Использование пластической деформации для формирования структуры и комплекса свойств металлов является широко распространенным приемом.
Анализ состояния вопроса показывает, что одним из перспективных направлений исследований является изучение влияния комбинированной пластической деформации на формирование структуры и механических свойств металлических материалов с целью получения структур, обеспечивающих высокий уровень прочностных и пластических характеристик. Под комбинированной пластической деформацией понимают формоизменение материала в сложнонапряженном состоянии под влиянием нескольких сил или моментов сил.
Целью работы являлось сравнение влияния методов равноканального углового прессования и углового гидропрессования на структуру и свойства меди.
Схема установок равноканального углового прессования и углового гидропрессования изображены на рисунке 1.
Угловое гидропрессование отличается тем, что вместо пуансона образец продавливается водой под высоким давлением.
В ходе исследований проводили измерение микротвердости на микротвердомере ПМТ-3, изучение микроструктуры образцов, сфотографировали микроструктуру при увеличинии 400-х, измерили размер зерен при помощи компьютерной программы AxioVision 4.6. Исследования проводились на образцах из меди марки М0б. Образцы получены методом УГП диаметром 19мм и методом РКУП диаметром 22мм. Фото образцов представлено на рисунке 3.
Рисунок 2 – Образец полученный методами интенсивной пластической деформации
По измеренным значениям микротвердости построили трехмерные графики представленные на рисунке 3. Микротвердость на исходном образце составляет 170 Н/мм2.
а – метод РКУП; б – метод УГП;
Рисунок 3 – Распределение микротвердости по сечению образца
Из рисунка 3 видно, что в образце полученном методом РКУП микротвердость на краях образца выше чем в серцевине. А в образце полученном методом УГП микротвердость уменьшается от верха образца к низу. Объяснить это можно изучив микроструктуру образца (рисунок 4).
а – микроструктура образца полученного методом УГП
б – микроструктура образца полученного методом РКУП
Рисунок 4 – Микроструктура образцов полученных: а – методом УГП; б – методом РКУП;
Размер зерен в исходном образце составляет 20-30 мкм. На рисунках 5 и 6 представлены данные по размеру зерен образцов.
Рисунок 5 – Изменение размера зерен в образце полученном методом УГП
Рисунок 6 – Изменение размера зерен в образце полученном методом РКУП
Из рисунков 4, 5 и 6 видно, что в образце полученном методом УГП размер зерен уменьшается сверху вниз. В образце полученном методом РКУП зерна в середине образца крупнее чем на краях. Это объясняет распределение микротвердости по сечению образца.
Из проведенных исследований видно, что при интенсивной пластической деформации происходит измельчение зерна практически в два раза, что приводит к росту микротвердости меди. Однако выявлены различия во влиянии метода УГП и метода РКУП на структуру и свойства меди. Они представлены в таблице 1.
Таблица 1 – различия по размеру зерен в образцах
Из таблицы 1 видно, что всреднем в образцах получаем близкие значения размеров и среднего количества измельченных зерен и зерен сразмером близким к исходным. Однако в образце полученном методом РКУП появляется большое количество зерен с размером 4-6мкм, что может свидетельствовать о более интенсивном процессе деформации. Это требует подробного изучения распределения напряжений в образцах в процессе деформации. При дальнейших исследованиях планируется изучение тонкой структуры меди после ИПД, изучение термической стабильности структуры, а также влияние последующей деформации на структуру и свойства.