Preview

Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsionalʹnye pokrytiya

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ КОЭФФИЦИЕНТОВ МОДЕЛИ ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ ЧАСТИЦ ПОРОШКА СПЛАВА ВТ-22

https://doi.org/10.17073/1997-308X-2018-2-4-12

Полный текст:

Аннотация

Предложен расчетно-экспериментальный способ определения модели среды для описания механических свойств частиц порошка из высокопрочного титанового сплава ВТ-22, полученного распылением плазмой в струе инертного газа. Метод основан на косвенном определении диаграммы деформационного упрочнения σs ~ ε (зависимость сопротивления деформации от степени пластической деформации). Для натурных испытаний подготовлен образец, представляющий шлиф из залитых в специальную смолу частиц порошка. Приведены результаты вдавливания индентора Виккерса в частицы порошка ВТ-22 и данные компьютерного моделирования этого процесса методом конечных элементов. Среднее значение максимальной глубины индентирования составило hmax = 6,56 мкм при наибольшей величине нагружения 2 Н. При компьютерном моделировании для рассматриваемого элемента объема применялась упругопластическая модель материала с нелинейным упрочнением Джонсона–Кука. Для идентификации параметров искомого уравнения предложен алгоритм поиска коэффициентов путем многоступенчатого планирования вычислительного эксперимента. В качестве критериев отбора выбраны оценки максимального совпадения экспериментальных и расчетных данных, в частности по величине максимальной глубины индентирования. В результате исследования из возможной совокупности значений коэффициентов модели материала выбраны наиболее удовлетворяющие условиям поиска. По предложенному алгоритму удалось достичь результата через 4 расчетных цикла. Проведено металлографическое исследование порошка. Установлено, что его частицы имеют грубое внутризеренное строение с преобладанием β-фазы, образованное при плазменном распылении. Вероятно, это привело к снижению сопротивления деформации сплава ВТ-22 в частицах порошка.

Об авторах

Д. И. Крючков
Институт машиноведения (ИМАШ) УрО РАН
Россия

канд. техн. наук, науч. сотрудник лаборатории системного моделирования,

620049 г. Екатеринбург, ул. Комсомольская, 34



А. Г. Залазинский
Институт машиноведения (ИМАШ) УрО РАН
Россия
докт. техн. наук, проф., гл. науч. сотрудник лаборатории системного моделирования


О. В. Романова
Институт металлургии (ИМЕТ) УрО РАН
Россия

инженер лаборатории порошковых, композиционных и наноматериалов,

620016, г. Екатеринбург, ул. Амундсена, 101



А. В. Нестеренко
Институт машиноведения (ИМАШ) УрО РАН
Россия
канд. техн. наук, ст. науч. сотрудник лаборатории микромеханики материалов


Е. О. Смирнова
Институт машиноведения (ИМАШ) УрО РАН
Россия
канд. техн. наук, науч. сотрудник лаборатории микромеханики материалов


Список литературы

1. Кипарисов С.С., Либенсон Г.А. Порошковая металлургия. М.: Металлургия, 1980.

2. Алехин В.П., Булычев С.И. Расчет механических характеристик при испытании на вдавливание с учетом упругих деформаций // Физика и химия обработки материалов. 1978. No. 3. С. 134—138.

3. Bulychev S.I., Alekhin V.P. Method of kinetic hardness and microhardness in testing impression by an indentor // Industrial Laboratory. 1988. Vol. 53. No. 11. P. 1091—1096.

4. Булычев С.И., Алехин В.П. Испытание материалов непрерывным вдавливанием индентора. М.: Машиностроение, 1990.

5. Булычев С.И. О корреляции диаграмм вдавливания и растяжения // Зав. лаборатория. 2001. T. 67. No. 11. C. 33—41.

6. Булычев С.И., Кравченков А.Н. Новые параметры подобия при переходе от диаграмм вдавливания к диаграммам растяжения // Зав. лаборатория. Диагностика материалов. 2014. Т. 80. No. 2. С. 49—54.

7. Федосов С.А., Пешек Л. Определение механических свойств материалов микроиндентированием: Современные зарубежные методики. М.: Физический факультет МГУ, 2004.

8. Федосов С.А. Индентирование материалов // Наноинженерия. 2014. No. 10 (40). С. 35—48.

9. Смирнов С.В., Смирнов В.К., Солошенко А.Н., Швейкин В.П. Определение сопротивления деформации по результатам внедрения конического индентора // Кузн.-штамп. пр-во. 2000. No. 3. С. 3—6.

10. Коновалов Д.А., Смирнов С.В., Коновалов А.В. Определение кривых деформационного упрочнения металлов по результатам вдавливания конических инденторов // Дефектоскопия. 2008. No. 12. С. 55—63.

11. Смирнова Е.О. Определение диаграмм деформационного упрочнения поверхностных слоев метал лических материалов по результатам испытаний на вдавливание и царапание индентора Берковича // Мезо-, нано-, биомеханика и механика природных процессов: Вестник НГУ им. Н.И. Лобачевского. 2011. No. 4 (2). С. 533—534.

12. Васаускас С.С., Жидонис В.Ю. Диаграмма твердости и ее применение для определения характеристики прочности металлов // Зав. лаборатория. 1962. No. 5. С. 605—608.

13. Atkins A.G., Tabor D. Plastic indentation in metals with cones // J. Mech. Phys. Solids. 1965. No. 13. Р. 149—164.

14. Cheng Y.-T., Li Z. Hardness obtained from conical indentation with various cone angles // J. Mater. Res. 2000. Vol. 15. No. 12. Р 2830—2835.

15. Bucaille J.L., Stauss S., Felder E., Michler J. Determination of plastic properties of metals by instrumented indentation using different sharp indenters // Acta Mater. 2003. Vol. 51. P. 1663—1678.

16. Dean J., Clyne T.W. Extraction of plasticity parameters from a single test using a spherical indenter and FEM modelling // Mechanics of Materials. 2017. Vol. 105. P. 112—122. DOI: dx.doi.org/10.1016/j.mechmat.2016.11.014.

17. Olsson E., Larsson P.-L. A numerical analysis of cold powder compaction based on micromechanical experiments // Powder Technology. 2013. No. 243. P. 71—78. DOI: dx. doi.org/10.1016/j.powtec.2013.03.040.

18. Dao M., Chollacoop N., Van Vliet K.J., Venkatesh T.A., Suresh S. Computational modeling of the forward and reverse problems in instrumented sharp indentation // Acta Mater. 2001. Vol. 49. P. 3899—3918.

19. Панин В.Е., Егорушкин В.Е., Панин А.В. Физическая мезомеханика деформируемого твердого тела как многоуровневой системы. 1. Физические основы многоуровневого подхода // Физическая мезомеханика. 2006. Т. 9. No. 3. С. 9—22.

20. Abaqus/CAE User’s Manual (Version 6.10) Hibbitt, Karlsson & Sorensen, Inc. 2009.

21. Wang F., Zhao J., Zhu N., Li Z. A comparative study on Johnson—Cook constitutive modeling for Ti—6Al—4V alloy using automated ball indentation (ABI) technique // J. Alloys and Compnd. 2015. Vol. 633. No. 5. P. 220—228. DOI: dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.01.284.

22. Johnson G.R., Cook W.H. Fracture characteristics of three metals subjected to various strains, strain rates, temperatures and pressures // Eng. Fract. Mech. 1985. Vol. 21. No. 1. P. 31—48.

23. Fujii H. Strengthening of alpha+beta titanium alloys by thermomechanical processing // Mater. Sci. Eng. A. 1998. Vol. 243. No. 1. P. 103—108.

24. Birta A.M., Champagne Jr. V.K., Sisson Jr. R.D., Apeliana D. Microstructural analysis of Ti—6Al—4V powder for cold gas dynamic spray applications // Adv. Powder Technol. 2015. Vol. 26. No. 5. P. 1335—1347.

25. Илларионов А.Г., Попов А.А. Технологические и эксплуатационные свойства титановых сплавов: Учеб. пос. Екатеринбург: УрФУ, 2014.


Для цитирования:


Крючков Д.И., Залазинский А.Г., Романова О.В., Нестеренко А.В., Смирнова Е.О. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ КОЭФФИЦИЕНТОВ МОДЕЛИ ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ ЧАСТИЦ ПОРОШКА СПЛАВА ВТ-22. Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsionalʹnye pokrytiya. 2018;(2):4-12. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2018-2-4-12

For citation:


Kryuchkov D.I., Zalazinskii A.G., Romanova O.V., Nesterenko A.V., Smirnova E.O. DETERMINATION OF PARAMETERS FOR THE PLASTICITY MODEL OF VT-22 ALLOY POWDER PARTICLES. Izvestiya Vuzov. Poroshkovaya Metallurgiya i Funktsional’nye Pokrytiya (Universitiesʹ Proceedings. Powder Metallurgy аnd Functional Coatings). 2018;(2):4-12. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1997-308X-2018-2-4-12

Просмотров: 174


ISSN 1997-308X (Print)
ISSN 2412-8767 (Online)