CC BY
72
УДК 539.3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛА ТЕКУЧЕСТИ ПРИ ИЗГИБЕ
© В.Д. Крылов
Ключевые слова: предел текучести при изгибе; алюминиевая фольга; остаточная деформация; механические испытания.
Предложен и разработан метод определения чистого предела текучести при изгибе на образцах алюминиевой фольги.
Исходный материал - алюминиевая фольга, толщинами (t) 12 и 50 мкм в соответствии с ГОСТ 745-79, ГОСТ 618-73, ГОСТ 25905-83 и ТУ. Толщина принимается по измерениям фольг, предоставленным поставщиком.
Для оценки механических свойств фольги, ГОСТ 618-73 и ГОСТ 25905-83 предусматривают проведение испытания на растяжение образцов из фольги в виде полосок размерами 150x15 мм с определением временного сопротивления (предела прочности, стВ) и относительного удлинения после разрыва. При этом механические свойства фольги для упаковки не регламентируются (ГОСТ 745-79).
Изделия из фольг нагружаются и разрушаются по иным схемам, для которых стандартные методы проведения испытания отсутствуют.
Предел текучести фольги при изгибе определялся на образцах-лентах прямоугольной формы постоянной, но различной длины. Длина образца назначалась в зависимости от радиуса оправки для изгиба: шлифованного, после чего полированного металлического цилиндра - прутка.
Образцы вырезались ножницами из листа фольги, однако лезвия ножниц, «закусывая» край фольги, могли вносить изгиб кромок. При приготовлении образцов вторая из параллельных сторон вырезана с поворотом ножниц в вертикальной плоскости на 180°, чтобы компенсировать изгиб за счет их разного знака.
Готовый образец навивался на цилиндр так, чтобы его края оказались «встык». Диаметры цилиндров D = = 2R измерены микрометром с точностью 0,01 мм. Чтобы предотвратить «спиральность» образца, на цилиндр была намотана изоляционная лента, фиксирующая торец образца.
Образец снимался с цилиндра без развертывания. Радиусы остаточной кривизны после разгрузки р измерены по фотографиям, снятым с торца фотоаппаратом Canon EOS 550D (12 MPix в кадре). Изображения торцов образцов представлены на рис. 1. С помощью программного пакета Adobe Photoshop CS 6 на контур образца накладывалась окружность. Масштаб определялся по длине в данном кадре торца картонной ленты той же толщины (высоты), что и образец. Диаметр каждой окружности измерялся трижды.
Радиус нейтральной оси R под нагрузкой прямо измерен. При малых деформациях (пока нет упрочнения)
из отношения Р = находятся упругая деформация
Є 5 , где Е - модуль упругости и предел текуче-
сти а5. Если удлинение наружного волокна после разгрузки є0 , а под нагрузкой еь то отношение
Р = . В образце-ленте толщиной Н = 2 • іх
пластически текут два наружных слоя - на расстоянии от нейтральной оси у > |і|>і5, где і5 = і^^/Є^ . Пластическое удлинение в этих слоях Єпл(г)= Є^^±Єх .
Напряжения сжатия от них после разгрузки асж(і) = -Еєпл(і); и изгибающий момент (рис. 2):
М_ = 2В141 • і • а сж (у)сЪ ; остаточные удлинения
єост(г) = є0^^, и их момент (рис. 2):
М+ = 2 • В • Е^ • і ^єост(і.
Рис. 1. Изображения торцов образцов на изгиб
1937
В равновесии после разгрузки М. + М+ = 0, и интегрирование дает для отношения Е, = = 5 у кубиче-
/ 21 /е1
ское уравнение - 3^ + 2(1 - в) = 0 .
м+ М.
V X \ \ \
м. м+
Рис. 2. Схема изгибающего момента (М.) и момента остаточных деформаций (М+)
У канонического уравнения Тарталья-Кардано + рі, + д = 0 три корня. В тригонометрическом виде и в современных обозначениях корни имеют следующий
к І~р а к I р f а± 2п
виД: ^ = 2 'Л--• cosy і ^ 2:3 = 2 'Л- J • cos|——
решение единственное: ^ = 2
1
п + arccosl — \ 2
3
(
п + arccosl 1 -
. Отсюда
, H
предел текучести: oS = E • | — I • cos
Строго говоря, Л и р - это радиусы нейтральной оси, тогда как радиус оправки К* = К - Н/2, а после разгрузки измерен радиус р* = р ± Н/2 - наружной или внутренней поверхности образца. Однако в случае ис-
н
следуемых образцов фольги все - 0,01, и этим
уточнением пренебрегали.
Предел текучести алюминиевой фольги при чистом изгибе для образцов толщиной 12 мкм составил (24,8 ± ± 3,2) МПа, для образцов толщиной 50 мкм - (33,7 ± 3,4) МПа.
Поступила в редакцию 10 апреля 2013 г.
где cos а = —
—
В нашем случае p = -3, а
2 •! -
3
поскольку 0 < в < 1, то 0 < q < 2. Тогда в области 0 < £, < 1
Krylov V.D. BENDING YIELD POINT EVALUATION A method for determining pure bending yield strength on aluminum foil samples is proposed and developed.
Key words: bending yield strength; aluminum foil; residual deformation; mechanical test.
3
УДК 620.178.152:669.265.295
НОВЫЙ КЛАСС МАТЕРИАЛОВ - ВЫСОКОЭНТРОПИЙНЫЕ СПЛАВЫ И ПОКРЫТИЯ
© С.А. Фирстов, В.Ф. Горбань, Н.А. Крапивка, Э.П. Печковский
Ключевые слова: энтропия; эквиатомность; фазовый состав; твердость; модуль упругости; параметр решетки; упрочнение.
На литых многокомпонентных высокоэнтропийных сплавах и покрытиях из них изучено влияние состава, фазовых составляющих и структуры на механические свойства в интервале температур 20-1400 °С.
Металлические многокомпонентные высокоэнтропийные сплавы представляют собой новый класс материалов [1-3]. Высокая энтропия смешения элементов в сплаве рассматривается как мера вероятности сохранения их системы в данном состоянии. Это обеспечивает повышенную термическую стабильность фазового состава и структурного состояния, а следовательно, свойств сплава - механических, физических, химических. Таким образом, в высокоэнтропийных сплавах, с одной стороны, появляется возможность образования и сохранения многоэлементного твердого раствора замещения как непосредственно после кристаллизации высокоэнтропийного сплава, так и при последующей термомеханической обработке, а с другой - в твердом
состоянии сплав приобретет уникальные сочетания физико-механических характеристик.
Высокоэнтропийные сплавы (ВЭСы) обычно включают 5-10 элементов = 13-19 Дж/моль-К), которые в шихтовом составе находятся, как правило, в эк-виатомном соотношении. Их главные отличительные особенности состоят в следующем.
Наличие разнородных атомов элементов с разными электронным строением, размерами и термодинамическими свойствами в кристаллической решетке твердого раствора замещения приводит к ее существенному искажению. Это способствует значительному твердорастворному упрочнению и термодинамической стабильности свойств.
1938
