Хостинг портала RFpro.ru:
Московский хостер
Профессиональный ХОСТИНГ на базе Linux x64 и Windows x64

РАССЫЛКИ ПОРТАЛА RFPRO.RU

Лучшие эксперты по данной тематике

Асмик Гаряка Статус: Советник Рейтинг: 10954 ∙ повысить рейтинг »

Роман Селиверстов Статус: Советник Рейтинг: 5124 ∙ повысить рейтинг »

Гуревич Александр Львович Статус: Профессионал Рейтинг: 4543 ∙ повысить рейтинг »

/ НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ / Иностранные языки / Английский язык

Номер выпуска:	500
Дата выхода:	31.10.2012, 09:00
Администратор рассылки:	Alexey G. Gladenyuk (Управляющий)
Подписчиков / экспертов:	54 / 29
Вопросов / ответов:	6 / 6

Консультация # 186753: Здравствуйте! Прошу помощи в следующем вопросе: Требуется перевод: . Заранее благодарен!!!...

Консультация # 186753:

Здравствуйте! Прошу помощи в следующем вопросе: Требуется перевод:
. Заранее благодарен!!!

Дата отправки: 28.10.2012, 08:24
Вопрос задал: sereggg (2-й класс)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »

Консультирует Роман Селиверстов (Советник):

Здравствуйте, sereggg!
Обработка и механическое поведение "упрочненного частицами двойного масштаба" (Прим. Не могу найти термина) медного композита.

На 80-летие со дня рождения профессора Экарда Мачерауча.

Дисперсное упрочнение оксидами (ОDS) и "упрочнение частицами двойного масштаба" (DSPS) медных композитов успешно осуществляется в металлургической обработкe порошками, использующей Al2O3-частицы среднего диаметра 17 нм как дисперсоиды (прим. Dispersoid — Дисперсоид. Тонкие отдельные частицы относительно нерастворимых компонентов, находящиеся в микроструктуре некоторых металлических сплавов) и, в случае DSPS-материалов 15% вольфрамовые волокна длиной приблизительно 3 мм. Их механическое поведение исследовано при нормальных и повышенных температурах. ОDS-материалы показали механические свойства, сопоставимые с промышленными GlodCop-сплавами. Добавление вольфрамовых волокон в случае DSPS-материало в повышает прочность на температурную текучесть на 12% по сравнению с ОDS-материалами. Этот результат рационализирован методом конечных елементов с учетом ориентации волокон, пластической деформации волокон и роли покрытия.
Ключевые слова: металлы, дисперсионное упрочнение, армирование, механическое поведение, деформации ползучести.

1. Вступление.

Медь - интересный для промышленного применения материал из-за прекрасных тепло- и электропроводности, хорошей сопротивляемости коррозии и ковкости. Так как чистая медь является мягким материалом, доступен широкий спектр высокопрочных промышленных сплавов, в которых используются твердые растворы и дисперсионное затверденение. Однако, эти механизмы неблагоприятно влияют на проводимость и не предоставляют существенного упрочнения при высоких температурах [1], что необходимо в таких разработках, как ракетные двигатели или будущие термоядерные реакторы. По этой причине существует значительный интерес в дисперсно упрочненной оксидами (ОDS) [2-6] и армированной меди [7]. Общим в обоих случаях (подходах) является то, что составляющие "частиц второй фазы" (Прим. Не могу найти термина) практически не растворяются в матрице материала, так что проводимость медной матрицы может быть поддержана. Размеры частиц, однако, совершенно различны. Частицы нано-размеров, используемые в первом случае, препятствуют движению дислокаций по механизму типа Орована [8, 9]. В отличие от этого, основной механизм упрочнения волокнами (армирование) осуществляется путем передачи нагрузки [10, 11] и их размеры как правило измеряются микрометрами-миллиметрами.
Недавно на основании теоретических исследований [12-15] было предложено, что комбинация малых дисперсоидных частиц с большими армирующими волокнами должна привести к заманчивому частичному увеличению температурных свойств. Основное предположение может быть лучше оценено, исходя из рис. 1, где стационарный (установившийся) рост пол зучести частично свободной матрицы схематически сравнен с ее дисперсионно и армированно упрочненными аналогами. В то время, как дисперсионно укрепленные материалы характеризируются чрезвычайно высокой чувствительностью к ползучести при малых напряжениях, армированные материалы улучшают стойкость к ползучести для любых напряжений при практически неизменном наклоне кривой ползучести. Предположение касательно DSPS-материалов, содержащих маленькие дисперсоиды в комбинации с большими волокнами такое: высокая чувствительность к ползучести поддерживается за счет взаимодействия между дислокациями и дисперсоидами. Однако, сдвиг кривой ползучести в направлении высоких напряжений ожидаем (смотрите пунктирную линию на рис. 1), так как эффективное касательное напряжение, действующее в плоскостях проскальзывания, уменьшается за счет переноса нагрузки из более мягкой матрицы на более прочные волокна, что приводит к превосходным эксплуатационным качествам касательно ползучести при любых на пряжениях.
DSPS-медь, содержащая Al2O3 дисперсоиды и вольфрамовые армирующие волокна исследуется в этой статье по двум причинам. Во-пе рвых, это интересная для моделлирования система, позволяющая проводить экспериментальные вычисления в рамках изложенной выше концепции. Во-вторых, существует значительный практический интерес в том, как тепло- и электропроводность могут сочетаться с высокотемпературной прочностью. После короткого вступления в систему материалов...

Консультировал: Роман Селиверстов (Советник) Дата отправки: 28.10.2012, 14:25

Рейтинг ответа: 0 поблагодарить эксперта

Консультация # 186754:

Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос: Требуется перевод: . Заранее благодарен!!!

Дата отправки: 28.10.2012, 08:26
Вопрос задал: sereggg (2-й класс)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »

Консультирует Роман Селиверстов (Советник):

Здравствуйте, sereggg!
После короткого вступления в главе 2 будет изложена система материалов и процедура обработки, в главах 4 и 5 - механические свойства, в главе 3 - кратко подитожены экспериментальные методы.

2. Материалы и обработка

Порошок из механически легированной меди, содержащей 1,1% (по весу) Al2O3 дисперсоидов, был куплен у MBN Nanomaterialia S. p. A. Доля (по весу) частиц оксида аллюминия сопоставима с GridCop Al-60 [16]. Это эквивалентно объемной доли 2,45%.
В качестве армирующего материала выбран вольфрам из-за его высокой прочности и высокой температуры плавления. Волокна диаметром 0,3 мм и длины 3 мм любезно предоставлены Plansee AG. Они покрыты медно-никелевым слоем толщиной 12 мкм для улучшения связи с медной матрицей во время горячего уплотнения. Объемная доля волокон составляет 15%.
Этапы порошковой металлургической обработки схематически изображены на рис. 2. Сначала, порошок из ODS-меди был смешан с волокнами, дегаз ирован и холодно уплотнен. Горячее сдавливание было осуществлено на гидравлическом прессе, используя отношение сдавливания 16:1, в две фазы при температуре 973 К, как предложено в работе [17]. Главными целями процесса горячего сдавливания были: 1) добиться дальнейшего уплотнения; 2) разбить оксиды возле поверхностей порошковых частиц и 3) выровнять волокна в направлении сдавливания.
ODS-медь, не содержащая армирующих волокон, тоже была изготовлена для сравнения. Идентические параметры обработки были избраны для DSPS-меди с целью обеспечить похожее развитие микроструктуры. Как придаточний материал избрана чистая медь. Слиток материала был горяче сдавлен в рамках вышеизложенных соображений, так что все три материала подверглись одинаковой термомеханической обработке перед исследованиями. Однако, ожидать схожести микроструктуры в последнем случае не следует из-за отсутствия частиц оксида.

3. Экспериментальные методы

3.1. Металлография.

Исследован ия микроструктуры ODS и DSPS меди проведены с использованием световой микроскопии (LM), сканирующей электронной микроскопии (SEM) и просвечивающей электронной микроскопии (TEM). В случаях LM и SEM анализа образцы были холодно встроены с использованием смолы Техновит 4071 и впоследствии заземлены и отполированы согласно с процедурой, приведенной в табл. 1. Они были окончательно отполированы раствором бихромата калия. В случае ТЕМ анализа диск толщиной приблизительно 0,1 мм был електроотполирован при температуре 283 К и напряжении 9 В. В качестве электролита использован раствор: 50 мл дистиллированной воды, 250 мл H3PO4 (85%), 250 мл этанола, 50 мл пропанола, 5 г карбамида (CO(NH2)2).

Таблица 1. Процедура шлифовки и полировки ODS и DSPS образцов.
Названия столбцов: Материал; Шлифовальная бумага (размер зерна); Алмазная паста
ODS-медь; от 240 до 2500; от 6 до 3 мкм
DSPS-медь; от 320 до 800; от 45 до 3 мкм

Консультировал: Роман Селиверстов (Советник) Дата отправки: 28.10.2012, 15:00

Рейтинг ответа: 0 поблагодарить эксперта

Консультация # 186755:

Здравствуйте! У меня возникли сложности с таким вопросом: Требуется перевод: . Заранее спасибо!!!

Дата отправки: 28.10.2012, 08:30
Вопрос задал: sereggg (2-й класс)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »

Консультирует Роман Селиверстов (Советник):

Здравствуйте, sereggg!
Исследования на сжатие при нормальных и повышеных температурах проведены для ODS и DSPS материалов. Чистая медь, не содержащая частиц, исследована только при нормальных температурах. Использовался цилиндрический образец диаметра 6 мм и длины 8 мм. Механизм исследования изображен на рис. 3. На протяжении тестирования при комнатной температуре деформации измерялись с помощью преобразователя напряжений с линейным отклонением +- 0,05%. Преобразователь находился непосредственно на образце (смотрите рис. 3а). Тест проводился до максимальной деформации в 2%.
Исследования на ползучесть при сжатии выполнялись при постоянной нагрузке и температуре 773 К. Растягивающая нагрузка толкателей преобразовывалась в сжимающую нагрузку так, как изображено на рис. 3б. В начале исследования нагрузка прилагалась плавно. Образцы нагревались не менее двух часов под нагрузкой до стабилизации системы при тестовой температуре, которая контролировалась R-термопарой тип а Pt/Pt-Rd c погрешностью +- 2 К. Удлинение фиксировалось цифровым преобразователем, расположенным вне печи. Тестирование прерывалось при достижении 6% деформации.
Измерения твердости по Виккерсу выполнены для всех трех материалов (свободного от включений, ODS и DSPS). Следует добавить, что микротвердость вольфрамовых волокон и ODS порошка фиксировалась предварительно (до сжатия) и сравнивалась с микротвердостью после обработки.

4. Результаты.

Цилиндрические стержни ODS и DSPS меди были успешно спрессованы до плотности 98% и 99% соответственно. Металлографический анализ после обработки показал деформированную структуру, типическую для спрессованых материалов.Достигнуто хорошего уплотнение частиц порошка и первоначально частицы были выровнены параллельно к оси сжатия, как изображено на рис. 4 и 5. Выявлено однородное распределение оксида по всему объему образца. Дисперсоиды расположены во внутренних зернах и возле зерен границ (смотрите рис. 7 и 8), ср едний диаметр составил 17 нм. Также были обнаружены объединения больших частиц, но, однако, ими пренебрегли при вычислении среднего размера частиц. Исследование образцов при большом увеличении показало очень хорошие размеры зерна в медной матрице. Типические размеры составили около 40-200 нм в поперечном направлении (смотрите рис. 7 и 8). Субмикронные размеры зерна характерны для ODS материалов. Причиной этого являются дисперсоиды, которые контактируют с границами зерен, таким образом мешая росту зерна при повышении температуры. Остаточная пористость также наблюдается на рис. 4 и 5.Поры часто удлинены в направлении сжатия и в основном расположены на концах волокон из-за сжимающих пластических деформаций ODS матрицы вокруг концов волокон в процессе сжатия. Получена хорошая связь между волокнами и матрицей. Заметим, что медно-никелевое покрытие, протянутое в направлении сжатия, становится значительно тоньше (смотрите рис. 6).
Результаты исследований на твердость суммирован ы в табл. 2 и 3. В случае ODS твердость существенно возрастает по сравнению с сжатием чистой меди. Укрепляющий эффект вольфрамовых волокон не отражен в измерениях, так как углубления на DSPS материале выполнены далеко от волокон. Микротвердость порошка слегка превышает твердость сжатого материала, указывая на некоторое восстановление холодно-образованной структуры в процессе горячего уплотнения. Наоборот, вольфрамовые волокна не показывают заметных изменений микротвердости после обработки, подчеркивая их устойчивость к высоким температурам.
Результаты сжатия при комнатной температуре изображены на рис. 9 и сведены в табл. 4. Модуль упругости ODS материала сопоставим с данными работ [19, 20]. Он значительно выше, чем значение, полученное для материала без включений, что объясняется различными текстурами.

Консультировал: Роман Селиверстов (Советник) Дата отправки: 28.10.2012, 16:34

Рейтинг ответа: 0 поблагодарить эксперта

Консультация # 186756:

Здравствуйте! Прошу помощи в следующем вопросе:Требуется перевод: . Заранее благодарен!!!

Дата отправки: 28.10.2012, 08:33
Вопрос задал: sereggg (2-й класс)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »

Консультирует Роман Селиверстов (Советник):

Здравствуйте, sereggg!
Al2O3 очень мало для того, чтобы учитывать его влияние. Другой типичной особенностью ODS материала является его высокий порог текучести, который почти в два раза больше, чем для чистой меди. Для Glidcop-сплавов заявленный уровень порога текучести от 255 до 680 МПа, зависимо от вместимости оксида, микроструктуры, процедуры обработки [1, 20-25]. Добавление вольфрамовых волокон в DSPS материал способствует увеличению упругих жесткости и прочности по сравнению с ODS медью.
Результаты тестирования на ползучесть приведены на рис. 10 для ODS и DSPS меди при 773 К, где изображен график зависимости установившейся скорости ползучести "эпсилон с точкой" от прикладывоемого напряжения "сигма". Поведение материала может быть описано степенным отношением:
"ФОРМУЛА 1"
(А - постоянная; n - показатель степени напряжения). Показатель степени напряжения найден для ODS и DSPS меди меди и равен 44,5, то есть добавление...

Таблица 2. Микротвердость ODS меди и вольфрамовых волокон до и после обработки. Значение для ODS меди перед обработкой получены на механически легированном порошке.
Названия столбцов: Материал; HV 0,025 перед обработкой; HV 0,025 после обработки
ODS медь; 244+-15,4; 207+-12
Вольфрамовые волокна; 703+-39; 671+-53

Таблица 3. Механические свойства чистой, ODS и DSPS меди при комнатной температуре после сжатия. (Е - модуль упругости, R... - порог текучести, "сигма..." - напряжение текучести, измеренное при полной деформации в 1%). Значения взяты из кривых напряжение-деформация, изображенных на рис. 9.
Названия столбцов: Материал; Е (ГПа); R...(МПа); "сигма..." (МПа)
Сжатая медь; 71;294; 356
ODS медь; 100;422;628
Вольфрамовые волокна; 133;512;694

Таблица 4. Твердость ODS и DSPS материалов после обработки. Для сравнения также дана твердость сжатой меди без включений.
Названия столбцов: Материал; HV1
Сжатая медь; 118+ -2
ODS медь; 202+-11
Вольфрамовые волокна; 703+-39; 671+-53

Консультировал: Роман Селиверстов (Советник) Дата отправки: 28.10.2012, 17:41

Рейтинг ответа: 0 поблагодарить эксперта

Консультация # 186757:

Здравствуйте! Прошу помощи в следующем вопросе:Требуется перевод: . Заранее благодарен!!!

Дата отправки: 28.10.2012, 08:38
Вопрос задал: sereggg (2-й класс)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »

Консультирует Роман Селиверстов (Советник):

Здравствуйте, sereggg!
... вольфрамовых волокон сдвигает кривую ползучести в направлении более высоких напряжений при практически неизменном наклоне кривой ползучести. Прочность на ползучесть DSPS материала превышает дисперсионно упрочненный аналог на 12%.

5. Обсуждение

5.1 Механическое поведение ODS меди

Высокий порог текучести ODS материала первоначально объясняется включениями и упрочнением границ зерен. Напряжения Орована, соответствующие деформациям при комнатной температуре, вычисляются по формуле [26]:
ФОРМУЛА 2
где М приблизительно равно 3 - фактор Тейлора, b=0,256 нм - вектор Бургера, v=0,31 - коэффициент Пуассона, G=38,2 ГПа (*1) - модуль сдвига для ODS меди при комнатной температуре; fp и dp - объемная доля оксидов и диаметр частиц соответственно. Максимальное значение напряжений Орована получено из уравнения (2) при пренебрежении скоплениями Al2O3-частиц и объемной доле 2,45%. Это привело к значению 215 МПа, так ч то вклад Холла-Петча в порог текучести при комнатной температуре может быть оценен в 207 МПа (*2). Таким образом, границы зерен обеспечивают при комнатной температуре, косвенно причиненных присутствием дисперсоидов, которые действуют в качестве переработчиков зерен [27, 28].
Данные о стабилизированной ползучести при сжатии для
ODS меди, полученные здесь, изображены графиком на рис. 11 и сравнены с результатами, полученными с других источников. Показатель степени напряжения превышает значение для GlidCop Al-15 [18], содержащего малую объемную долю дисперсоидов и для ODS материала, вычисленого в [29, 30]. Данные о ползучести для чистой меди [31] также наведены для сравнения.

5.2 Механическое поведение DSPS меди

Армирование вызывает упрочнение из-за передачи нагрузки от мягкой матрицы к более прочным волокнам [10, 11]. Более того, большие гидростатические напряжения развиваются в матрице как следствие пластического течения при сжатии вокруг укреплени й (волокон) [10], которое увеличивает несущу Для матрицы материала с ползучестью по показательному закону оба эффекта могут быть объяснены заменой прикладываемого напряжения "сигма" эффективным напряжением "сигма/А", где А больше 1 - так называемый коэффициент упрочнения. Тенденции для А получены методом конечных элементов для выровненного осесимметрического армирующего волокна в [11] и аппроксимированы аналитическими уравнениями [32] для показателя степени напряжения, стремящегося к бесконечности. Для твердых включений это
ФОРМУЛА 3
(2l, 2R: длина и диаметр волокна; fv - объемная доля включений). Учитывая это уравнение, можно спрогнозировать эффект армирования на устоичивость к ползучести для ODS меди...

(*1) Модуль сдвига G=... вычисляется из экспериментальных результатов через модуль упругости (Таблица 4) в предположении "ню"=0,31
(*2) Тут пренебрежено вкладом сопротивляемости сетки текучести, так как материал технически чи ст и напряжения Пирлса несущественны для кубических гранецентрированных материалов.

Консультировал: Роман Селиверстов (Советник) Дата отправки: 28.10.2012, 22:18

Рейтинг ответа: 0 поблагодарить эксперта

Консультация # 186758:

Здравствуйте! У меня возникли сложности с таким вопросом: Требуется перевод: . Заранее благодарен!!!

Дата отправки: 28.10.2012, 08:41
Вопрос задал: sereggg (2-й класс)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »

Консультирует Роман Селиверстов (Советник):

Здравствуйте, sereggg!
взяв соотношение сторон вольфрамовых волокон l/R=10 и их объемную долю 15%, получено А=2,39.
Коэффициент упрочнения, полученный из уравнения (3), остро контрастирует с полученным экспериментально (смотрите рис. 10 и 12). Добавление вольфрамовых волокон в ODS матрицу просто увеличивает стойкость к ползучести на 12% и соответственно коэффициент упрочнения А=1,12. Очевидно, число идеализированных предположений, сделанное в контексте уравнения (3), не соответствует экспериментам. Это: 1) парное распределение и идеальная ровность волокон в направлении нагрузки; 2) идеальные границы между волокнами и матрицей; 3) твердость материала волокон.
Моделирование различными конечными элементами привело к пониманию этого несоответствия между экспериментальными результатами и теоретическими ожиданиями. На первом этапе вычислений разрешалась произвольная ориентация включений и ситуация сравнивалась с идеально ровными включениями (смотрите [33] для детал изации). Это привело к уменьшению устойчивости ползучести на 26% по отношению к случаю идеального выравнивания. Это приводит к уменьшению коэффициента устойчивости А=2,39, полученному для fv=15% и l/R=10 до приблизительно 1,77. Даже считая уменьшение существенным, этого мало для полного объяснения экспериментальных результатов.
Следующей возможной причиной отличий между экспериментальными результатами и теоретическими ожиданиями является медно-никелевое покрытие вольфрамовых волокон.Так как покрытие механически мягкое, оно может препятствовать передачи нагрузки от матрицы к волокнам. Модель конечного элемента элементарной ячейки, описанная в [13], была использования для оценивания этого эффекта. Учитывалось соотношение экспериментально полученной толщины покрытия по отношению к диаметру волокна. Устойчивость к текучести покрытия бралось 40%, 20% и 10% по отношению к значению для матрицы, в то же время предполагалось, что вольфрамовые волокна обладают линейной упругостью. Исследование рис. 13 показало сильное влияние мягкого покрытия, уменьшающее прочность волокон примерно на 50%. Это потому, что передача нагрузки волокнам происходит в основном путем касательной нагрузки вдоль окружности волокон. Если касательное напряжение, действующее на границе волокон, уменьшается из-за мягкого слоя, нужны более длинные волокна для обеспечивания полной передачи нагрузки к волокнам и все больше и больше частей волокон будут частично нагружены. Несомненно, существует верхний предел для нормального напряжения, действующего в центре волокна, который пропорционален отношению размеров волокна и касательному напряжению "тау" [34].
Следующим важным параметром является отношение прочности волокна к прочности матрицы. До сих пор линейно-упругое поведение волокон предполагалось во всех вычислениях. Это на первый взгляд кажется оправданным из-за высокой температуры плавления вольфрамовых волокон, подразумевающую гораздо большую прочность по сравнению с медной матрицей при температуре эксперимента 773 К. С целью исследования этого аргумента в дальнейшем были использованы данные "напряжение-деформация" для вольфрама, приведенные на рис. 14, и устойчивость к ползучести для DSPS медного композита пересчитан методом конечных элементов в предположении упруго-пластического поведения волокон. Объемная доля волокон и соотношение их размеров брались 20% и 5 соответственно. В то время как А=2,25 было получено для упругих волокон (смотрите рис. 12), в случае допускаемости пластического деформирования волокон было получено значение А=1,33. ...

Консультировал: Роман Селиверстов (Советник) Дата отправки: 28.10.2012, 23:35

Рейтинг ответа: 0 поблагодарить эксперта

Оценить выпуск | Задать вопрос экспертам

главная страница  |  стать участником  |  получить консультацию
техническая поддержка  |  восстановить логин/пароль