Масштабно-инвариантные структурные закономерности развития поврежденности и разрушение при динамическом и усталостном нагружении

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель исследований, показана научная новизна результатов и их практическая значимость, изложены основные положения, выносимые на защиту.
Первая глава диссертации носит обзорный характер. В параграфах 1.1 и 1.3 приведён обзор работ Панина В.Е., Козлова Э.В., Коневой Н.А., Владимирова В.И., Рыбина В.В., Мещерякова Ю.И., Тепляковой Л.А., касающихся развития ансамблей дефектов при деформировании и разрушении материалов, обсуждается концепция многоуровнего развития пластической деформации, проявления неоднородности пластической деформации на разных масштабных уровнях, а также закономерности сдвиговой деформации в металлах и сплавах. В параграфе 1.2 приведён обзор работ Баренблатта Г.И., Ботвиной Л.Р., Carpinteri A., Наймарка О.Б., посвященных, статистической автомодельности пространственных распределений деформационных дефектов на различных масштабных уровнях, связь с закономерностями разрушения. Обсуждается вид функции распределения данных дефектов, имеющий универсальный характер в некоторых безразмерных (автомодельных) координатах.
В параграфе 1.4 приведён обзор работ Bouchaud E., Zaiser M. по исследованию морфологии поверхности нагруженных материалов и основных масштабно- инвариантных закономерностей, наблюдаемых при деформировании и разрушении металлов и сплавов. Отмечается, что масштабная инвариантность структур наблюдается не только при анализе следов скольжения на поверхности деформированных монокристаллов, но и при количественных исследованиях деформационных дефектов в объёме моно- и поликристаллов металлов и сплавов. Обсуждается связь масштабных структурных инвариантов с кинетикой роста трещин, установленной в работах А.А. Шанявского.
В параграфе 1.5 сформулированы цель работы и задачи исследования, обоснован выбор материалов и методов исследования.
Вторая глава диссертационной работы посвящена экспериментальному исследованию масштабно-инвариантных закономерностей эволюции рельефа поверхности пластически деформируемого монокристалла алюминия.
В параграфе 2.1 приведены основные механические свойства рассматриваемого монокристалла алюминия. В параграфе 2.2 описан принцип работы измерительного комплекса NewView 5010 для получения трехмерного изображения поверхности. Параграф 2.3 посвящен условиям проведения экспериментов, описанию методик и основным результатам. Исследование включало эксперименты по квазистатическому растяжению монокристалла алюминия, изучению масштабно- инвариантных закономерностей (в терминах показателя Хёрста) локализации пластической деформации на основе данных профилометрии высокого разрешения (интерферометр-профилометр New View 5010).
Монокристалл высокочистого алюминия был выращен по методу Чохральского в вертикальной печи в тигле из алюминия высокой чистоты с использованием «затравки» ориентации [001]. Геометрические размеры образца 41×3,8×1,8 мм с максимальным размером вдоль оси роста монокристалла с ориентацией близкой к [001].
Вырезанный образец механически полировался на наждачных бумагах с постепенным уменьшением зерна абразива, последующим электрохимическим полированием для удаления деформированного в процессе резки слоя и получения зеркальной рабочей поверхности.
Образец фиксировался в специально сконструированном приспособлении для исключения изгибных напряжений. Пошаговое (23 стадии нагружения) квазистатическое растяжение монокристалла реализовано в диапазоне деформацийε=1,2–12,2% при комнатной температуре на установке ZWICK Z100/SN5A со скоростью перемещения траверсы 0,2 мм/мин вдоль оси роста кристалла и сопровождалось сканированием поверхности образца после каждого этапа деформирования.
Для изучения микроструктуры деформационного рельефа монокристалла алюминия после заданной величины нагрузки образец вместе со специальными захватами, обеспечивающими одноосность деформирования, извлекался из испытательной машины и исследовался с помощью интерферометра профилометра New View 5010 и сканирующего электронного микроскопа Hitachi S-3400. Это позволило исследовать деформационный рельеф свободной поверхности монокристалла алюминия на разных масштабных уровнях в зависимости от степени деформации.
На поверхности монокристалла наблюдалось образование системы сопряженных мезополос областей локализованного сдвига, ориентированных под углом ~ 45° к направлению растяжения (рисунок 1).
(a)
(г)
35 мкм
(б)
(д)
35 мкм
(в)
(е)
35 мкм
35мкм
35 мкм
35 мкм
Рисунок 1 – Поверхность монокристалла алюминия, подвергнутых одноосному растяжению, относительная деформация образца: a) ε=1,2%; б) ε=1,9%; в) ε=2,3%;
г) ε=6,7%; д) ε=7,3%; е) ε=8,4%
Использование различных методик позволило провести количественный анализ
морфологии поверхности и вычисление масштабно-инвариантного показателя
(показателя Хёрста) в широком диапазоне масштабов. Полученные оптические изображения макро- и микро-рельефа боковой поверхности монокристаллического образца, соответствующие различным значениям пластической деформации, анализировались по методике определения показателя Хёрста, заключающейся в вычислении функции корреляции:
K(r)= (z(x+r)−z(x))2 1/2 ∝rH , (1) x
где K(r) представляет собой усреднённую разность значений высот рельефа поверхности z(x+r) и z(x) на окне размером r, H – показатель Хёрста (масштабно- инвариантный показатель).
Анализировались одномерные образы-срезы рельефа поверхности вдоль оси растяжения. До 10 одномерных «срезов» анализировались в пределах «окна» размером 0,4×2,1 мм, обеспечивая представительность данных о структуре рельефа, индуцированного дефектами.
Представление зависимости K(r) в логарифмических координатах в соответствие с соотношением (1) позволяет провести оценку показателя Хёрста H, определяемого постоянством наклона зависимости log2 K(r) от log2(r) в диапазоне
масштабов (Lmin, Lmax), определяемых проекцией линейного сегмента функции корреляции K(r) на ось абсцисс, рисунок 2.
Рисунок 2 – Характерный вид зависимости log2 K(r) от log2(r)для: а) недеформированного монокристалла Al, б) деформированного
монокристалла Al (ε=7,3 %)
Распределение полосовых структур различного масштаба при растяжении монокристалла алюминия (рисунок 1) обнаруживает признаки самоподобия. Наблюдался следующий сценарий изменения границ масштабов в зависимости от деформации растяжения. Малым деформациям монокристалла до ε~1,9% (рисунки 2а-б) соответствуют значения границ масштабов Lmin=2–9 мкм и Lmax~120 мкм при значении H~0,8, при достижении ε~2,3% наблюдается резкий рост верхней границы масштабов до величины Lmax=1137 мкм при значении H~0,7 (рисунок 2в, стадия I), которые не изменяются (в пределах экспериментальной погрешности) до значений деформации ε~7,3% (рисунки 2в-е). При достижении ε~7,9% наблюдается резкий рост нижней границы масштабов до величины Lmin=14–19 мкм при H~0,7 (стадия II), соответствующей началу образования более грубой системы мезополос сдвига, рисунки 2д-е.
9

Анализ оптических изображений позволил установить две стадии формирования полос скольжения: первая стадия роста верхней границы масштаба в диапазоне деформаций ε=2,3–7,3% (рисунки 1в-г) соответствует формированию макроскопических полос, расположенных на поверхности кристалла под углом ~ 45° к направлению внешней силы, вторая стадия роста минимального масштаба в диапазоне деформаций ε=7,9–12,2% (рисунки 2д-е) соответствует образованию более грубой системы мезополос скольжения.
Таким образом, фрактальный анализ деформационного рельефа поверхности монокристалла алюминия после разной степени деформации позволил установить, что на поверхности монокристалла наблюдаются отчётливые самоподобные картины следов скольжения, о чём свидетельствует наличие постоянных к величине пластической деформации значений показателя Хёрста (H~0,7) в широком диапазоне пространственных масштабов (5–1100 мкм).
Третья глава посвящена экспериментальному исследованию масштабно- инвариантных закономерностей при усталостном деформировании предварительно нагруженных образцов из сплава алюминия.
В параграфе 3.1 приведен обзор работ Вёллера, Мэнсона, Коффина по исследованию усталостного нагружения материалов, обсуждаются результаты Bathias C., Murakami Y., Ботвиной Л.Р., касающиеся особенностей гигациклового разрушения.
В параграфе 3.2 показано, что взаимосвязь структурных изменений и свойств материалов является ключевой проблемой в оценке долговечности, длительной и усталостной прочности. Экспериментальные исследования реакций материалов на нагружение в широком интервале интенсивностей и скоростей деформации обнаруживают ряд закономерностей в процессах пластичности и разрушения и показывают их связь с коллективными свойствами типичных мезоскопических дефектов (дислокационных субструктур, микросдвигов, микротрещин). Яркие черты данных закономерностей проявляются при циклическом, динамическом и ударно- волновом нагружениях, когда времена эволюции структуры приближаются к характерным временам нагружения.
Влияние случайных статических или динамических нагрузок, малоциклового нагружения на долговечность материалов в условиях много- и гигацикловой усталости вызывает в настоящее время большой интерес в авиационном моторостроении в связи с необходимостью решения проблемы надежности (долговечности) в условиях эксплуатации, например, лопаток газотурбинных двигателей при соударении с твёрдыми частицами, получившей в западной литературе определение «foreign object damage».
В параграфе 3.2.1 приведены химический состав и квазистатические свойства исследуемых материалов. Исследовались два сплава алюминия: Al-Cu (2017A-T3, аналог Д1) и Al-Mg (5454-О, аналог АМг2.5м), используемые в авиационной промышленности и автомобилестроении. Эксперименты на сплавах алюминия проводились в сотрудничестве с французскими коллегами (лаборатория LAMEFIP ENSAM Bordeaux).
В параграфе 3.2.2 приведено описание эксперимента. Предварительное нагружение образцов осуществлялось двумя способами – квазистатическим и динамическим растяжением, после чего образцы подвергались циклической нагрузке, соответствующей базовому сроку службы (приблизительно 2·105 циклов)
при комнатной температуре, с последующим изучением фрактографии изломов с помощью интерферометра-профилометра и сканирующего электронного микроскопа.
Квазистатическое предварительное нагружение осуществлялось на серво- гидравлической испытательной машине Instron 8500. Динамическое предварительное нагружение образцов проводилось с применением инерционного нагружающего устройства (рисунок 3), позволяющего реализовать динамическое деформирование на фиксированное значение деформации до значений скоростей деформации ~103 c-1.
Рисунок 3 – Схема инерционного нагружающего устройства
Испытания на усталость реализовывались на машине резонансного типа Amsler Vibrophore с контролем усилия в условиях полностью обратимого цикла нагрузки- разгрузки. Данная установка позволяет осуществлять регистрацию частотных характеристик деформируемого образца и остановку процесса усталостного нагружения при резком изменении импеданса при зарождении усталостной трещины или формировании зоны локализации разрушения. Изменение частоты на 0,4 Гц соответствовало появлению трещины с характерным размером ~1 мм. Уровень приложенных напряжений позволял проводить исследования усталостного ресурса до значений, соответствующих 2·105 циклов.
Исследование долговечности выполнялось для уровня напряжений (220 МПа для Al-Cu и 140 МПа для Al-Mg), соответствующих критическому количеству циклов ~2·105, оцениваемых для материалов в исходном (недеформированном) состояниях для условий многоцикловой усталости.
Результаты испытаний представлены на рисунке 4 и отражают зависимость критического числа циклов (с учетом дисперсии) в зависимости от величины степени предварительной деформации k, определяемой отношением заданной величины деформации к деформации разрушения.
Исследовалось от 5 до 10 образцов для каждого типа предварительного нагружения. Эти зависимости (рисунок 4) отражают высокую чувствительность сплава Al-Cu и низкую чувствительность сплава Al-Mg к предварительному нагружению.
Количественные значения масштабных инвариантов рельефа поверхностей разрушения были использованы для определения структурного состояния
материалов, подвергнутых различной истории предварительного нагружения, и при последующем усталостном нагружении.
Рисунок 4 – Долговечность предварительно деформированных образцов алюминиевых сплавов
Области сканирования распределялись по зоне 2 (рисунок 5) и анализировались одномерные образы-срезы рельефа поверхности в радиальном направлении по отношению к границе раздела между зонами 1 и 2, полученные с помощью интерферометра-профилометра New-View.
Рисунок 5 – Схематическое представление процедуры сканирования зоны усталостного разрушения (1-зона зарождения трещины, 2- зона роста трещины, 3-
зона долома)
До 13 одномерных «срезов» (рисунок 5) анализировались в пределах каждого «окна», обеспечивая представительность данных о структуре рельефа, индуцированного дефектами, с вертикальным разрешением ~0,1 нм и горизонтальным ~ 0,1 мкм.
12

Для определения масштабно-инвариантного показателя H и границ масштабной инвариантности Lmin и Lmax (рисунок 6) измеренных профилей использовался метод определения показателя Хёрста, описанный в главе 2.
Рисунок 6 – Характерный вид зависимости log2 K(r) от log2(r)при динамическом растяжении образца на 1,5 мм: а) Al-Mg No4, б) Al-Cu No11
Экспериментальные результаты представлены в Таблице 1.
Таблица 1. Зависимость показателя Хёрста для различных условий предварительного деформирования.
Сплав
5454-О 2
Удл. H (мм)
0 0,66±0,04
1,5 0,70±0,03
2,5 0,57±0,05 1,5 0,51±0,04 2,5 0,64±0,05
0 0,56±0,09 0,5 0,53±0,05
1 0,44±0,04
0,5 0,62±0,05 1 0,46±0,10 1,5 0,71±0,09
Lmin, Lmax,
мкм мкм 0,7±0,3 11,9±0,3
1,7±0,2 28,2±1,4
1,6±0,2 20,4±0,4 1,6±0,1 17,7±0,5 0,6±0,3 12,7±1,5
0,9±0,2 28,2±0,3
0,9±0,3 14,1±0,2
1,8±0,2 28,2±0,4
0,5±0,3 14,1±0,3 1,8±0,2 28,2±0,3 3,5±0,2 56,3±0,5
Номер образца 1
Тип нагружения
Недеформированный
Квазистатическое растяжение
Квазистатическое растяжение Динамическое растяжение Динамическое растяжение Недеформированный Квазистатическое растяжение
Квазистатическое растяжение
Динамическое растяжение Динамическое растяжение Динамическое растяжение
(Al-Mg)
3 4 5 6 7
2017A-T3 8 (Al-Cu)
9 10 11
Обнаружена высокая чувствительность сплава Al-Cu к предварительному нагружению, что проявляется в увеличении верхних границ пространственных масштабов до ~56 мкм, на которых показатель Херста остаётся постоянным по сравнению со сплавом Al-Mg ~28 мкм. Роль этих масштабов может быть отражена в соответствующей форме закона роста усталостной трещины. Низкая чувствительность сплава Al-Mg к предварительному нагружению обусловлена высокой степенью адаптации материала к различным режимам предварительного нагружения – инициированием механизмов структурной релаксации различного масштабного уровня.
Четвертая глава посвящена исследованию кинетики роста усталостных трещин в сплавах алюминия АМг6 и Д16Т в режиме гигацикловой усталости при предварительном динамическом деформировании. Актуальность постановки
определяется важными приложениями – оценкой ресурса материалов и элементов конструкций авиационных газотурбинных двигателей в условиях полетного цикла при случайных динамических воздействиях. Проблема оценки ресурса ответственных машиностроительных конструкций, в частности, авиационного моторостроения поставили ряд качественно новых задач фундаментального характера по оценке надежности материалов для значений, превышающих 108 – 1010 циклов нагружения, в области, так называемой, гигацикловой усталости. Это связано с тем, что усталостный ресурс многих ответственных конструкций, работающих в режиме циклических нагрузок, превышает многоцикловый диапазон. В свою очередь, поведение материалов в области гигацикловой усталости обнаруживает ряд качественных отличий: условий зарождения трещин (в объеме образца), особенностей распространения, связанных со сменой механизмов зарождения и развития усталостных трещин.
Параграф 4.1 посвящен методике проведения экспериментов по комбинированному динамическому и последующему усталостному (гигацикловому) нагружению, приведен химический состав, основные механические свойства алюминиевых сплавов АМг6 и Д16Т, геометрия образцов. Предварительное нагружение образцов осуществлялось динамическим растяжением на разрезном стержне Гопкинсона-Кольского (РСГ) (рисунок 7а) при скоростях деформации до ~103 c-1, последующем гигацикловом нагружении на ультразвуковой испытательной машине Shimadzu USF-2000 и количественным анализом фрактографии изломов на основе данных профилометрии и сканирующей электронной микроскопии.
аб
Рисунок 7 – Испытательный комплекс в лаборатории Физических основ
прочности ИМСС УрО РАН: а) разрезной стержень Гопкинсона-Кольского, б) образец, установленный в РСГ для предварительного динамического
нагружения (обойма для наглядности снята)
В параграфе 4.2 образцы, подвергнутые предварительному динамическому нагружению (рисунок 7б), приводились к необходимой геометрии в соответствие с методикой испытаний гигациклового нагружения. Усталостное нагружение с частотой 20кГц осуществлялось на испытательной машине резонансного типа Shimadzu USF-2000 при уровнях напряжений 105-162 МПа с коэффициентом асимметрии R=-1.
Циклическое нагружение при указанных режимах показало снижение до ~25% предельного напряжения разрушения предварительно нагруженного сплава АМг6 с уровня напряжения 152 МПа в исходном (недеформированном) состоянии до уровня
14

напряжений 112 МПа (рисунок 8а), соответствующего критическому количеству циклов ~109.
Обнаружено также снижение до ~30% предельного напряжения разрушения предварительно нагруженного сплава Д16Т с уровня напряжения 150 МПа в исходном (недеформированном) состоянии до уровня напряжений 105 МПа (рисунок 8б), соответствующего критическому количеству циклов ~109.
аб
Рисунок 8 – σ-N кривая в случае динамического предварительного нагружения
и без предварительного нагружения: a) АМг6; б) Д16T
В параграфе 4.3. исследовался поверхностный рельеф разрушенных образцов с помощью интерферометра-профилометра высокого разрешения New-View 5010 и затем анализировался методами фрактального анализа для установления связи коррелированного поведения шероховатости, обусловленной многомасштабным развитием поврежденности и соответствующией зонам зарождения и распространения трещин.
При усталостных испытаниях сплава АМг6 наблюдались два типа разрушения образцов. Первый, когда образцы разрушались непосредственно во время эксперимента. Второй, когда образцы, обладающие явными признаками разрушения (сильное изменение резонансной частоты испытаний, выход усталостной трещины на поверхность), уже были не способны продолжать выдерживать усталостную нагрузку на резонансной частоте. Поверхность разрушения образцов первого и второго типа «вскрывалась» охлаждением образцов жидким азотом при последующем «доломе». Предполагалось, что поверхность разрушения в режиме гигацикловой усталости уже сформировалась в процессе эксперимента и занимает большую часть поверхности разрушения, что сопровождается изменением резонансной частоты испытаний.
При разрушении цилиндрических образцов за число циклов, соответствующих многоцикловой усталости (106-107), трещина образуется с поверхности образца. При разрушении предварительно нагруженных образцов из сплава АМг6 на базе 108 циклов и более наблюдалось формирование трещины внутри образца, и на поверхности разрушения видна характерная для такого режима усталости область излома – «рыбий глаз» («fish-eye»), в центре которой находится очаг разрушения,
15

окруженный областью с фрагментированной (субмикрокристаллической) структурой (светлая область), рисунок 9.
аб
Рисунок 9 – Характерный рельеф поверхности зоны усталостного разрушения
сплава АМг6: а) образец No2 (σ= 120 МПа, N= 7,82⋅108), б) образец No10 (σ= 138 МПа, N= 7,51⋅108)
Количественный анализ морфологии поверхностей разрушения проводился на интерферометре-профилометре New-View 5010. Области сканирования распределялись по зоне роста усталостной трещины (рисунок 10) и анализировались одномерные образы-срезы рельефа поверхности в радиальном направлении по отношению к границе раздела между зонами 1 и 3.
Рисунок 10 – Морфология поверхности разрушения (увеличение x80), образец АМг6 No2 (σ= 120 МПа, N= 7,82⋅108): а) карта высот, б) 3D образ рельефа
От 12 до 18 одномерных «срезов» анализировались в пределах каждого «окна», обеспечивая представительность данных о структуре рельефа, индуцированного дефектами, с вертикальным разрешением ~ 0,1 нм и горизонтальным ~ 0,1 мкм.
Для определения минимального (критического) масштаба lsc, соответствующему установлению длинно-корреляционных взаимодействий в ансамблях дефектов, использовался метод определения показателя Херста. По одномерным профилям рельефа поверхности разрушения вычислялась функция K(r) по формуле (1).
Сравнение масштабов коррелированного поведения шероховатости рельефа поверхностей разрушения образцов, нагруженных в условиях много- и
гигацикловой усталости, позволило установить существенное уменьшение верхней границы пространственных масштабов, на которой показатель Хёрста остается постоянным для динамически преднагруженных образцов в зоне «fish-eye» (рисунок 11).
Рисунок 11 – Характерный вид зависимости log2 K(r) от log2(r) образец АМг6 No2 (σ= 120 МПа, N= 7,82⋅108): а) внутри «fish-eye», б) вне «fish-eye»
Для описания кинетики роста малых трещины (для размеров, меньших размера «трещин Пэриса») предложено феноменологическое соотношение, которое, наряду с макроскопической характеристикой напряженного состояния в вершине трещины, отражает роль структурных масштабов lsc на кинетику роста трещин dl/dN (l – длина трещины, N – число циклов):
⎛L ⎞βα где ∆Keff = ∆K ⎜ pz ⎟
– эффективный коэффициент интенсивности напряжений; ∆K –
da ⎛ ∆K ⎞α
=l⎜ eff⎟ (2)
dN sc⎜El⎟ ⎝ sc⎠
⎝lsc ⎠
размах коэффициента интенсивности напряжений; E – модуль Юнга; lsc – минимальный пространственный масштаб в окрестности вершины трещины (зоны процесса разрушения), на котором начинают проявляться масштабно-инвариантные закономерности рельефа поверхности разрушения, Lpz – масштаб зоны процесса разрушения в вершине трещины. показателями скейлинга α и β, отражающие связь структурных масштабов с кинетикой трещин. Значения Lpz и lsc для образцов с «fish- eye» (рисунок 9) определены экспериментально на основе исследования корреляционных свойств рельефа поверхности разрушения и вычисления показателя Херста (таблица 2).
Таблица 2 Значения показателя Херста H и критических масштабов Lpz и lsc для образцов с «fish-eye»
Номер образца
Деформация в области наименьшего сечения образца εf, %
σ, МПа
∆Ν, циклы
Номер зоны
lsc мкм
Lpz мкм
H
2 17 10 18
120 7,82·108 1
2 0,9±0,2 26,3±1,9
3 0,5±0,2 26,2±6,1
0,63±0,02
0,62±0,02
0,49±0,02
0,49±0,02
0,51±0,02
0,60±0,02
138 7,51·108 1
2 2,2±0,9
0,6±0,2 17,2±2,2
0,8±0,2 11,6±2,2
3 0,4±0,2
28,4±3,5
16,6±1,7
17

В параграфе 4.4 проведено исследование химического состава сплава АМг6 (проведенное на кафедре «Физики твердого тела» ПГНИУ) с использованием сканирующего электронного микроскопа Hitachi S-3400n по спектру излучения отраженных электронов с помощью модуля INCA (рисунок 12).
Рисунок 12 – а) Увеличенный фрагмент «fish-eye», б) суммарный спектр отраженных электронов в области 2, полученные на электронном сканирующем
микроскопе для образца АМг6 No2 (σ= 120 МПа, N= 7,82⋅108)
Исследовался спектр излучения в трех областях (рисунок 12а). Было обнаружено, что в центре «fish-eye» (в области 2) содержание Al и Mg 49% и 42% соответственно. В области 1, рядом с «fish-eye», концентрации Al и Mg 91% и 6% соответствуют традиционно наблюдаемым для сплава АМг6. В области «fish-eye» (зона 3) выделяется зона с концентрациями Al и Mg 72% и 24%. В алюминиево- магниевом сплаве диффузия магния в присутствие интерметаллидного включения может быть фактором, влияющим на образование зоны «fish-eye».
В заключении приведены основные результаты работы.
1. Установлена по данным профилометрии высокого разрешения масштабная инвариантность полос скольжения различного масштаба, образующихся на поверхности монокристалла алюминия в условиях квазистатического растяжения, соответствующая значениям показателя Хёрста (H~0,7) в диапазоне пространственных масштабов (5–1100 мкм).
2. Развита методология на основе вычисления пространственных инвариантов по данным профилометрии рельефа поверхностей разрушения, устанавливающая связь критических условий распространения усталостной трещины с размером «зоны процесса», определяемым коррелированным поведением дефектов (постоянством показателя Херста).
3. Обоснован подход по оценке структурной восприимчивости материалов авиационного моторостроения (на примере Al-Cu, Al-Mg) к динамическим нагружениям при последующих циклических нагружениях на основе количественных оценок структурных масштабов, «зоны процесса», определяемых постоянством масштабного инварианта (показателя Херста), вычисляемого по данным профилометрии поверхности разрушения.
4. Установлены на основе количественного анализа рельефа поверхности разрушения (по данным профилометрии высокого разрешения) масштабные
18

инварианты и соответствующие им масштабы, определяющие формирование зон инициирования разрушения «рыбий глаз» («fish-eye»), зарождения и распространения усталостной трещины в гигацикловом режиме в предварительно динамически нагруженных образцах из сплавов АМг6 и Д16Т.
5. Установлена связь параметров кинетического уравнения роста трещины с масштабными инвариантами, определяющими формирование зон инициирования разрушения «рыбий глаз» («fish-eye»), зарождения и распространения усталостной трещины в гигацикловом режиме в предварительно динамически нагруженных образцах из сплавов АМг6 и Д16Т.
6. Установлено влияние интерметаллидных включений и диффузии магния в сплаве АМг6 на формирование зон локализации разрушения и образование зоны «рыбий глаз» («fish-eye»).