ОСОБЛИВОСТІ ВИНИКНЕННЯ ТА РОЗВИТКУ ТРІЩИН В ПОЛІКРИСТАЛІЧНИХ ЗРАЗКАХ АЛЮМІНІЮ

Анотація

В роботі досліджено закономірності зародження та розвитку тріщин під час пластичної деформації двовимірних полікристалів алюмінію з різними розмірами зерен. Об'єктами дослідження були високочисті (99.96%) полікристали алюмінію, що містять лише наскрізні границі зерен. Зразки піддавали одновісному розтягуванню з постійною швидкістю деформації за кімнатної температури. Використано оригінальну методику, засновану на дифракції світла на квазіперіодичній структурі поверхні, що дозволяє в реальному часі відстежувати зміни кристалографічної орієнтації в будь-якій ділянці зразка під час пластичної деформації та одночасно реєструвати зародження і поширення тріщин при руйнуванні зразка.

Експериментальні результати показали, що тріщини найчастіше зароджуються на краю зразка, що пов'язано з концентрацією напружень і структурними особливостями матеріалу. Подальший їх розвиток може відбуватися як всередині зерен, так і вздовж їх границь, залежно від локальних умов деформування, типу та структури границь зерен. Встановлено, що перед утворенням тріщини у відповідній області зразка відбуваються значні зміни кристалографічної орієнтації, які можуть відігравати вирішальну роль в ініціюванні руйнування.

У деяких випадках експериментально зафіксовано формування «факела» орієнтаційних змін - зони, в яку поширюється тріщина, що призводить до прискореного руйнування зразка. Цей ефект може бути пов'язаний з перерозподілом внутрішніх напружень і активізацією пластичної деформації в зоні перед тріщиною. В роботі експериментально зафіксовано рідкісний випадок “рекристалізації” під час деформації, коли два сусідніх зерна «зливаються» в одне внаслідок зміни кристалографічної орієнтації одного із сусідніх зерен як цілого в процесі пластичного деформування зразка. Можливість переорієнтації зерен як цілого в двовимірних зразках при пластичному деформуванні було встановлено експериментально в попередніх дослідженнях.