Дослідження in situ поверхні полікристалічних зразків алюмінію в процесі пластичного деформування за допомогою лазера з вертикальним резонатором

Abstract

У роботі для дослідження використовувались полікристалічні зразки алюмінію, отримані з алюмінієвої фольги, що пройшла холодну прокатку. Зразки були підготовлені шляхом відпалу для зняття внутрішніх напружень, а потім деформовані до ступеня ε = 2,5 % для зміни середнього розміру зерен, що сприяло подальшій рекристалізації при відпалі. Поверхня зразків була оброблена за допомогою хімічного травлення і електрохімічного полірування для покращення візуальної оцінки зеренної структури. Експериментальна установка забезпечувала точне вимірювання деформаційних кривих, орієнтаційних та структурних змін зразків за допомогою високошвидкісних вимірів і записів. Використовувані механічні випробування включали активне розтягування з постійною швидкістю деформації. Жорсткість рами деформаційного обладнання відповідала стандартам великих тестових машин, забезпечуючи надійність і точність отриманих даних. Особлива увага приділялася взаємодії лазерного випромінювання з полікристалічними зразками, що дозволило аналізувати кристалографічну орієнтацію і структуру зерен. Експерименти показали, що властивості квазіперіодичних структур залежать від орієнтації зерен, що виявлялося у специфічних дифракційних картинах. Це дослідження сприяє розумінню впливу механічних і термічних обробок на структуру та властивості полікристалічних матеріалів, відкриваючи нові перспективи для оптимізації обробки алюмінію для промислових застосувань.

The study utilized polycrystalline aluminum samples obtained from aluminum foil subjected to cold rolling. The samples were prepared by annealing to relieve internal stresses, then deformed to a degree of ε = 2.5% to alter the average grain size, which facilitated further recrystallization during annealing. The surface of the samples was treated using chemical etching and electrochemical polishing to improve the visual assessment of the grain structure. The experimental setup provided precise measurements of deformation curves, orientation, and structural changes of the samples using high-speed measurements and recordings. Mechanical tests included active tension at a constant deformation rate. The stiffness of the deformation equipment frame met the standards of large testing machines, ensuring the reliability and accuracy of the obtained data. Special attention was paid to the interaction of laser radiation with polycrystalline samples, allowing for the analysis of crystallographic orientation and grain structure. Experiments revealed that the properties of quasiperiodic structures depend on grain orientation, as evidenced by specific diffraction patterns. This research contributes to understanding the influence of mechanical and thermal treatments on the structure and properties of polycrystalline materials, opening new perspectives for optimizing aluminum processing for industrial applications.