Файл: Рохлин, Л. Л. Акустические свойства легких сплавов.pdf

Влияние легирования на скорость ультразвука алюминия

Влияние легирования на скорость ультразвука алюминия изу­ чали на горячепрессованных образцах сплавов, приготовленных на алюминии 99,99% [249]. Измерения проводили на частоте 10 Мгц. Результаты исследования представлены на рис. 42. Одновременно на этом рисунке приведены измеренные значения плотности сплавов и рассчитанные по данным скорости ультразвука и плотности значе­

ния модуля упругости М — рс?> определяющего распространение продольных волн.

С увеличением содержания легирующего элемента изменение скорости ультразвука в алюминиевых сплавах может происходить различным образом. Скорость ультразвука может уменьшаться (системы алюминий—цинк, алюминий—фаза MgZn2, алюминий—

и алюминий—марганец).

При концентрациях, соответствующих переходу из области твердого раствора на основе алюминия в двухфазную область, на кривых зависимости скорости ультразвука от состава может иметь место перегиб, например в сплавах алюминий-магний. В некото­ рых системах перегиб на кривых зависимости скорости ультразвука от состава при переходе из однофазной области в двухфазную не наблюдается. Величина изменения скорости ультразвука при вве­ дении одинакового количества легирующих элементов (в ат. %) в различных системах различна. В случае первых семи систем вве­ дение 10 ат. % легирующей добавки приводит к изменению скоро­

0; в Al-Si — на 6,5 и в Al-Mf^Si — на 1,5%. При содержании леги­ рующих элементов в количестве 0,5 ат. % изменение скорости ультра­ звука по сравнению с алюминием, как правило, не превышает 0,5 %. Эти данные свидетельствуют о малом изменении скорости ультра­ звука при небольшом легировании.

При выражении состава сплавов в вес. % зависимости скорости ультразвука в пределах одной фазовой области довольно хорошо представляются в виде прямых, аналогично тому, как это имело место в случае магниевых сплавов [226].

Характер изменения плотности и модуля упругости с увеличени­ ем содержания легирующих элементов может быть самым различ­ ным, причем эти величины могут изменяться и одинаковым и про­ тивоположным образом.

87

/>, г/см

Влияние пластической деформации на затухание ультразвука в алюминии

Изменение затухания ультразвука при пластической деформации поликристаллического алюминия (до ~ 10V6) в основном носит такой же характер, как н в случае магния н магниевых сплавов. При пластической деформации алюминия чистотой порядка 99,99% в общем имеет место повышение затухания электразвука, однако этот эффект значительно меньше, чем в случае магния.

На рис. 43 представлены результаты проведенного исследования. Образцы готовили из полученных горячим прессованием прутков алюминия А99. Перед пластической деформацией образцы отжига­ ли при 400’ в течение 1 ч с тем, чтобы получить полностью рекристаллизованную структуру. Пластическая деформация осущест­ влялась сжатием. Каждый образец подвергали деформации после­ довательно несколько раз с проведением измерений после разгруз­ ки. Фактически осуществляли дробную деформацию с испытанием затухания ультразвука после каждой ступени. На рис. 43 показано изменение коэффициента затухания ультразвука в зависимости от суммарной деформации для отдельных образцов.

При выдержке образцов после разгрузки при комнатной темпе­ ратуре происходит некоторое снижение коэффициента затухания

cC'dff/м

Время после Верормацпи ,,

00

(рис. 44), которое в основном заканчивается через 5 мин. Наблюдае­ мый эффект также намного меньше, чем в случае магния.

В связи с тем, что при использованных степенях деформации форма зерен алюминия практически не изменялась, наблюдаемые эффекты можно связать лишь с изменением затухания ультразвука, обусловленного колебанием дислокаций. Увеличение затухания ультразвука при пластической деформации должно было быть результатом увеличения плотности дислокаций и освобождения их от примесных атомов и вакансий, играющих роль точек закреп­ ления. Снижение затухания ультразвука при выдержке после разгрузки — результат закрепления дислокаций примесными ато­ мами и вакансиями.

Влияние отжига на затухание ультразвука в алюминии и его сплавах

Изменение коэффициента затухания ультразвука при отжиге деформированного алюминия. При отжиге деформированного алю­ миния следует ожидать те же стадии в изменении коэффициента затухания, что и в магнии. При этом в зависимости от условий де­ формации и отжига те или иные стадии могут не выявляться.

В качестве примера на рис. 45 показано изменение коэффици­ ента затухания ультразвука при отжиге образцов алюминия А99, которые изготавливали из прутка, полученного путем холодной ковки со степенью обжатия 90% [250]. Микроструктура прутка была нерекристаллизованной и характеризовалась наличием крупных вытянутых вдоль оси прутка зерен. Из прутка было изготовлено по три образца, которые отжигали ступенчато с повы­ шением температуры при каждой следующей ступени. Отжиг приводил вначале к протеканию процесса рекристаллизации обра­ ботки, а затем, при более высоких температурах, — к росту рекристаллизованных зерен. Начало и конец рекристаллизации обработки устанавливали также по резкому снижению твердости прутков (рис. 45, б), которое происходило в диапазоне температур

250—350°.

Чтобы был виден разброс, на графиках рис. 45, а приведены экспериментальные значения, полученные на отделных'образцах. Хотя значения коэффициента затухания ультразвука, измеренные на отдельных образцах, отличаются между собой, однако в измене­ нии затухания ультразвука при отжиге прослеживаются общие закономерности. Коэффициент затухания при повышении темпера­ туры отжига вплоть до 350°, т. е. до завершения процесса рекристал­ лизации обработки, остается практически на одном уровне. При дальнейшем повышении температуры имеет место вначале резкое возрастание коэффициента затухания, затем он остается на одном и том же уровней, наконец, при самых высоких температурах от­ жига — 625 и 640° — снижается. Средняя величина зерна при со-

91