469 / 530
Актуальные проблемы в машиностроении. 2016. №3
Материаловедение
в машиностроении
____________________________________________________________________
469
зависимости от технологических и конструктивных параметров системы. Работа [9]
посвящена моделированию процесса складкообразования перед движущимся клином при
выглаживании поверхности. Результаты математического моделирования процесса показали,
что наибольшая величина деформации отмечается за клином, а в области
складкообразования значимого увеличения величины деформации нет.
Поведение реальных металлических материалов под нагрузкой является сложным
процессом, который протекает во взаимосвязанной многоуровневой системе и зависит от ряда
внешних и внутренних факторов. Проведение экспериментов на монокристаллических объектах
позволяет проанализировать влияние кристаллографической ориентации на неоднородность
деформации и складкообразование, исключив влияние ориентации зерен и их границ на
протекание деформации. Предыдущие исследования авторов показали, что складкообразование
наиболее ярко проявляется в ГЦК монокристаллах с осью сжатия [ 111 ] [10].
Настоящая работа направлена на изучение морфологии складчатых структур и
выявлении их роли при пластической деформации [ 111 ]-монокристаллов никеля.
Материал и методика
Экспериментальные исследования проводили на монокристаллах никеля с
ориентацией оси сжатия [ 111 ] и боковыми гранями (110) и ( 211 ). Деформирование сжатием
проводили со скоростью 1,4∙10
-3
с
-1
при комнатной температуре. Картину деформационного
рельефа и его параметры получила с использованием оптической, конфокальной
микроскопии. Данные по количественной оценке деформации получены методом
делительных сеток. Более подробно методика изложена в [11].
Экспериментальные результаты и обсуждение
Картина деформационного рельефа [ 111 ]-монокристаллов никеля представлена
следами сдвига, макрополосами и складками. Наиболее интенсивно и с меньших степеней
деформации формирование складок осуществляется на боковой грани ( 211 ).
Исходная форма образца это тетрагональная призма. Согласно схеме распределения
напряжений предложенной С.И. Губкиным [12] в центральной части образца действует
схема всестороннего сжатия, а в приторцевых обрластей схема растяжения-сжатия (за счет
приторцевого трения). После деформации кристалла сжатием он претерпел существенное
формоизменение, что повлекло за собой и смену схемы напряженного состояния. На рис. 1
показан профиль сечения поверхности грани ( 211 ).На исследуемой боковой поверхности
формируются зоны вогнутости – I и, в меньшей степени, III и зона выпуклости – II. При этом
в зонах I, III превалирующим становятся напряжения сжатия, а в зоне II – напряжения
растяжения. В обоих случаях можно наблюдать складки, но их морфология отличается (рис.
1, б-в). Отметим здесь, что подобный характер формоизменения кристалла с формированием
зон I-III отмечался с начальных степеней деформации.
Аналогичное формоизменение с формированием складок наблюдается при
штамповке, где также формируются места выпуклости и вогнутости металла, создающие
области поверхностного растяжения и сжатия.
Рассмотрим морфологию складок, формирующихся в разных зонах. Отметить, что
при анализе экспериментальных данных по эволюции складчатых структур было выявлено,
что в области вогнутость складки развиваются с более ранних степеней деформации и всегда
более интенсивно, чем в область выпуклости кристалла.