Розмір шрифту: 

В последние годы исследование особенностей механизма формирования деформационной структуры представляет огромный интерес в связи с развитием способов упрочнения металлов и сплавов путем интенсивной пластической деформации (ИПД). Однако при обработке некоторых сплавов возникают трудности в достижении оптимальных соотношений прочности и пластичности наноструктурированных материалов. Например, в гетерогенных сплавах типа пересыщенных твердых растворов на механические характеристики влияет не только измельчение зерен при ИПД, но и выделение вторичных дисперсных фаз. В зависимости от структурного состояния таких фаз в широком интервале степеней деформации, наблюдается как эффект дополнительного упрочнения, так и разупрочнения. Структурный механизм изменения механических свойств поверхностных слоев, связанный с выделением вторичных дисперсионных фаз, еще не изучен.      В настоящей работе этот вопрос рассматривается применительно к алюминиевому сплаву Д16, подвергаемому ИПД методом ультразвуковой ударной обработки (УЗУО), так как использование энергии мощных ультразвуковых колебаний в процессе поверхностной обработки материалов является достаточно перспективным направлением исследований.     Цель данной работы – анализ влияния различных режимов УЗУО на структуру, фазовый состав и микротвердость поверхностных слоев сплава Д16 (Al – 93,6%, Cu – 3,97%, Mg – 1,43%, Mn – 0,625% (вес. %)).     УЗУО проводилась при комнатной температуре на приборе УЗГ–300. Амплитуда торца концентратора составляла А = 9,7…20,1 мкм, длительность воздействия ? = 1…210 с. Обработка проводилась по двум схемам – при наличии сдвиговой составляющей и без нее.     Наибольший рост микротвердости при УЗУО со сдвиговой составляющей (Hv=1,95 ГПа) наблюдается при А = 13,9 мкм и t = 60 с. Эффект упрочнения ~ 91%. Для схемы обработки без сдвиговой компоненты эффект упрочнения более существенен ~ 180 % и достигается за значительно меньшее время ~ 30 с. Дальнейшее увеличение длительности обработки при двух схемах УЗУО приводит к снижению микротвердости (эффект разупрочнения).     Толщина деформированного слоя (так называемый „белый слой”) по данным растровой электронной микроскопии составляет от ~ 2 мкм до 20 мкм, при этом изменение химического состава происходит на глубину до 225 мкм.     Основными факторами структурно-фазового механизма значительного повышения микротвердости поверхностных слоев сплава Д16 после УЗУО являются комбинированные эффекты деформационного упрочнения за счет высокой плотности дислокаций и дисперсионного упрочнения при формировании выделений S' -фазы (Al2CuMg).     С увеличением времени обработки УЗУО сплава при превышении некоторых критических значений внутренних напряжений начинаются процессы релаксации напряжений, что сопровождается уменьшением твердости.