книги / Физическая природа пластической деформации

неоднородности пластической деформации по распределению зерен по углам поворота более удобен, поскольку при этом можно иссле­ довать большое количество зерен (более 100), не повреждая при этом поверхность материала (как в случае нанесения сетки). Поворот крупных и мелких зерен определяется с одинаковой точностью, тогда как при уменьшении расстояния между штрихами точность

измерения относительной деформации уменьшается. Кроме того, рентгеновский метод

позволяет определять размер исследуемых зерен до и после де­ формации.

На рис. 4 приве­ дены зависимости среднего угла пово­ рота, отнесенного к средней деформации

^Фср от температуры и

нагрузки. Обнаружи­ ваются те же законо­

деформаций по длине образца. Неоднородность начальной деформа-

ДфСр

ции —еоv уменьшается при повышении температуры как для чистого никеля, так и для никель-молибдена. Уменьшается неодно­

никель-молибдена выше, чем чистого никеля при деформировании в одинаковых условиях.

Из приведенных данных следует, что в сплавах Ni ~г 1,65%Мо и Ni + 2,94%А1 деформация распределяется более неоднородно, чем в чистом никеле. Это связано, по-видимому, с неоднородным распределением данных легирующих элементов по объему зерен.

Как видно из рис. 3, с повышением температуры разориентировка растет, но с повышением температуры растет и относительная дефор­ мация. Очень интересные данные получены при рассмотрении зави­ симости разориеитировки, приходящейся на единицу деформации, от температуры и нагрузки (рис. 5).

Видно, что при одной и той же степени деформации под действием одинаковых нагрузок субструктура, получаемая в чистом никеле при более высокой температуре, характеризуется большей разориен-

тировкой. Увеличение удельной разориентировки — наблюдается

также при увеличении нагрузки (при неизменной температуре). Нужно отметить, что и в легированном ни­ келе удельная разориентировка больше при большей нагрузке.

Полученные дан­ ные представляют ин­ терес для разработ­ ки методов создания структур с заданными характеристиками. На­ пример, известно, что можно получать раз­ личный размер субзе­ рен, варьируя степень, скорость и темпера­ туру деформирования. Однако субструктура характеризуется не только размерами, но и разориентировкой.

Ич ланных приведенных на рис. 5, следует, в частности, что если нужто получить структуру с более крупными субзернами и с

большей разориентировкой, зависимости

у « “ь„Тра°зорнентиРровви усл ов и й испытания - предваритель-

зерен по УглаМ ? ° 2 ц и и по этим зернам.

распределения деформации

Характеристики локальности, полученные по данным изучения поворота зерен как в чистом, так и в легированном никеле, изме­ няются аналогично характеристикам, полученным по измерению распределения деформаций по длине образца. С увеличением на­ грузки (или температуры) деформирования характеристики локаль­ ности уменьшаются.

Легирующие элементы, неоднородно распределенные в объеме зерен, не уменьшают неоднородность распределения пластической деформации.

2. Как в чистом, так и в легированном никеле при нагружении одинаковой нагрузкой при разных температурах удельная разориентировка зерен Дб/Де растет с повышением температуры деформи­ рования.

Увеличение нагрузки при неизменной температуре также при­ водит к увеличению отношения Дб/Ае в данных условиях испытания.

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ КАЛОРИМЕТР Д Л Я ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ ТЕПЛОВЫХ ЭФФЕКТОВ

ПРИ НАГРЕВЕ ПЛАСТИЧЕСКИ ДЕФОРМИРОВАННЫХ МЕТАЛЛОВ

Л. Н. Лариков,

Ю. Ф. Юрченко, В. М. Барановский

Тепловые эффекты при нагреве пластически деформированных металлов являются существенной характеристикой соответствующих физических процессов (отдыха, полигонизации, рекристаллизации и др.).

Существует большое количество различных калориметрических устройств (см., например, [1—3]), однако лишь немногие из них применимы для исследования указанных процессов. Основной трудностью при измерении тепловых эффектов разупрочнения пла­ стически деформированных металлов является их весьма малая вели­ чина. Так, в случае процессов отдыха и рекристаллизации сильно деформированных чистых металлов тепловой эффект обычно не превышает 1—2 кал/г.

Применение одной из разновидностей метода дифференциального термического анализа позволило Сато [4] одним из первых получить

интересные качественные характеристики процессов выделения теп­ ла при отжиге пластически деформированных металлов и сплавов. Была сделана также попытка количественного определения запа­ сенной энергии в деформированной кручением латуни методами дифференциальной обратной калориметрии в солевых расплавах.

Тейлор [5] для количественного определения величины теплового эффекта ввел в образец микропечь, что позволило определить вели­ чину теплового эффекта, исходя из параметров двух последователь­ ных нагревов образца. Следовательно, метод Тейлора не обладал преимуществами дифференциального метода исследований, к тому же в значительной мере была утрачена наглядность полученных результатов.

Впоследствии были сконструированы дифференциальные кало­ риметрические печи, т. е. совмещены методы Сато и Тейлора [6, 7,9]. Впервые идея такого совмещения была высказана в работе [6 ]. Позже в Мельнбурнском университете была разработана конструк­ ция дифференциального калориметра, состоящего из двух полых тейлоровских образцов с внутренними микропечами [7 ]. При нагреве с помощью дифференциального ваттметра определялась разность энергий, подводимых к эталонному и исследуемому образцам, тем­ пература которых в процессе нагрева поддерживалась одинаковой.

Как было показано в [8 ], этот способ определения величины теплового эффекта оказался правильным в количественном отноше­ нии, однако он давал несколько искаженное описание выделения тепла по температурным интервалам.

В работе [10] система из двух тейлоровских образцов с микропе­ чами была использована для получения термограмм, аналогичных кривым Сато. Однако метод расчета тепловых эффектов по термограм­ мам, использованный в этой работе, носил полуколичественный характер.

Впоследствии был предложен способ количественного определе­ ния величины теплового эффекта, который соответствует методу термограмм [8, 9]. Этот способ сводится к определению количества энергии, которое необходимо подать на микропечь образца для воспроизведения термограмм при повторном нагреве. Для осуществ­ ления этого способа был создан дифференциальный калориметр (рис. 1), измерительная схема которого позволяет определять вели­ чины тепловых эффектов одним из пяти способов [8 ].

Внутреннее устройство и схема калориметрической коробки показаны на рис. 2, 3. Большая печь калориметра служит для под­ держания адиабатических режимов его работы при непрерывном нагреве образца и эталона с помощью микропечей. Большая печь

между образцом и эталоном регистрировалась при помощи дифференциальной термопары и специального устройства для регистрации величин теплового эффекта. На рис. 3 приведена измерительная схема калориметра. В основную цепь микропечей, последовательно свя­ занных и питаемых переменным током, введена вспомогательная цепь постоянного тока с питанием

со временем по сложному закону, трудно поддающемуся теоретиче­ скому анализу и зависящему от конкретных условий нагрева. Поэтому нами были применены программные регуляторы, автома­ тически обеспечивающие режимы нагрева.

В основу работы программного устройства положен принцип слежения фотоголовки каретки программного задающего устройства РУ5-02М за краем программы, нанесенной на диаграммной ленте. Программа характеризует изменение термо-э. д. с. термопары, измеряющей температуру калориметрического устройства, во време­ ни. Одновременно с перемещением фотоголовки каретки программно­ го задающего устройства вращается ползунок реохорда задачи программы, жестко связанный с выходным валом реверсивного дви­ гателя. Положение ползунка реохорда задачи программы соответст­ вует заданной температуре. Реохорд задачи программы связан также с дополнительным реостатным датчиком, встроенным в самопишущий электронный потенциометр ЭПП-09М, к которому подключена изме­ рительная термопара. При отклонении температуры калориметри­

ческого устройства от программной перемещается движок второго датчика, который выполнен в виде реохорда, встроенного в ЭПП-09М. Напряжение рассогласования, снимаемое с ползунков реохорда задачи и вторичного реохорда, встроенного в ЭПП-09М, поступает

в суммирующую схему автоматического регулирующего устройства РУ4-16А. В зависимости от знака отклонения программы в РУ4-16А срабатывает одно из двух реле, управляющих работой исполнитель­ ного механизма ИМ-2/ 120, который вращает ось регулировочного трансформатора РНО-250-10, питающего напряжением вольфрамо­ вый нагреватель основной печи дифференциального калориметра.

Весьма важно в ходе нагрева поддерживать минимальную раз­ ность температур между эталонным образцом и калориметрической коробкой. Для этой цели нами было разработано специальное устрой­ ство для поддержания адиабатических режимов работы калориметра. Термо-э. д. с., возникающая “в дифференциальной термопаре, изме­ ряющей разность температур между калориметрической коробкой и эталонным образцом, подавалась на вход фотокомпенсационного