Высокоскоростных испытаний

Расслаивающая коррозия является особым видом избирательного процесса, сосредоточенного локально вдоль отдельных частей в узкой зоне, параллельной поверхности полуфабриката (металла). Образующиеся при этом продукты коррозии расклинивают слои металла, тем самым увеличивая его в объеме. Под давлением слои металла могут быть отделены от поверхности в виде чешуек. Расслаивающая коррозия наиболее обычна для сплавов систем А1—Си—Mg, Al—Zn—Mg—Си и Al—Mg, но может наблюдаться и на сплавах системы Al—Mg—Si. Этот вид коррозии тесно связан с ярко выраженной направленностью структуры. На рис. 10 показан пример расслаивающей коррозии на высокопрочном алюминиевом сплаве. Дествие внешних напряжений не является обязательным условием для протекания расслаивающей коррозии. Однако в сплавах, чувствительных к КР, расклинивающее действие продуктов коррозии, несомненно, способствует развитию расслаивающей коррозии. Важно отметить, что некоторые сплавы, обычно не чувствительные к КР (например, сплавы системы Al—Mg—Si), могут подвергаться расслаивающей коррозии [56]. В полуфабрикатах, имеющих структуру с равноосным зерном, расслаивающая коррозия обычно не имеет места 1.

Рис. 47. Влияние различных анионов на скорость роста коррозионной трещины в высокопрочном алюминиевом сплаве 7079-Т651 (толщина плиты 25 мм; ориентация трещины ВД; температура 23 °С), погруженном в различные водные растворы [44aJ: / — 3,4 М KI; 2 — 3,8 М КВг; 3 — 5,0 М КС1; 4-5 М KSCN; 5 М KF. 5 М К2СОз, 0,7 М K2SO4, 3 М КМО3, 0,2 М КН2РО4, 5 М KNO2, 3 М КНСО3, 5 М СНзСООК (показана область paj-броса, 7 испытаний в дистиллированной воде)

Рис. 48. Влияние коэффициента интенсивности напряжений на скорость роста трещины в высокопрочном алюминиевом сплаве 7175-Т66 (штамповка; ориентация трещины ВД по плоскости сечения; температура испытания 23 °С) при испытаниях в различных средах:

Рис. 53. Скорость роста коррозионной трещины в высокопрочном алюминиевом сплаве 7079-Т651 (толщина плиты 25 мм; ориентация трещины ВД; потенциал —700 мВ, н. к. з.; температура 23 °С), погруженном в водный раствор с различной концентрацией иодидов: / —8 М Nal; 2 — 5 М KI; 3 — 3 М KI; 4 — 2 М KI; 5 — 0,6 М KI; 6 — 0,2 М KI; 7 — 0,1 М KI; « — 0,05 М KI: 9 — 0,02 М KI; /0 — 0,002 М KI, разомкнутая цепь; // — дистиллированная вода, разомкнутая цепь

Рис. 54. Влияние концентрации иодидов на скорость роста коррозионной трещины в высокопрочном алюминиевом сплаве 7079-Т651 (толщина плиты 25 мм; ориентация трещины ВД; водный раствор иодида; потенциал —700 мВ, н. к. э.; температура 23 "С; коэффициент интенсивности от

Рис. 57. Влияние электродного потенциала Ф на скорость роста коррозионной трещины в высокопрочном алюминиевом сплаве 7079-Т651 (толщина плиты 25 мм; ориентация трещины ВД; температура 23 °С; 5 М водный раствор иодидов; коэффициент интенсивности напряжений or

Рис. 59. Скорость роста коррозионных трещин в высокопрочном алюминиевом сплаве 7079-Т651 (толщина плиты 25 мм; ориентация трещины БД; температура 23 °С; 5 М водный раствор иодида; потенциал —700 мВ, н. к. э.) в зависимости от К. и рН [/ — 0; 2—11 (буферный раствор); 3 — разброс значений для 8 испытаний]. Скорость коррозии в отсутствие напряжений при рН 0 составляет ~ 10 см/с (межкристаллитная), а при рН 14 скорость коррозии ~ 10 ~5 см/с (общее растворение)

Рис. 66. Скорость роста коррозионной трещины на высокопрочном алюминиевом сплаве 7079-Т651 [плита толщиной 25 мм; ориентация трещины ВД; 2 М раствор ККНгО+глице-рин); температура 23 °С] в зависимости от К и вязкости раствора [44а], мН'С/мг: /-1,3; а —7,2; 3-24; 4 - 68; 5-417

Рис. 72. Влияние различных органических жидкостей на субкритической рост трещины в высокопрочном алюминиевом сплаве 7075-Т651 (плита толщиной 25 мм; ориентация тре-

Рис. 73. Рост коррозионной трещины (I — длина трещины) в высокопрочном алюминиевом сплаве 7075-Т651 (плита толщиной 25 мм; ориентация трещины БД; температура 23°С; К=П-М8,7 МПа-м''2), погруженном в бутанол: / — с добавкой 0,05% Н2О; 2 — -сухой, <0,01% Н2О; 3 —сухой, с добавкой 0,05% Н2О

Рис. 74. Влияние коэффициента интенсивности напряжений на скорость роста коррозионных трещин в высокопрочном алюминиевом сплаве 7079-Т651 (ориентация трещины БД; температура 23 °С) при погружении в различные метанольные среды:

для высокоскоростных испытаний (8=102-ь104 С"1 и более).

На рис. 14 приведена схема приспособления для высокоскоростных испытаний методом раздачи тонких колец [115—116]. Сопротивление деформации испытываемого материала по этому методу определяется через окружное напряжение:

При проведении высокоскоростных испытаний воздействие импульсной нагрузки создает в образце не только неоднородное напряженное состояние, но и неоднородные температурные поля и упругопластические волны нагрузки-разгрузки.

Еще более сложный характер нагружения характерен для высокоскоростных испытаний на растяжение, поэтому существенное значение имеет правильный выбор формы образцов. При высокоскоростных испытаниях применение стандартных пропорциональных образцов неизбежно приводит к значительным методическим погрешностям и деформация локализуется вблизи активного захвата.

В работах Г. В. Степанова [119—121] дано обоснование методики выбора размеров круглых и плоских образцов для высокоскоростных испытаний на растяжение в зависимости от скорости нагружения. Наиболее точная регистрация усилия растяжения обеспечивается использованием образца, изготовленного заодно с динамометрической частью, длина которой определяется эффектом упругопластической волны при испытаниях.

Значительную сложность представляет регистрация параметров высокоскоростных испытаний: усилия и деформации образца. Для измерения усилия применяют тензо- или пьезоэлектрические датчики, для измерения деформации — фотодатчики, лазерные устройства или бесконтактные стекловолокнистые датчики.

Рис. 78. Кривые высокоскоростных испытаний на сжатие стали 60 при 400 с-1 (а) и 1100 с-1 (б). Температура, °С:

Рис. 324. Кривые высокоскоростных испытаний на сжатие стали типа 15Х22Н13Г (0,13 % С; 0,42 % Si; 1,30% Мп; 22,30% Сг; 12,99% Ni); образцы после волочения и отжига

Рис. 415. Кривые высокоскоростных испытаний стали 55Х20Г9АН4 на баллистическом копре (6«103 с-1). Температура, "С:

для высокоскоростных испытаний на растяжение

Установление квазистатического однородного напряженного и деформационного состояния в образце достигается в результате интерференции упруго-пластических волн [373]. Время и степень выравнивания напряжений по длине образца определяются частотой взаимодействия волн, обратно пропорциональной длине образца. Поэтому с повышением скорости деформации обеспечение необходимой равномерности возможно только при сокращении длины образца [136]. При высокоскоростных испытаниях выравнивание напряжений по длине рабочей части образца требует определенного времени, сравнимого с временем испытания. С повышением скорости деформирования это время составляет все большую часть времени испытания при неизменной длине образца. По этой причине для высокоскоростных испытаний неприемлемы пропорциональные образцы, принятые для статических испытаний. Их применение приводит к локализации деформации и разрушения вблизи нагружаемого конца при достижении так называемой критической скорости удара [81, 129], а также к появлению ряда других аномальных эффектов, не характеризующих действительное механическое поведение материала.