Структурные исследования и сценарий схождения оболочки из магниевого сплава Mg–Zn–Zr

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Рассмотрено деформационное поведение цилиндрической оболочки из промышленного деформируемого магниевого сплава МА-14 (Mg 93 – Zn 5–6 – Zr 0.3–0.9 в мас.%), нагруженной методом скользящей детонации равномерно расположенного на наружной поверхности оболочки накладного взрывчатого вещества. Проанализирован сценарий схождения оболочки из магниевого сплава на основании рентгенографических данных. Методами оптической и сканирующей электронной микроскопии изучена эволюция структуры при высокоскоростной деформации. Измерена твердость вдоль радиуса и по длине оболочки.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. Г. Ширинкина

Институт физики металлов УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: shirinkina@imp.uran.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

И. Г. Бродова

Институт физики металлов УрО РАН

Email: shirinkina@imp.uran.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

В. В. Астафьев

Институт физики металлов УрО РАН

Email: shirinkina@imp.uran.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

С. М. Долгих

ФГУП «РФЯЦ–ВНИИТФ им. академ. Е.И. Забабахина»

Email: shirinkina@imp.uran.ru
Россия, ул. Васильева, 13, а/я 245, Снежинск, Челябинская обл., 456770

К. В. Гаан

ФГУП «РФЯЦ–ВНИИТФ им. академ. Е.И. Забабахина»

Email: shirinkina@imp.uran.ru
Россия, ул. Васильева, 13, а/я 245, Снежинск, Челябинская обл., 456770

В. В. Новоселов

ФГУП «РФЯЦ–ВНИИТФ им. академ. Е.И. Забабахина»

Email: shirinkina@imp.uran.ru
Россия, ул. Васильева, 13, а/я 245, Снежинск, Челябинская обл., 456770

Список литературы

  1. Волкова Е.Ф. Современные деформируемые сплавы и композиционные материалы на основе магния // Металловедение и термич. обработка металлов. 2006. № 11. С. 5–9.
  2. Ahmad I.R., Shu D.W. Compressive and constitutive analysis of AZ31B magnesium alloy over a wide range of strain rates // Mater. Sci. Eng. A. 2014. V. 592. P. 40–49.
  3. Langdon T.G. Twenty-five years of ultrafine-grained materials: Achieving exceptional propertiesthough grain refintment // Acta Mater. 2013. V. 61. P. 7035–7059.
  4. Biswas S., Dhinwal S.S., Suwas S. Room-temperature equal channel angular extrusion of pure magnesium // Acta Mater. 2010. V. 58. P. 3247–3261.
  5. Шкатуляк Н.М., Усов В.В., Волчок Н.А., Брюханов А.А., Санькова С.В., Родман М., Шапер М., Клёзе Х. Влияние знакопеременного изгиба на текстуру, структуру и механические свойства листа сплава магния с цинком и цирконием // ФММ. 2014. Т. 115. № 6. С. 648–655.
  6. Efe M., Moscoso W., Trumble K.P., Compton W.D., Chandrasekar S. Mechanics of large strain extrusion machining and application to deformation processing of magnesium alloys // Acta Mater. 2012. V. 60. P. 2031–2042.
  7. Нугманов Д.Р., Ситдиков О.Ш., Маркушев М.В. Структура магниевого сплава МА14 после всесторонней изотермической ковки и последующей изотермической прокатки // ФММ. 2015. Т. 116. № 10. С. 1047–1055.
  8. Miura H., Yang X., Sakai T. Evolution of ultra-fine grains in AZ31 and AZ61 Mg alloys during multidirectional forging and their properties // Mat. Trans. 2008. V. 49. № 5. P. 1015–1020.
  9. Choi I.C., Lee D.H., Ahn B., Durst K., Kawasaki M., Langdon T.G., Jang J. Enhancement of strain rate sensitivity and shear yield strength of a magnesium alloy processed by high pressure torsion // Scripta Mater. 2015. V. 94. P. 44–47.
  10. Власова А.М., Пилюгин В.П., Антонова О.В. Эволюция микроструктуры поликристаллического магния при мегапластической деформации в наковальнях Бриджмена // Изв. Вузов. Физика. 2016. Т. 59. № 3. С. 82–91.
  11. Волков А.Ю., Антонова О.В., Каменецкий Б.И., Клюкин И.В., Комкова Д.А., Антонов Б.Д. Получение структура, текстура и механические свойства сильно деформированных образцов магния // ФММ. 2016. Т. 117. № 5. С. 538–548.
  12. Antonova O.V., Volkov A.Yu., Komkova D.A., Antonov B.D. Microstructure and texture of pure magnesium after room-temperature lateral extrusion // Mat. Sci. and Eng. A. 2017. V. 706. P. 319–329.
  13. Antonova O.V., Volkov A.Yu., Kamenetskii B.I., Komkova D.A. Microstructure and mechanical properties of thin magnesium plates and foils obtained by lateral extrusion and rolling at room temperature // Mat. Sci. and Eng. A. 2016. V. 651. P. 8–17.
  14. Комкова Д.А., Антонова О.В., Волков А.Ю. К вопросу повышения пластичности магния методами холодной мегапластической деформации // ФММ. 2018. Т. 119. № 11. С. 1179–1185.
  15. Komkova D.A., Antonova O.V., Petrova V.N., Volkov A.Yu. Low-temperature severe plastic deformation of pure magnesium // Letters on Mater. 2019. V. 9. № 4. P. 451–455.
  16. Miura H., Yu G., Yang X. Multi-directional forging of AZ61Mg alloy under decreasing temperature conditions and improvement of its mechanical properties // Mat. Sci. Eng. A. 2011. V. 528. P. 6981–6992.
  17. Muransky O., Barnett M.R., Carr D.G. Investigation of deformation twinning in a fine-grained and coarse-grained ZM20 Mg alloy: Combined in situ neutron diffraction and acoustic emission // Acta Mater. 2010. V. 58. P. 1503–1517.
  18. Волкова Е.Ф., Антипов В.В., Морозова Г.И. Особенности формирования структуры и фазового состава деформированных полуфабрикатов из серийного сплава МА-14 // Авиационные материалы и технологии. 2011. № 3. С. 8–15.
  19. Swiostek J., Goken J., Letzig D., Kainer K.U. Hydrostatic extrusion of commercial magnesium alloys at 100°C and its influence on grain refinement and mechanical properties // Mater. Sci. Eng. A. 2006. V. 424. P. 223–229.
  20. Tork N.B., Pardis N., Ebrahimi R. Investigation on the feasibility of room temperature plastic deformation of pure magnesium by simple shear extrusion process // Mater. Sci. Eng. A. 2013. V. 560. P. 34–39.
  21. Морозова Г.И. Фазовый состав и коррозионная стойкость магниевых сплавов // Металловедение и термич. обработка металлов. 2008. № 3. С. 8–12.
  22. Kitahara H., Maruno F., Tsushida M., Ando S. Deformation behavior of Mg single crystals during a single ECAP pass at room temperature // Mater. Sci. Eng. A. 2014. V. 590. P. 274–280.
  23. Зельдович В.И., Фролова Н.Ю., Хейфец А.Э., Долгих С.М., Гаан К.В., Шорохов Е.В. Деформационно-температурные процессы, происходящие при схлопывании толстой цилиндрической оболочки из стали 20 // ФММ. 2015. Т. 116. № 3. С. 300–308.
  24. Зельдович В.И., Хейфец А.Э., Фролова Н.Ю., Хомская И.В., Смирнов Е.Б., Дегтярев А.А., Шорохов Е.В. Металлографическое исследование структурных изменений в меди, происходящих при схождении цилиндрических оболочек // ФММ. 2019. Т. 120. № 4. С. 381–388.
  25. Коваль А.В., Ширинкина И.Г., Петрова А.Н., Бродова И.Г., Смирнов Е.Б., Шорохов Е.В. Cтруктурные превращения в алюминиевых цилиндрических оболочках при динамическом нагружении // Физика горения и взрыва. 2019. V. 55. P. 82–91.
  26. Бродова И.Г., Смирнов Е.Б., Ширинкина И.Г., Астафьев В.В., Яблонских Т.И., Коваль А.В., Дегтярев А.А., Шорохов Е.В. Изменение структуры и свойств цилиндрических оболочек из сплава АМг6 при нагружении скользящими детонационными волнами // Деформация и разрушение материалов. 2018. № 1. С. 17–22.
  27. Бродова И.Г., Ширинкина И.Г., Астафьев В.В., Балушкин С.В., Куликов Г.В., Симонов А.Ю. Структурные исследования и реология схождения толстостенных оболочек из Al–Mg сплава // ФММ. 2023. V. 124. № 12. С. 1211–1219.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Рентгенографическое изображение оболочки в разные моменты времени: (а) τ1=52 мкс; (б) τ2=75 мкс; (в) после опыта; (г) экспериментальные значения R для НГО и ВГО (при τ1=52 мкс).

Скачать (50KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Внешний вид оболочки (а) и поперечные сечения I (б) и II (в).

Скачать (36KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Структура исходного образца из сплава МА-14: (а) зерна Mg-твердого раствора (ОМ); (б) интерметаллиды (СЭМ); (в) карта распределения элементов.

Скачать (57KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Структура деформированной зоны: (а) волокнистая структура (СЭМ); (б) магистральные разветвленные трещины (СЭМ); (в, г) частично или полностью залеченные микротрещины (ОМ).

Скачать (74KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Результаты EBSD-анализа (сечение I): а – ориентационная карта микроструктуры; б – спектры размеров зерен-субзерен; в – спектры разориентировок границ зерен.

Скачать (51KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Результаты EBSD-анализа (сечение II): а – ориентационная карта микроструктуры; б – спектры размеров зерен-субзерен; в – спектры разориентировок границ зерен.

Скачать (41KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Структура центральной части оболочки в сечении II: (а) граница деформированной и литой структуры; (б) разные области литой структуры; (в) интерметаллидная фаза по границам зерен; (г) микротрещины.

Скачать (45KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Карты распределения элементов в зоне плавления.

Скачать (31KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Усредненные значения микротвердости сплава в поперечных сечениях I и II оболочки, измеренные от наружной поверхности к центру: (а) сечение I; (б) сечение II. Линия – микротвердость сплава в исходном состоянии (пруток).

Скачать (31KB)
Метаданные