Фрагментация структуры и разрушение металлических материалов при больших пластических деформациях: предпосылки к моделированию

Abstract

На основе экспериментов по большим пластическим деформациям металлов сделаны обобщения и сформулированы физические предпосылки модели структурной эволюции материала. Эта модель базируется на взаимосвязи между процессами его фрагментации и разрушения, которые предложено рассматривать как дополняющие друг друга. Для обоснования положенных в основу модели гипотез приведены физические предпосылки и экспериментальные данные. Изучено влияние на формирование деформационной структуры материала таких факторов, как высокое гидростатическое давление и немонотонность деформирования. Рассмотрены основные сценарии фрагментации − для материалов с высокой и низкой энергией дефектов упаковки (ЭДУ). Обнаружена взаимосвязь с теорией фракталов и обоснована возможность ее применения к исследуемым явлениям. Сделаны выводы по проектированию процессов больших пластических деформаций, направленных на получение материалов с ультрамелкозернистой (УМЗ) структурой.

Experiments on severe plastic deformations of metals were used to generalize and formulate physical preconditions for modelling the structure evolution of the material. The model is based on interrelating processes of grain refinement and failure which supplement each other. To substantiate hypotheses of the model, physical prerequisites and experimental data are given. The influence of such factors as high hydrostatic pressure and nonmonotonic deformation on the formation of deformation structure of the material has been studied. For materials of high and low stacking fault energy (SFE) the main scenarios of grain refinement have been considered. Relation to the theory of fractals has been revealed and its application to the investigated phenomena has been substantiated. Conclusions have been made on designing the processes of severe plastic deformations to produce materials of ulfrafine-grained (UFG) structure.