1. Експериментальні матеріали
З матеріалу відбирають зразок для випробування на розтяг, і розмір визначають відповідно до GB/T 228.1-2010 «Випробування металевих матеріалів на розтяг, частина 1: Метод випробування при кімнатній температурі» [8], як показано на малюнку 1 Довжина зразка 300 мм. Було розроблено три ідентичні зведені коефіцієнти, пронумеровані TB-1, TB-2 і TB-3. Товщина сталевого базового шару становила 10 мм, а товщина титанового шару – 2 мм. Конструкція розміру зразка показана на малюнку 2. Розрізаний і сформований зразок показаний на малюнку 3.
Розподіл шару титану та шару низьковуглецевої сталі можна чітко побачити на діаграмі організації матеріалу поперечного перерізу пластини на малюнку 4.
Малюнок 2. Розміри зразка
Рисунок 3 Діаграма різання та формування тестового зразка Рисунок 4 Поперечний переріз Організаційна схема матеріалу тестового зразка
TA2+Q235B вибухонебезпечна композитна пластина з титанової сталі з промисловим покриттям із чистого титану
TA2, товщина 2 мм, а базовий шар виготовлений зі сталі Q235B товщиною 11 мм. У таблиці 1 наведені показники механічних характеристик TA2 і Q235B.
Відповідно до GB/T 228.1-2010 [8], дротяні зразки композитної пластини TA2+Q235B на розтяг. Випробування на розтяг проводили на універсальній гідравлічній випробувальній машині мікрокомп’ютера, а одноточкове випробування на втому проводили на машині для випробування на втому MTS810. Було вибрано п’ять напруг: 0.5rm, {{10}}.45rm, 0.4rm, 0,35rm і 0,3rm. Рівень напруги поступово знижувався під час випробування з частотою синусоїди 30 Гц, коефіцієнтом напруги -1 і частотою навантаження 2 × 105 разів. Мікроструктуру поверхні розділу композитної пластини з титанової сталі аналізували та спостерігали за допомогою металографічного мікроскопа Zeiss Axiovert 200MAT.
2. Експериментальний процес
На початку навантаження при збільшенні навантаження зразок дещо подовжується, а поперечний переріз має ознаки усадки. При подальшому збільшенні навантаження деформація зразка зростає. При максимальному навантаженні зразок викривлявся і згодом ламався. Під час експерименту зразок від початку навантаження до руйнування супроводжував два звуки. Першим був відрив поверхні розділу титанової сталі, а другим був руйнування зразка. Видно, що основа і облицювання зкомпозитні пластини з титанової сталіможуть працювати разом під час процесу розтягування. Дані вимірювань кожного зразка наведені в таблиці 2. Варто зазначити, що форми руйнування всіх зразків подібні, і є деформація вигину, що супроводжується розтягненням, що зумовлено вивільненням залишкової напруги в пластині. У той же час мікроскопічний аналіз сталі TA2+Q235B показує, що мікроскопічний вигляд з обох сторін шару схожий, що вказує на те, що два металеві матеріали мають хорошу зв’язність з точки зору зв’язку.
Коли деформація нижче 8%, нахил кривої має тенденцію до вирівнювання
Повільна і очевидна деформація текучості. Водночас зі збільшенням коефіцієнта деформаційного навантаження сталі деформаційна здатність поступово зменшується, що пов’язано зі зменшенням частки титану при розтягуванні. Під час вимірювання було виявлено, що довжина зразка збільшувалася спочатку в середині, а потім поступово поширювалася до обох кінців. Деформація базового шару та композитного шару була однаковою, що вказує на те, що вони зазнали координованої деформації. З результатів вимірювань також видно, що деформація в середині зразка є найбільшою, а деформація в поперечному перерізі рівномірна, що вказує на скоординовану деформацію основного шару та композитного шару. Коли матеріал розтягується і руйнується, він рухається вздовж площини ковзання дислокації, і кристали, що виділяються, утворюють розривні дислокаційні пробки. Під час експерименту концентрація напруги відбувалася через наявність пор у слабких місцях. Коли напруга зсуву зростала, пори збиралися і з часом утворювали шийки, що призводило до руйнування. Наскрізна підкладка та діаграма мікророзтягування композитного матеріалу демонструє очевидні характеристики в’язкості на поверхні зламу з певною кількістю еліптичних або круглих ямок різного розміру на поверхні, нерівномірно розподілених за розміром, що вказує на те, що матеріал зазнав значної пластичної деформації перед тим, як перелом.
