Исследование физико-механических характеристик алюминиевых сплавов 1915Т, 1565ч и 6082-Т6 при низких температурах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Алюминиевые сплавы характеризуются отсутствием порога хладноломкости, обладают высокими параметрами прочности и пластичности при низких температурах. Однако нормами не предусмотрено проектирование алюминиевых конструкций, воспринимающих циклические силовые воздействия при пониженных температурах. В связи с этим возникает необходимость изучения свойств и механизмов деформации и разрушения алюминиевых сплавов для оценки возможности их применения в условиях Крайнего Севера, а также для внутренних оболочек изотермических резервуаров.Материалы и методы. Исследованы механические свойства конструкционных алюминиевых сплавов из серии отечественных 1915, 1565ч и зарубежных разработок 6082 (аналог АД35). Испытаны образцы на одноосное растяжение, ударную вязкость, усталостную прочность, определены характеристики статической трещиностойкости. Испытания проведены с использованием машин Instron 8802, Instron 1000HDX, LabTex, маятникового копра Instron 450MPX по соответствующим ГОСТам России.Результаты. Получены экспериментальные зависимости прочностных и упругих (предела прочности, условного предела текучести, модуля упругости), а также деформативных характеристик (относительного удлинения и сужения площади поперечного сечения образцов) исследованных сплавов от температуры испытаний. Показано изменение характера деформирования алюминиевых сплавов при понижении температуры. Приведены результаты сопротивления деформации и разрушению в условиях ударного изгиба и внецентренного растяжения в интервале температур от –104 до +20 °С. Оценена вязкость разрушения (трещиностойкость) по критериям механики разрушения при испытании стандартных образцов с усталостными трещинами. Представлены ограниченные пределы выносливости на базе 2 · 106, 107 циклов исследованных сплавов при положительных и отрицательных температурах.Выводы. Полученные результаты позволяют обоснованно осуществлять выбор материалов, назначать нагрузки при проектировании конструкций из алюминиевых сплавов и оценивать их срок службы.

Об авторах

А. Н. Шувалов

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)

Email: Ashuvalov@mgsu.ru

О. А. Корнев

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)

Email: KornevOA@mgsu.ru
ORCID iD: 0009-0009-5545-5284

В. А. Ермаков

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)

Email: Ermakov@mgsu.ru
ORCID iD: 0000-0002-8862-8139

Список литературы

  1. Ботвина Л.Р. Разрушение: кинетика, механизмы, общие закономерности. М. : Наука, 2008. 333 с.
  2. Махутов Н.А. Конструкционная прочность, ресурс и техногенная безопасность : в 2 ч. Новосибирск : Наука, 2005. 493 с. EDN QMENHR.
  3. Дриц А.М., Овчинников В.В. Сварка алюминиевых сплавов. М. : Руда и металлы, 2020. 476 с.
  4. Патент RU № 2431692. Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из этого сплава / Орыщенко А.С., Осокин Е.П., Барахтина Н.Н., Дриц А.М., Григорян В.А., Соседков С.М., Арцруни А.А., Хромов А.П., Цургозен Л.А.; заявл. № 2010125006/02, 20.10.2011.
  5. Дриц А.М., Соседков С.М., Орыщенко А.С., Осокин Е.П., Барахтина Н.Н. Новый свариваемый сплав системы алюминий–магний для коммерческого транспорта и судостроения // Алюминий 21/Плоский прокат : 1-я Междунар. конф. 2011.
  6. Орыщенко А.С., Осокин Е.П., Барахтина Н.Н., Дриц А.М., Соседков С.М. Алюминиево-магниевый сплав 1565ч для криогенного применения // Цветные металлы. 2012. № 11. С. 84–90. EDN PIQMXF.
  7. Дриц А.М., Овчинников В.В. Свариваемый алюминиевый сплав 1565Ч // Машиностроение и инженерное образование. 2014. № 4 (41). С. 6–12. EDN TGLASZ.
  8. Овчинников В.В. Перспективы развития высокотехнологичных деформируемых алюминиевых сплавов для сварных конструкций. Часть 1 // Машиностроение и инженерное образование. 2017. № 2 (51). С. 24–38. EDN ZBPVBL.
  9. Лукиенко М.И. Исследование прочности и технологичности листовых резервуарных конструкций из алюминиевых сплавов : дис. … канд. техн. наук. М., 1980. 199 с.
  10. Пригожкин М.Д. Сравнение эффективности строительных стальных и алюминиевых сплавов при различных условиях эксплуатации // NovaInfo.Ru. 2014. № 24. С. 20–23. EDN SXFSPF.
  11. Кауфман Дж.Г., Уэндерер Е.Т. Механические свойства при растяжении и чувствительность к надрезу некоторых алюминиевых сплавов серии 7ХХХ при температурах до 4К // Механические свойства конструкционных материалов при низких температурах : сб. науч. тр. Металлургия, 1983. С. 163–175.
  12. Полмеар Я. Легкие сплавы: от традиционных до нанокристаллов. М. : Техносфера, 2008. 463 с. EDN QMZYTD.
  13. Estrin Y., Kubin L.P. Plastic instabilities: phenomenology and theory // Materials Science and Engineering: A. 1991. Vol. 137. Pp. 125–134. doi: 10.1016/0921-5093(91)90326-I
  14. Криштал М.М. Неустойчивость и мезоскопическая неоднородность пластической деформации (аналитический обзор). Часть I. Феноменология зуба текучести и прерывистой текучести // Физическая мезомеханика. 2004. Т. 7. № 5. С. 5–29. doi: 10.24411/1683-805X-2004-00207
  15. Криштал М.М. Неустойчивость и мезоскопическая неоднородность пластической деформации (аналитический обзор). Часть II. Теоретические представления о механизмах неустойчивости пластической деформации // Физическая мезомеханика. 2004. Т. 7. № 5. С. 31–45. doi: 10.24411/1683-805X-2004-00214
  16. Шуклинов А.В., Денисов Е.К., Михлик Д.В., Золотов А.Е., Желтов М.А., Шибков А.А. Переход от устойчивой к скачкообразной деформации, вызванный изменением состава и структуры сплава Al-Mg // Деформация и разрушение материалов. 2008. № 3. С. 30–35. EDN KBYEWN.
  17. Шибков А.А., Мазилкин А.А., Протасова С.Г., Михлик Д.В., Золотов А.Е., Желтов М.А. и др. Влияние выделений вторичной фазы на скачкообразную деформацию алюминиево-магниевого сплава АМг6 // Деформация и разрушение материалов. 2008. № 6. С. 12–17. EDN KBYFBX.
  18. Шибков А.А., Золотов А.Е., Денисов А.А., Гасанов М.Ф., Шибков Е.А., Кочегаров С.С. Динамическая твердость и образование полос Портевена – Ле Шателье при ударном индентировании // Физика твердого тела. 2023. Т. 65. № 4. С. 594–603. doi: 10.21883/FTT.2023.04.55296.23. EDN YEWCHC.
  19. Шибков А.А., Денисов А.А., Желтов М.А., Золотов А.Е., Гасанов М.Ф., Кочегаров С.С. Коррозия и механическая неустойчивость алюминиевых сплавов : монография. Тамбов : Изд-во ТГУ, 2017. 155 с.
  20. Dubey R., Jayaganthan R., Ruan D., Gupta N.K., Jones N., Velmurugan R. Energy absorption and dynamic behaviour of 6xxx series aluminium alloys : a review // International Journal of Impact Engineering. 2023. Vol. 172. P. 104397. doi: 10.1016/j.ijimpeng.2022.104397
  21. Лабур Т.М. Прочность и особенности разрушения сварных соединений высокопрочных алюминиевых сплавов при низкой температуре // Автоматическая сварка. 2011. № 5. С. 18–25.
  22. Клевцов Г.В., Ганеев А.В., Семенова И.П., Валиев Р.З. Особенности ударного разрушения ультрамелкозернистых материалов, полученных при интенсивной пластической деформации // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Физико-математические науки. 2013. № 4–1 (182). С. 182–189. EDN RSZXAV.
  23. Одесский П.Д., Ведяков И.И. Сталь в строительных металлических конструкциях. М. : Металлургиздат, 2018. 906 с. EDN UOIAZL.
  24. Клевцов Г.В., Валиев Р.З., Клевцова Н.А., Семенова И.П., Исламгалиев Р.К., Рааб Г.И. Влияние типа кристаллической решетки на закономерности ударного разрушения материалов в субмикрокристаллическом состоянии // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. 2013. Т. 18. № 4–2. С. 2002–2003. EDN RAISQZ.
  25. Одесский П.Д., Ведяков И.И. Ударная вязкость сталей для металлических конструкций. М. : Интермет Инжиниринг, 2003. 231 с. EDN QMZLLJ.
  26. Зинхем Р.И., Дедрик Дж.X. Разрушение. Том 6. Разрушение металлов / пер. с англ. В.А. Займовский, Д.В. Лаптев ; под ред. М.Л. Бернштейна. М. : Металлургия, 1976. С. 296–369.
  27. Kumar V., Singh I.V., Mishra B.K., Jayaganthan R. Improved fracture toughness of cryorolled and room temperature rolled 6082 Al Alloys // Acta Metallurgica Sinica (English Letters). 2014. Vol. 27. Issue 2. Pp. 359–367. doi: 10.1007/s40195-014-0057-z
  28. Chakraborty P., Tiwari V. Dynamic fracture behaviour of AA7475-T7351 alloy at different strain rates and temperatures // Engineering Fracture Mechanics. 2023. Vol. 279. P. 109065. doi: 10.1016/j.engfracmech.2023.109065
  29. Москвичев В.В., Махутов Н.А., Черняев А.П., Букаемский А.А., Буров А.Е., Зырянов И.А. и др. Трещиностойкость и механические свойства конструкционных материалов технических систем : монография. Новосибирск : ГУП Академический научно-издательский производственно-полиграфический и книгораспространительский центр РАН «Издательство “Наука”». Обособленное подразделение «Сибирская издательская фирма “Наука”», 2002. 334 с. EDN VDPUMN.
  30. Баско Е.М. О ресурсе безопасной эксплуатации изотермических стальных резервуаров для хранения жидкого аммиака // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2006. Т. 72. № 3. С. 51–55. EDN HUMCAD.
  31. Дорошенко Ф.Е. Особенности продления ресурса резервуаров РВСПК 50 000 // Промышленное и гражданское строительство. 2006. № 6. С. 17–18. EDN HUIYSH.
  32. Купреишвили С.М. Механика разрушения вертикальных цилиндрических резервуаров // Промышленное и гражданское строительство. 2004. № 5.С. 40–42. EDN PLFWJH.
  33. Кондрашова О.Г., Назарова М.Н. Причинно-следственный анализ аварий вертикальных стальных резервуаров // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2004. № 2. С. 19. EDN TWVUMF.
  34. Ханухов Х.М., Алипов A.B. Нормативно-техническое и организационное обеспечение безопасной эксплуатации резервуарных конструкций // Предотвращение аварий зданий и сооружений : сб. науч. тр. 2011. № 10. С. 384–422.
  35. Степнов М.Н., Гиацинтов Е.В. Усталость легких конструкционных сплавов. М. : Машиностроение, 1973. 317 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».