МНОГОУРОВНЕВАЯ СТАТИСТИЧЕСКАЯ КОНСТИТУТИВНАЯ МОДЕЛЬ НА БАЗЕ КОНТИНУАЛЬНОЙ ДИСЛОКАЦИОННОЙ ДИНАМИКИ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО ОПИСАНИЯ ТРАНСФОРМАЦИИ СТРУКТУРЫ МЕДИ ПРИ РАВНОКАНАЛЬНОМ УГЛОВОМ ПРЕССОВАНИИ

Сведения об авторах

Аннотация

В ходе технологических процессов (ТП) обработки давлением металлов и сплавов, особенно с применением методов интенсивной пластической деформации, происходит изменение их зеренной структуры. При низких гомологических температурах доминирующим процессом перестройки внутренней структуры материала является фрагментация, которая реализуется за счет образования блоков ячеек и постепенной их эволюции в субзерна и новые мелкие зерна за счет разворотов друг относительно друга в ходе деформирования. Развитие вычислительных средств в последние десятилетия позволяет все более эффективно применять для анализа и совершенствования реальных ТП аппарат математического моделирования. При этом для исследования происходящих в ходе ТП изменений внутри материала целесообразно использовать многоуровневые конститутивные модели (КМ), основанные на принципах физической теории пластичности, за счет явного учета в них эволюции внутренней структуры материала и реализующихся механизмов деформирования. В работе предлагается новая многоуровневая статистическая КМ на базе континуальной дислокационной динамики для описания фрагментации зерен металлов с ГЦК-решеткой. Разработанная КМ комплексно описывает процесс фрагментации: учитывает эволюцию плотности статистически накопленных и геометрически необходимых дислокаций, а также её влияние на изменение средних значений углов разориентации, размеров фрагментов и зерен в поликристалле. Верификация результатов моделирования осуществлялась на опытных данных для четырех проходов равноканального углового прессования меди при комнатной температуре по маршруту Вс (с поворотом заготовки). Полученные в КМ результаты предсказания изменения напряженно-деформированного состояния и ключевых параметров структуры (размеров зерен, текстуры, углов разориентации и размеров фрагментов, плотностей дислокаций) находятся в удовлетворительном соответствии с данными экспериментов.

Ключевые слова

многоуровневые статистические конститутивные моделиконтинуальная дислокационная динамикафрагментацияизмельчение зеренРКУПразмер зернаразмер фрагментовстатистически накопленные дислокациигеометрически необходимые дислокацииугол разориентации фрагментов

Литература

  1. 1.Начала металлургии: учебник для вузов / В.И. Коротич [и др.] / под ред. В.И. Коротича. – Екатеринбург: УГТУ, 2000. – 392 с. Scholar
  2. 2.Металлургические технологии / Ю.Н. Симонов [и др.]. – Пермь: Издательство ПНИПУ, 2012. – 293 с. Scholar
  3. 3.Langdon, T.G. Twenty-five years of ultrafine-grained materials: Achieving exceptional properties through grain refinement / T.G. Langdon // Acta Materialia. – 2013. – Vol. 62, no. 19. – P. 7035–7059. DOI: 10.1016/j.actamat.2013.08.018 Scholar
  4. 4.Nanomaterials by severe plastic deformation: review of historical developments and recent advances / K. Edalati [et al.] // Materials Research Letters. – 2022. – Vol. 10, no. 4. – P. 163–256. DOI: 10.1080/21663831.2022.2029779 Scholar
  5. 5.Ultrafine-Grained Materials / R.Z. Valiev [et al.]. – Cham: Springer International Publishing, 2024. – 177 p. DOI: 10.1007/978-3-031-31729-3 Scholar
  6. 6.Plastic working of metals by simple shear / V.M. Segal [et al.] // Russian metallurgy (Metally). – 1981. – Vol. 1. – P. 99–105. Scholar
  7. 7.Valiev, R.Z. Principles of equal-channel angular pressing as a processing tool for grain refinement / R.Z. Valiev, T.G. Langdon // Progress in Materials Science. – 2006. – Vol. 51. – P. 881–981. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2006.02.003 Scholar
  8. 8.Zhilyaev, A.P. Using high-pressure torsion for metal processing: Fundamentals and applications / A.P. Zhilyaev, T.G. Langdon // Progress in Materials Science. – 2008. – Vol. 53. – P. 893–979. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2008.03.002 Scholar
  9. 9.Edalati, K. A Review on High-Pressure Torsion (HPT) from 1935 to 1988 / K. Edalati, Z. Horita // Materials Science & Engineering A. – 2016. – Vol. 652. – P. 325–352. DOI: 10.1016/j.msea.2015.11.074. Scholar
  10. 10.Salishchev, G.A. Formation of submicrocrystalline structure in the titanium alloy VT8 and its influence on mechanical properties / G.A. Salishchev, O.R. Valiakhmetov, R.M. Galeyev // Journal of materials science. – 1993. – Vol. 28. – P. 2898–2902. DOI: 10.1007/BF00354692 Scholar

Другие статьи выпуска

Весь выпуск (№ 4, 2025)
Скачать PDF

Информация о статье

Опубликована
08.12.2025
В выпуске
08.12.2025
Выпуск
№ 4 (2025)
Поделиться