Особливості росту втомних тріщин у псевдопружному NiTi сплаві

Abstract

Проаналізовано кінетичні особливості росту втомної тріщини у псевдопружному NiTi сплаві за асиметрії циклу навантаження R = 0,2 та 0,5. Опір росту втомної тріщини визначали на циліндричних зразках діаметром 8 мм з одностороннім сегментоподібним надрізом у діаметральному їх перерізі на глибину 0,6 мм за температури 20 °С на повітрі. Використовуючи електрогідравлічну випробувальну установку СТМ-100, попереднім навантаженням зразків триточковим згином в них вирощували втомну тріщину від надрізу, а саму кінетику росту втомної тріщини визначали на циліндричному зразку з однією боковою тріщиною за одновісного розтягу і частотою навантаження 25 Гц. Приріст довжини тріщини на поверхні зразка визначали за допомогою бінокулярного мікроскопа, який давав можливість визначати її приріст з точністю, не меншою 0,02 мм. Для підрахунку довжини тріщини у найглибшій точці фронту використовували лінійну інтерполяцію коефіцієнта форми початкової і кінцевої тріщини. Саме за цим значенням у найглибшій точці фронту тріщини після певної кількості циклів навантаження визначали швидкість росту тріщини. Встановлено, що на відміну від усталених концепцій механіки втомного руйнування механічною рушійною силою утомного росту тріщини, яка однозначно описує кінетику руйнування незалежно від асиметрії циклу навантаження, виступає не розмах, а максимальне значення коефіцієнта інтенсивності напружень. Згідно з мікрофрактографічними дослідженнями головний механізм поширення тріщини пов'язаний з крихким руйнуванням елемен­тів мартенситної структури сплаву, а звідси деформаційне аустенітно-мартенситне перетворення у вершині тріщини відповідальне за її кінетику. Інтенсивність такого перетворення визначається скоріше рівнем напружень, а не їх розмахом, що і визначає механічну рушійну силу втомного росту тріщини.