wang F.F., Wang H.M., Cheng J.F. Microstructure and Mechanical Properties of TC4 Titanium Alloy Subjected to High Static Magnetic Field // Materials Science Forum. 2017. Vol. 898 MSF. P. 345–354. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.898.345.

8. Li G.R., Qin T., Fei A.G., Wang H.M., Zhao Y.T., Chen G., Kai X.Z. Performance and microstructure of TC4 titanium alloy subjected to deep cryogenic treatment and magnetic field // Journal of Alloys and Compounds. 2019. Vol. 802. P. 50–69. DOI: 10.1016/j.jallcom.2019.06.007.

9. Сейдаметов С.В., Лоскутов С.В. Влияние импульсной электромагнитной обработки на структурные перестройки сплава титана ВТ3-1 // Журнал физики и инженерии поверхности. 2016. Т. 1. № 1. С. 4–8.

10. Galustashvili M.V., Driaev D.G., Kvatchadze V.G. Magnetoplastic Effect under Stress Relaxation in NaCl Crystals // JETP Letters. 2019. Vol. 110. № 12. P. 785–788. DOI: 10.1134/S0021364019240044.

11. Alshits V.I., Darinskaya E.V., Koldaeva M.V., Petrzhik E.A. Resonance magnetoplasticity in ultralow magnetic fields // JETP Letters. 2016. Vol. 104. № 5. P. 353–364. DOI: 10.1134/S0021364016170045.

12. Morgunov R.B., Buchachenko A.L. Magnetoplasticity and magnetic memory in diamagnetic solids // Journal of Experimental and Theoretical Physics. 2009. Vol. 109. № 3. P. 434–441. DOI: 10.1134/S1063776109090076.

13. Бучаченко А.Л. О влиянии магнитного поля на механику немагнитных кристаллов: происхождение магнитопластического эффекта // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2006. Т. 129. № 5. С. 909–913.

14. Сугатов Е.В., Кузьмина Л.В., Газенаур Е.Г., Крашенинин В.И. Влияние концентрации примеси железа и свинца на магнитный порог магнитопластического эффекта в кристаллах азида серебра // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2014. Т. 11. № 4-2. С. 610–613.

15. Alshits V.I., Darinskaya E.V., Koldaeva M.V., Petrzhik E.A. Chapter 86 - Magnetoplastic Effect in Nonmagnetic Crystals // Dislocations in Solids. 2008. Vol. 14. P. 333–437. DOI: 10.1016/S1572-4859(07)00006-X.

16. Skvortsov A.A., Pshonkin D.E., Luk’yanov M.N., Rybakova M.R. Influence of permanent magnetic fields on creep and microhardness of iron-containing aluminum alloy // Journal of Materials Research and Technology. 2019. Vol. 8. № 3. P. 2481–2485. DOI: 10.1016/j.jmrt.2019.02.002.

17. Du D., Haley J.C., Dong A., Fautrelle Y., Shu D., Zhu G., Li X., Sun B., Lavernia E.J. Influence of static magnetic field on microstructure and mechanical behavior of selective laser melted AlSi10Mg alloy // Materials and Design. 2019. Vol. 181. Article number 107923. DOI: 10.1016/j.matdes.2019.107923.

18. Zhu L., Han C., Hou L., Gagnoud A., Fautrelle Y., Ren Z., Li X. Influence of a static magnetic field on the distribution of solute Cu and interdendritic constitutional undercooling in directionally solidified Al-4.5wt.%Cu alloy // Materials Letters. 2019. Vol. 248. P. 73–77. DOI: 10.1016/j.matlet.2019.03.142.

19. Guo S., Cui J., Le Q., Zhao Z. The effect of alternating magnetic field on the process of semi-continuous casting for AZ91 billets // Materials Letters. 2005. Vol. 59. № 14-15. P. 1841–1844. DOI: 10.1016/j.matlet.2005.01.076.

20. Liu Y.Z., Zhan L.H., Ma Q.Q., Ma Z.Y., Huang M.H. Effects of alternating magnetic field aged on microstructure and mechanical properties of AA2219 aluminum alloy // Journal of Alloys and Compounds. 2015. Vol. 647. P. 644–647. DOI: 10.1016/j.jallcom.2015.05.183.

21. Zagulyaev D.V., Konovalov S.V., Yaropolova N.G., Ivanov Y.F., Komissarova I.A., Gromov V.E., Effect of the magnetic field on the surface morphology of copper upon creep fracture // Journal of Surface Investigation. 2015. Vol. 9. № 2. P. 410–414. DOI: 10.1134/S1027451015010188.

22. Шляров В.В., Загуляев Д.В., Громов В.Е. Влияние магнитных полей на структуру и физико-механические свойства алюминия // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2018. № 1. С. 98–104. DOI: 10.18323/2073-5073-2018-1-98-104.

23. Zagulyaev D., Konovalov S., Shlyarov V., Chen X. Influence of constant magnetic field on plastic characteristics of paramagnetic metals // Materials Research Express. 2019. Vol. 6. № 9. Article number 096523. DOI: 10.1088/2053-1591/ab2c8a.

24. Kassner M.E. Fundamentals of Creep in Metals and Alloys. 3rd ed. Amsterdam: Elsevier Ltd., 2015. 333 p. DOI: 10.1016/B978-0-08-047561-5.X0001-2.

25. Иванова В.С., Шанявский А.А. Количественная фрактография. Усталостное разрушение. Челябинск: Металлургия. Челябинское отделение, 1988. 399 с.

26. Клевцов Г.В., Ботвина Л.Р., Клевцова Н.А., Лимарь Л.В. Фрактодиагностика разрушения металлических материалов и конструкций. М.: МИСиС, 2007. 264 с.

27. Альшиц В.И., Даринская Е.В., Казакова О.Л. Магнитопластический эффект и спин-решеточная релаксация в системе дислокация – парамагнитный центр // Письма в журнал экспериментальной и теоретической физики. 1996. Т. 64. № 8. С. 628–633.

28. Головин Ю.И. Магнитопластичность твердых тел // Физика твердого тела. 2004. Т. 46. № 5. С. 769–803.


Рецензия

Для цитирования:


Шляров В.В., Загуляев Д.В., Серебрякова А.А. Анализ изменения микротвердости, скорости ползучести и морфологии поверхности разрушения титана ВТ1-0, деформируемого в условиях действия постоянного магнитного поля 0,3 Тл. Frontier Materials & Technologies. 2022;(1):91-100. https://doi.org/10.18323/2782-4039-2022-1-91-100

For citation:


Shlyarov V.V., Zagulyaev D.V., Serebryakova A.A. The analysis of changes in microhardness, creep rate, and morphology of the VT1-0 titanium fracture surface deformed under the action of the constant magnetic field of 0.3 T. Frontier Materials & Technologies. 2022;(1):91-100. (In Russ.) https://doi.org/10.18323/2782-4039-2022-1-91-100

Просмотров: 81


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2782-4039 (Print)
ISSN 2782-6074 (Online)