RU2639278C2

RU2639278C2 - Method of plastic deformation of metals and alloys

Info

Publication number: RU2639278C2
Application number: RU2016101208A
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Плотников; Сергей Викторович Макаров
Priority date: 2016-01-15
Filing date: 2016-01-15
Publication date: 2017-12-20
Also published as: RU2016101208A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: method of plastic deformation of aluminium and its alloys involves mechanical loading at high temperature and ultrasonic action, the ultrasonic action is carried out in the form of a wave pack synchronously with natural deformation jump at equal duration of ultrasonic oscillation pack and natural deformation jump.

EFFECT: increased capacity of metal plasticity.

2 tbl, 6 dwg, 4 ex

Description

Изобретение относится к области пластической обработки металлов и может быть использовано в различных областях промышленности и науки для глубокого формования металлических материалов.The invention relates to the field of plastic processing of metals and can be used in various fields of industry and science for deep molding of metallic materials.

Известен акустопластический эффект [Blaha, В. Langeneckei // Naturwiss. Rundsch. - 1955. - 42. - Н. 20. - S. 556], заключающийся в повышении пластичности материалов под действием ультразвука, экспериментально обнаруженный на ультразвуковых частотах Блаха и Ланженекером [1] и представляющий собой скачкообразное снижение напряжения однонаправленной деформации кристалла при наложении на него знакопеременных деформаций.Known acoustoplastic effect [Blaha, B. Langeneckei // Naturwiss. Rundsch. - 1955. - 42. - N. 20. - S. 556], which consists in increasing the ductility of materials under the action of ultrasound, experimentally detected at the ultrasonic frequencies by Blach and Langezenecker [1] and representing an abrupt decrease in the stress of unidirectional deformation of a crystal when superimposed on it alternating deformations.

Акустопластический эффект наблюдается в широком диапазоне частот от единиц герц до мегагерц, но наиболее широкое применение он нашел в диапазоне 15-40 кГц. Акустопластический эффект, реализуемый при одновременном воздействии ультразвука и статического нагружения, есть результат суммирования статических напряжений и динамических напряжений ультразвуковой волны. При размещении образца в узле стоячей волны увеличивается скорость ползучести в меди при воздействии продольной стоячей волной частотой 20 кГц. Эффект наблюдают в пучности, сформированной в образце стоячей волны. В технологических процессах при прокатке амплитуда динамических напряжений лежит в диапазоне 10-10⁸ Па. Ввод ультразвука в образец для формирования стоячей волны осуществляется через волновод в виде концентратора ультразвука, объединенного с ультразвуковым преобразователем. При одновременном воздействии ультразвуковых колебаний частотой 20 кГц и статических нагрузок в медном образце существенно возрастает плотность вакансий (10²⁰ вакансий/с при амплитуде колебаний 1 мкм). При длительном воздействии ультразвука наблюдается разрушение образцов, обусловленное интенсивным порообразованием по границам зерен.The acoustoplastic effect is observed in a wide range of frequencies from units of hertz to megahertz, but he found the most widespread application in the range of 15-40 kHz. The acoustoplastic effect, which is realized under the simultaneous action of ultrasound and static loading, is the result of the summation of static stresses and dynamic stresses of an ultrasonic wave. When a sample is placed in a node of a standing wave, the creep rate in copper increases when exposed to a longitudinal standing wave with a frequency of 20 kHz. The effect is observed at an antinode formed in a standing wave sample. In technological processes during rolling, the amplitude of dynamic stresses lies in the range of 10-10 ⁸ Pa. The ultrasound is introduced into the sample to form a standing wave through a waveguide in the form of an ultrasound concentrator combined with an ultrasonic transducer. With the simultaneous action of ultrasonic vibrations with a frequency of 20 kHz and static loads in a copper sample, the density of vacancies increases significantly (10 ²⁰ vacancies / s with an oscillation amplitude of 1 μm). With prolonged exposure to ultrasound, destruction of the samples is observed due to intense pore formation along the grain boundaries.

Недостатки: эффект охрупчивания и разрушения как негативное проявление длительного ультразвукового воздействия на деформируемый материал, фактически ограничивает использование ультразвука на практике.Disadvantages: the effect of embrittlement and destruction as a negative manifestation of a prolonged ultrasonic effect on the deformable material, in fact, limits the use of ultrasound in practice.

Известен способ пластической деформации металлов и устройство для его осуществления [Делюсто Лев Георгиевич. Патент РФ №2310526 от 20.11.2007] - прототип. Способ включает обработку деформируемого металла в ходе прокатки ультразвуком частотой до 5 МГц и магнитным полем с индукцией 70 Тл. Повышение пластичности деформируемого металла происходит за счет снижения количества дефектов в металле в ходе непрерывного ультразвукового и магнитного воздействия, причем источником магнитного поля могут быть использованы электромагниты или постоянные магниты.A known method of plastic deformation of metals and a device for its implementation [Delusto Lev Georgievich. RF patent No. 2310526 from 11/20/2007] - a prototype. The method includes processing a deformable metal during rolling by ultrasound with a frequency of up to 5 MHz and a magnetic field with an induction of 70 T. An increase in the ductility of a deformable metal occurs due to a decrease in the number of defects in the metal during continuous ultrasonic and magnetic exposure, and electromagnets or permanent magnets can be used as a source of magnetic field.

Недостатки: результат снижения дефектов структуры деформируемого прокаткой металла, противоречит физике пластичности материалов, согласно которой пластическое поведение металлов осуществляется за счет скольжения дислокаций - линейных дефектов кристаллической решетки.Disadvantages: the result of reducing structural defects in the metal being deformed by rolling contradicts the physics of plasticity of materials, according to which the plastic behavior of metals is due to the sliding of dislocations — linear defects of the crystal lattice.

Задача изобретения - повышение ресурса пластичности металла при одновременном воздействии механического напряжения, температуры и ультразвуковых колебаний при пластическом деформировании.The objective of the invention is to increase the resource of plasticity of a metal while being exposed to mechanical stress, temperature and ultrasonic vibrations during plastic deformation.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Способ пластической деформации металлов и сплавов в условиях механического нагружения, воздействия температуры и ультразвукового воздействия заключается в том, что ультразвуковое воздействие осуществляют синхронно с деформационными скачками, где длительность пакета ультразвуковых колебаний равна длительности деформационного скачка.The method of plastic deformation of metals and alloys under mechanical loading, temperature and ultrasonic exposure is that the ultrasonic effect is carried out synchronously with the deformation jumps, where the duration of the package of ultrasonic vibrations is equal to the duration of the deformation jump.

Поставленная задача достигается тем, что в ходе совместного воздействия на металл или сплав механического нагружения и температуры ультразвуковое воздействие осуществляется в виде волновых пакетов в определенные моменты времени, когда в деформируемом металле структурное состояние кристаллической среды переходит в слабоустойчивое, макроскопически характеризуемое как деформационный скачок. Синхронизация ультразвукового воздействия и деформационного скачка осуществляется синхроимпульсом, формируемым компьютером в ответ на единичный высокоамплитудный сигнал акустической эмиссии, сопровождающий скачкообразный деформационный акт в металле или сплаве.The task is achieved by the fact that during the joint action of mechanical loading and temperature on the metal or alloy, the ultrasonic effect is carried out in the form of wave packets at certain points in time, when the structural state of the crystalline medium transforms into a weakly stable, macroscopically characterized as a deformation jump in a deformable metal. The synchronization of the ultrasonic action and the deformation shock is carried out by a sync pulse generated by a computer in response to a single high-amplitude acoustic emission signal accompanying a discontinuous deformation act in a metal or alloy.

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

1. Готовят металлические образцы в виде стержня, выполняющего роль волновода для передачи потока сигналов акустической эмиссии к пьзопреобразователю, с участком локализации деформации, которые будут подвергнуты высокотемпературному деформированию (растяжению, сдвигу и др.).1. Prepare metal samples in the form of a rod that acts as a waveguide for transmitting a flow of acoustic emission signals to a piezoelectric transducer, with a strain localization section that will be subjected to high-temperature deformation (tension, shear, etc.).

2. Размещают образцы для высокотемпературного механического и ультразвукового воздействия, нагружают, нагревают, регистрируя прирост деформации и акустическую эмиссию2. Place samples for high-temperature mechanical and ultrasonic exposure, load, heat, registering strain growth and acoustic emission

3. В момент деформационного скачка компьютер фиксирует высокоамплитудный импульс акустической эмиссии и формирует синхроимпульс определенной амплитуды и длительности, который осуществляет запуск ультразвукового генератора и осуществляет ввод в деформируемый образец ультразвукового волнового пакета длительностью, равной длительности деформационного скачка.3. At the time of the deformation shock, the computer captures a high-amplitude pulse of acoustic emission and generates a sync pulse of a certain amplitude and duration, which starts the ultrasonic generator and introduces into the deformable sample an ultrasonic wave packet with a duration equal to the duration of the deformation shock.

4. Ультразвуковой пакет вводится в деформируемый образец с помощью волновода, объединенного с концентратором ультразвука магнитострикционного преобразователя.4. An ultrasonic packet is introduced into a deformable sample using a waveguide combined with an ultrasound concentrator of a magnetostrictive transducer.

Воздействие ультразвуком в момент естественного деформационного скачка, подготовленного воздействием механического напряжения и температуры, совместное действие которых переводит структуру материала в состояние аномальной пластичности, увеличивает ресурс аномальной пластичности деформируемого металла.Ultrasonic exposure at the moment of a natural deformation shock prepared by the action of mechanical stress and temperature, the combined action of which transfers the material structure to a state of abnormal plasticity, increases the resource of anomalous plasticity of the deformed metal.

Примеры конкретного исполненияExamples of specific performance

Пример 1Example 1

Металлический образец из алюминия 1 в виде стержня, соединенный с волноводом акустической эмиссии, помещают в устройство для термического и механического воздействия, фиг. 1. Образец 1 закрепляют в неподвижном захвате 2, нагружают с помощью подвижного захвата 3, нагревают элементом 4 и измеряют прирост деформации с помощью измерителя деформации, совмещенного с подвижным захватом 3. При одновременном воздействии механического нагружения и нагрева образца 1 происходит пластическое деформирование металла, сопровождающееся акустической эмиссией. Данные об акустической эмиссии в виде электрических сигналов, полученные с помощью пьезопреобразователя 5, по каналу I поступают на аналого-цифровой преобразователь 6 и компьютер 7. По каналам II, III соответственно поступают данные о температуре и деформации также на аналого-цифровой преобразователь 6 и компьютер 7 для обработки и анализа данных.A metal sample of aluminum 1 in the form of a rod connected to an acoustic emission waveguide is placed in a device for thermal and mechanical action, FIG. 1. Sample 1 is fixed in a fixed grip 2, loaded with a movable grip 3, heated by an element 4 and the strain growth is measured using a strain gauge combined with a movable grip 3. Under the influence of mechanical loading and heating of sample 1, plastic deformation of the metal occurs, accompanied by acoustic emission. Data on acoustic emission in the form of electrical signals obtained using a piezoelectric transducer 5 is transmitted via channel I to an analog-to-digital converter 6 and computer 7. Channels II and III respectively receive temperature and strain data also to an analog-to-digital converter 6 and a computer 7 for data processing and analysis.

При механическом напряжении 12 МПа, что ниже 0,5 предела текучести, и нагреве от комнатной температуры и до 650°С характер накопления деформации в алюминии монотонный (фиг. 2в). Монотонному накоплению деформации соответствует монотонный рост среднеквадратичного напряжения акустической эмиссии (фиг. 2б) при увеличении температуры образца. Начало накопления деформации 200°С (фиг. 2а) лежит в низкотемпературной области (0,3Т_пл) и заканчивается при температуре 650°С.At a mechanical stress of 12 MPa, which is below 0.5 yield strength, and heating from room temperature to 650 ° C, the nature of the accumulation of deformation in aluminum is monotonous (Fig. 2c). Monotonic deformation accumulation corresponds to a monotonic increase in the rms stress of acoustic emission (Fig. 2b) with increasing sample temperature. The beginning of the accumulation of deformation of 200 ° C (Fig. 2A) lies in the low-temperature region (0.3T _pl ) and ends at a temperature of 650 ° C.

При возрастании механического напряжения в цикле до значений вблизи предела текучести (30 МПа) характер накопления деформации меняется. В высокотемпературной области наблюдаются деформационные скачки (фиг. 3в).As the mechanical stress in the cycle increases to values near the yield strength (30 MPa), the character of strain accumulation changes. In the high-temperature region, deformation jumps are observed (Fig. 3c).

Скачкам деформации соответствуют высокоамплитудные импульсы среднеквадратичного напряжения акустической эмиссии (фиг. 3б). Монотонная область накопления деформации лежит в интервале температур (фиг. 3а) 150-600°С. Область скачкообразного накопления деформации лежит в температурном интервале 600-650°C. Величина общей накопленной деформации за цикл составила 1,8%, а общая величина деформационных скачков - 1,0%. В данном интервале нагрузок величина скачков увеличивается с ростом напряжения, а сами скачки смещаются в область высоких температур.The deformation jumps correspond to high-amplitude pulses of the rms voltage of acoustic emission (Fig. 3b). The monotonic region of strain accumulation lies in the temperature range (Fig. 3a) of 150-600 ° C. The region of abrupt accumulation of deformation lies in the temperature range of 600–650 ° C. The total accumulated deformation per cycle was 1.8%, and the total value of deformation jumps was 1.0%. In this load range, the magnitude of the jumps increases with increasing voltage, and the jumps themselves are shifted to the high temperature region.

Таким образом, накопление деформации в этом интервале напряжений является квазипериодическим (монотонно - скачкообразным) процессом, а общее накопление деформации осуществляется за счет деформационных скачков.Thus, the accumulation of deformation in this stress interval is a quasiperiodic (monotonously - spasmodic) process, and the total accumulation of deformation is due to deformation jumps.

Пример 2Example 2

Рассмотрим деформационное поведение образцов из алюминиево-магниевого сплава АМг6 на установке как в примере 1 в ходе нагружения при температуре 200°С. Как следует из приведенных на фиг. 4 данных, фактически монотонное и скачкообразное накопление деформации совпадают. Следует заметить, что монотонный прирост деформации до первого скачка составил примерно 2%. Как и в предыдущем примере деформационные скачки сопровождаются высокоамплитудными сигналами акустической эмиссии. Отметим, что в основном весь прирост деформации величиной около 18% осуществлен за счет макроскопических деформационных скачков.Consider the deformation behavior of samples of aluminum-magnesium alloy AMg6 on the installation as in example 1 during loading at a temperature of 200 ° C. As follows from FIG. 4 data, in fact, monotonic and spasmodic accumulation of deformation coincide. It should be noted that the monotonic increase in strain before the first jump was approximately 2%. As in the previous example, deformation jumps are accompanied by high-amplitude acoustic emission signals. It should be noted that basically the entire increase in deformation of about 18% was achieved due to macroscopic deformation jumps.

Накопление деформации за счет макроскопических деформационных скачков, сопровождаемых единичными импульсами акустической эмиссии, является общим свойством всех пластически деформируемым металлов и сплавов. То есть при совместном действии механических напряжений и тепла (тепловых флуктуаций) естественным и типичным является эффект скачкообразной деформации, вносящий основной вклад в накопление деформации.The accumulation of deformation due to macroscopic deformation jumps, accompanied by single pulses of acoustic emission, is a common property of all plastically deformable metals and alloys. That is, under the combined action of mechanical stresses and heat (thermal fluctuations), the effect of spasmodic deformation, which makes the main contribution to the accumulation of deformation, is natural and typical.

Пример 3Example 3

При промежуточном значении механического напряжения величиной 25 МПа на установке как в примере 1 характер накопления деформации в образце из алюминия имеет выраженный квазипериодический характер, когда макроскопические деформационные скачки с некоторой периодичностью перемежаются монотонными участками накопления деформации.At an intermediate value of mechanical stress of 25 MPa at the installation as in example 1, the character of strain accumulation in an aluminum sample has a pronounced quasiperiodic character, when macroscopic strain jumps are alternated with monotonous sections of strain accumulation with a certain periodicity.

На фиг. 5 показан характер накопления деформации в алюминии при нагрузке 25 МПа и нагреве до 650°С. Из этих данных следует, что по мере повышения температуры амплитуда деформационных скачков возрастала от 0,25% до 1,0%, а длительность монотонных участков уменьшалась от 100 с до 25 с.In FIG. Figure 5 shows the nature of the accumulation of deformation in aluminum at a load of 25 MPa and heating to 650 ° C. From these data it follows that with increasing temperature, the amplitude of the strain jumps increased from 0.25% to 1.0%, and the duration of the monotonous sections decreased from 100 s to 25 s.

Так же как и в примере 1 и 2, монотонному и скачкообразному характеру накопления деформации соответствует монотонный и импульсный характер акустической эмиссии, а скачкам деформации - единичные импульсы. Следует отметить, что амплитуда среднеквадратичного напряжения импульса акустической эмиссии тем выше, чем выше величина деформационного скачка. Как следует из приведенных данных амплитуда импульса возрастала от 0,4 В до 1,5 В, что коррелирует с возрастанием величины деформационных скачков от 0,25% до 1,0%.As in examples 1 and 2, the monotonic and spasmodic character of deformation accumulation corresponds to the monotonous and pulsed nature of acoustic emission, and single impulses correspond to deformation jumps. It should be noted that the amplitude of the rms voltage of the acoustic emission pulse is higher, the higher the value of the deformation jump. As follows from the above data, the pulse amplitude increased from 0.4 V to 1.5 V, which correlates with an increase in the magnitude of deformation jumps from 0.25% to 1.0%.

В этом цикле величина деформации, накопленной монотонным путем, составила 0,25, а величина деформации, накопленной за счет деформационных скачков, - 2,5%.In this cycle, the strain accumulated in a monotonic manner was 0.25, and the strain accumulated due to deformation jumps was 2.5%.

Таким образом, основной вклад в накопление деформации, на порядок превышающий вклад монотонной деформации, осуществляется за счет деформационных скачков.Thus, the main contribution to the accumulation of deformation, an order of magnitude greater than the contribution of monotonic deformation, is due to deformation jumps.

Обобщенные данные по накоплению деформации и акустической эмиссии в алюминии представлены в таблице 1.Summarized data on the accumulation of deformation and acoustic emission in aluminum are presented in table 1.

Переход от монотонного накопления деформации к скачкообразной деформации сопровождается трансформированием монотонной акустической эмиссии в единичные акустические сигналы большой амплитуды, коррелирующиеся деформационными скачками. Во всем диапазоне нагрузок накопление деформации за счет деформационных скачков значительно превосходит вклад за счет монотонной деформации.The transition from monotonic accumulation of deformation to spasmodic deformation is accompanied by the transformation of monotonous acoustic emission into single acoustic signals of large amplitude correlated with deformation jumps. Over the entire load range, the accumulation of deformation due to deformation jumps significantly exceeds the contribution due to monotonic deformation.

Таким образом, приведенные данные свидетельствуют о том, что накопление деформации в условиях термического воздействия и статического механического напряжения выше 0,5 предела текучести осуществляется преимущественно скачкообразным путем. Такое состояние структуры материала в условиях действия механической нагрузки и температуры является естественным структурным состоянием деформируемого металла при высоких температурах, представляющего собой последовательность процессов разупрочнения и упрочнения. Разупрочнение деформируемого металла сопровождается аномально высокой пластичностью, реализуемой в условиях действия нагрузки и температуры в виде деформационного скачка.Thus, the data presented indicate that the accumulation of deformation under thermal stress and static mechanical stress above 0.5 yield strength is carried out mainly in an abrupt manner. This state of the structure of the material under mechanical stress and temperature is the natural structural state of the deformable metal at high temperatures, which is a sequence of softening and hardening processes. The softening of the wrought metal is accompanied by an anomalously high ductility, which is realized under the action of the load and temperature in the form of a deformation jump.

Деформационные скачки сопровождаются единичными высокоамплитудными импульсами акустической эмиссии. Исходя из характера акустической эмиссии, коррелирующей с накоплением деформации (монотонному характеру накопления деформации соответствует монотонная низкоамплитудная акустическая эмиссия, скачкообразному накоплению - высокоамплитудные импульсы), высокоамплитудные сигналы акустической эмиссии используются для повышения ресурса пластичности путем синхронизации деформационного скачка и ультразвукового воздействия, что позволяет в момент естественного деформационного скачка суммировать статические механические напряжения и динамические напряжения ультразвуковой волны.Deformation jumps are accompanied by single high-amplitude pulses of acoustic emission. Based on the nature of acoustic emission correlating with strain accumulation (monotonic low-amplitude acoustic emission corresponds to monotonic deformation accumulation, high-amplitude pulses correspond to jump-like accumulation), high-amplitude acoustic emission signals are used to increase the plasticity resource by synchronizing the strain jump and ultrasonic action, which allows at the moment of natural strain jump summarize the static mechanical stresses and di Namic stresses of the ultrasonic wave.

Пример 4Example 4

Согласно примерам 1, 2 и 3 монотонному характеру накопления деформации соответствует монотонная низкоамплитудная акустическая эмиссия, а скачкообразному накоплению - высокоамплитудные импульсы, рассмотрим схему активизации пластичности в ходе накопления деформации, используя высокоамплитудные сигналы акустической эмиссии для управления деформированием металлических материалов путем активизации деформационных скачков.According to examples 1, 2, and 3, the monotonic character of deformation accumulation corresponds to monotonic low-amplitude acoustic emission, and high-amplitude pulses corresponds to jump-like accumulation, we consider the scheme of plasticity activation during deformation accumulation, using high-amplitude acoustic emission signals to control the deformation of metallic materials by activating deformation jumps.

Активацию процесса накопления деформации осуществляют за счет формирования в деформируемом объекте ультразвукового поля стоячих волн. Как известно (аналог), типичным проявлением акустико-пластического эффекта является скачкообразное снижение механического напряжения в деформируемом образце. Скачкообразное снижение механического напряжения свидетельствует о том, что деформируемый металл в ультразвуковом поле перешел в состояние аномальной пластичности. Рассмотрим аналоги и прототип. При длительном облучении ультразвуком в поликристаллическом алюминии появляется большое количество призматических петель дислокаций, возникающих, как правило, при конденсации избыточных вакансий. При одновременном воздействии ультразвуковых колебаний частотой 20 кГц и статических нагрузок и температуры в образце возрастает скорость установившейся ползучести. Однако высокая плотность вакансий (10²⁰ вакансий/с при амплитуде колебаний 1 мкм) приводит к разрушению материала. Разрушение образцов обусловлено интенсивным порообразованием по границам зерен.The activation of the process of accumulation of deformation is carried out due to the formation of an ultrasonic field of standing waves in the deformable object. As is known (analogue), a typical manifestation of the acousto-plastic effect is an abrupt decrease in mechanical stress in a deformed sample. A spasmodic decrease in mechanical stress indicates that the deformable metal in the ultrasonic field has passed into the state of abnormal plasticity. Consider analogues and prototype. During prolonged ultrasonic irradiation in polycrystalline aluminum, a large number of prismatic dislocation loops appear, which arise, as a rule, during the condensation of excess vacancies. With the simultaneous action of ultrasonic vibrations with a frequency of 20 kHz and static loads and temperature in the sample, the rate of steady creep increases. However, a high density of vacancies (10 ²⁰ vacancies / s with an oscillation amplitude of 1 μm) leads to the destruction of the material. The destruction of the samples is due to intense pore formation along the grain boundaries.

Таким образом, длительное ультразвуковое воздействие приводит к охрупчиванию материала и его разрушению в связи с накоплением избыточной концентрации вакансий и их конденсацией в виде макроскопических пор преимущественно по границам зерен. Отсюда следует вывод, что ультразвуковое воздействие при одновременном механическом нагружении и при высоких температурах необходимо ограничить во времени.Thus, prolonged ultrasonic exposure leads to embrittlement of the material and its destruction due to the accumulation of an excessive concentration of vacancies and their condensation in the form of macroscopic pores mainly along grain boundaries. It follows from this that ultrasonic action with simultaneous mechanical loading and at high temperatures must be limited in time.

Как следует из примеров 1, 2 и 3, это время «ультразвукового молчания» равно периоду квазипериодического процесса скачкообразного и монотонного накопления деформации, точнее времени протекания монотонного накопления деформации, разделяющего два смежных деформационных скачка. Именно деформационный скачок характеризует естественную аномальную пластичность деформируемого материала в условиях механического нагружения и действия высоких температур.As follows from examples 1, 2, and 3, this time of “ultrasonic silence” is equal to the period of the quasiperiodic process of spasmodic and monotonous accumulation of strain, more precisely, the time it takes for the monotonous accumulation of strain to separate two adjacent strain jumps. It is the deformation jump that characterizes the natural anomalous plasticity of the deformable material under mechanical loading and high temperatures.

В табл. 2 приведены данные по временным интервалам, разделяющим соседние деформационные скачки на фиг. 4.In the table. 2 shows data on time intervals dividing adjacent deformation jumps in FIG. four.

Если в момент естественного деформационного скачка (деформационный скачок, активируемый совместным действием механических напряжений и тепловых флуктуаций в образце при высоких температурах) воздействуют ультразвуковой энергией (колебательной энергией), то аномальная пластичность дополнительно возрастет в связи с суммированием естественной пластичности и пластичности, добавленной ультразвуком. Не исключено, что аномальная пластичность приобретет глобальный характер, то есть охватит весь макроскопический объем деформируемого материала и все макроскопическое время процесса деформирования материала.If at the moment of the natural deformation shock (the deformation shock activated by the combined action of mechanical stresses and thermal fluctuations in the sample at high temperatures) is affected by ultrasonic energy (vibrational energy), then the anomalous plasticity will increase further due to the summation of the natural plasticity and plasticity added by ultrasound. It is possible that the anomalous plasticity will become global, that is, it will cover the entire macroscopic volume of the material being deformed and all the macroscopic time of the material deformation process.

На фиг. 6 представлена схема установки по синхронизации процесса ультразвукового воздействия и деформационного скачка в образце из алюминия в условиях механического нагружения и действия высоких температур. Высокоамплитудный импульс акустической эмиссии, распространяясь от образца из алюминия по волноводу 1, преобразуется в электрический сигнал с помощью пьезопреобразователя 5, усиливается и поступает по каналу I в аналого-цифровой преобразователь 9 и обрабатывается компьютером 10, формирующим синхроимпульс. Туда же (компьютер 10) по каналам II, III поступает информация о температуре и деформации.In FIG. Figure 6 shows the installation diagram for synchronizing the process of ultrasonic action and a strain jump in a sample of aluminum under conditions of mechanical loading and high temperatures. A high-amplitude pulse of acoustic emission, propagating from an aluminum sample through a waveguide 1, is converted into an electrical signal using a piezoelectric transducer 5, amplified and fed through channel I to an analog-to-digital transducer 9, and processed by a computer 10 that forms a clock pulse. There (computer 10), information on temperature and deformation is received through channels II and III.

Синхроимпульс, формируемый компьютером в ответ на импульс акустической эмиссии, по каналу IV запускает генератор ультразвуковых колебаний 8, который продуцирует ультразвуковой волновой пакет ровно столько времени, сколько длится деформационный скачок.A sync pulse generated by a computer in response to a pulse of acoustic emission through channel IV triggers an ultrasonic oscillation generator 8, which produces an ultrasonic wave packet exactly as long as the deformation jump lasts.

Результат: Поставленная задача достигается тем, что в ходе совместного воздействия на металл или сплав механического нагружения и температуры ультразвуковое воздействие осуществляется в виде волновых пакетов в определенные моменты времени, когда в деформируемом металле структурное состояние кристаллической среды переходит в слабоустойчивое, макроскопически характеризуемое как деформационный скачок.Result: The task is achieved by the fact that during the combined action of mechanical loading and temperature on a metal or alloy, the ultrasonic effect is carried out in the form of wave packets at certain points in time when the structural state of the crystalline medium transforms into a weakly stable macroscopically characterized as a deformation jump in a deformable metal.

Характер накопления деформации и среднеквадратичное напряжение акустической эмиссии в алюминии в неизотермических циклах. Деформация кручением.The nature of the accumulation of deformation and the rms stress of acoustic emission in aluminum in non-isothermal cycles. Torsional deformation.

Временные характеристики квазиперодического скачкообразного и монотонного процесса накопления деформации.Temporal characteristics of a quasiperiodic spasmodic and monotonous process of strain accumulation.

Claims

The method of plastic deformation of aluminum and its alloys, including mechanical loading at high temperature and ultrasonic treatment, characterized in that the ultrasonic treatment is carried out in the form of a wave packet synchronously with the natural deformation shock at equal durations of the ultrasonic vibration packet and the natural deformation shock.