ОПИСАНИЕ ДЕФОРМИРОВАНИЯ БИКРИСТАЛЛА АЛЮМИНИЯ С РЕАЛИЗАЦИЕЙ ЗЕРНОГРАНИЧНОГО СКОЛЬЖЕНИЯ В РАМКАХ МНОГОУРОВНЕВОЙ КОНСТИТУТИВНОЙ МОДЕЛИ С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ ЛЕГИРУЮЩИХ ДОБАВОК

Сведения об авторах
  • Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Российская Федерация
  • Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Российская Федерация
  • Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Российская Федерация

Аннотация

Современное проектирование технологических процессов изготовления и термомеханической обработки ответственных промышленных изделий требует высокой точности – вследствие необходимости обеспечения функциональности получаемого изделия в широкодиапазонных и/или экстремальных условиях. При этом одним из важнейших факторов является то, что внутренняя структура материалов оказывает существенное влияние на механические и эксплуатационные характеристики изготовленных из них деталей и конструкций, поэтому при проектировании необходимо учитывать ее изменение в ходе технологических процессов. Одну из ключевых ролей при трансформации структуры материала играют границы зерен и интерметаллидные частицы – последние образуются за счет введения в основной металл легирующих элементов, имеют различные размеры, долю и распределение в материале. Сложные закономерности взаимодействия границ и частиц с носителями различных механизмов деформирования, в частности, внутризеренного дислокационного скольжения, зернограничного скольжения, в зависимости от температурно-скоростных условий и структуры материала могут приводить к различным сценариям. Поэтому для моделирования и оптимизации комплексных многостадийных процессов термомеханической обработки и изготовления изделий необходимо явным образом учитывать обозначенные механизмы и характеристики структуры. В статье предлагается формулировка модифицированной статистической трехуровневой конститутивной модели на основе физической теории упруговязкопластичности с учетом внутризеренного дислокационного скольжения, зернограничного скольжения и влияния интерметаллидных частиц различного типа. В соотношениях для описания действия механизмов деформирования учитываются такие характеристики частиц, как размер, объемная доля и модуль сдвига. Полученные результаты численных экспериментов для бикристалла алюминия без и с учетом частиц вторичных фаз показывают значимое влияние последних на процесс деформирования.

Ключевые слова

многоуровневые конститутивные моделиэволюция структуры материалазернограничное скольжениевнутризеренное дислокационное скольжениеинтерметаллидные частицы

Литература

  1. 1.Zhou B., Zhang S. The advancement of 7XXX series aluminum alloys for aircraft structures: a review // Metals. – 2021. – 11, 718. – 29 p. Doi:10.3390/met11050718 Scholar
  2. 2.Atxaga G., Arroyo A., Canflanca B. Hot stamping of aerospace aluminium alloys: automotive technologies for the aeronautics industry // Journal of Manufacturing Processes. – 2022. – V.81. – Pp. 817–827. Doi:10.1016/j.jmapro.2022.07.032 Scholar
  3. 3.Development and applications of aluminum alloys for aerospace industry / S. Li [et al.] // Journal of Materials Research and Technology. – 2023. – V.27. – Pp. 944–983. Doi:10.1016/j.jmrt.2023.09.274 Scholar
  4. 4.Silvayeh Z., Brillinger M., Domitner J. Deformation behavior of aluminum alloy rivets for aerospace applications // Journal of Materials Research and Technology. – 2024. – V.33. – Pp. 3482–3491. Doi:10.1016/j.jmrt.2024.09.259 Scholar
  5. 5.A review of research on aluminum alloy materials in structural engineering / X. You. [et al.] // Developments in the Built Environment. – 2024. – V.17. – 100319. Doi:10.1016/j.dibe.2023.100319 Scholar
  6. 6.Zhang W., He H., Yi Y., Huang S. Influence of thermomechanical processing on coarse particles, grain structure, and mechanical properties of Al–Cu alloy rings // Journal of materials research and technology. – 2023. – V.22. – Pp. 1136–1150. Doi:10.1016/j.jmrt.2022.11.171 Scholar
  7. 7.Chaubey N., Kumar N. Effect of thermomechanical processing on mechanical properties and microstructural evolution of Al-Mg-Zn alloy // Materials Today Communications. – 2024. – V.40. – 109426. Doi:10.1016/j.mtcomm.2024.109426 Scholar
  8. 8.Severe plastic deformation for producing superfunctional ultrafinegrained and heterostructured materials: an interdisciplinary review / K. Edalati [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. – 2024. – V.1002. – 174667. Doi:10.1016/j.jallcom.2024.174667 Scholar
  9. 9.Structure refinement and performance balance of high-strength aluminum alloys using an improved thermomechanical treatment process / D. Wang [et al.] // Materials Science and Engineering: A. – 2024. – V.904. – 146675. Doi:10.1016/j.msea.2024.146675 Scholar
  10. 10.Шарифуллина Э.Р., Швейкин А.И., Трусов П.В. Обзор экспериментальных исследований структурной сверхпластичности: эволюция микроструктуры материалов и механизмы деформирования // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2018. – С.103–127. Doi:10.15593/perm.mech/2018.3.11 Scholar

Другие статьи выпуска

Весь выпуск (№ 6, 2025)
Скачать PDF

Информация о статье

Опубликована
29.12.2025
В выпуске
29.12.2025
Выпуск
№ 6 (2025)
Поделиться