Особенности деформирования монокристалла и поликристалла
В начале деформирования монокристалла под действием касательного напряжения τ он не упрочняется, а его деформация ε велика. Начальную стадию 1 деформирования называют стадией легкого скольжения (рисунок – 5). При этом дислокации перемещаются в монокристалле, практически не встречая препятствий.
С ростом деформации скольжение распространяется на другие системы и возникает множественное скольжение. На стадии 2 (рисунок 5) дислокации перемещаются в пересекающих плоскостях, возрастает сопротивление их движению, и образуется сложная дислокационная структура.
Наконец, стадия 3 характеризуется более замедленным упрочнением по сравнению со стадией 2. Винтовые дислокации переходят в смежные плоскости скольжения, и возникает поперечное скольжение, которое, по своей сути, является процессом разупрочнения.
В процессе скольжения возникают новые дислокации, и их плотность повышается от 108 до 1012 см–2 (более высокую плотность получить нельзя из-за появления трещин и разрушения металла). Существует несколько механизмов образования новых дислокаций. Важным из них является источник Франка – Рида (рисунок – 6). Под действием касательного напряжения закрепленная дислокация 1 (рисунок – 6) выгибается, пока не примет форму полуокружности 2. С этого момента изогнутая дислокация распространяется самопроизвольно в виде двух спиралей (4 на рисунок – 6).
1 – стадия легкого скольжения; 2 – стадия множественного скольжения; 3 – стадия динамического разупрочнения
|
|
|
Рисунок 5 - Диаграмма деформирования монокристалла
Рисунок 6 - Последовательность образования (1–7) новой дислокации при действии источника Франка – Рида
При встрече спиралей возникают расширяющаяся дислокационная петля и отрезок дислокации (5, 6 на рисунок 6). Отрезок распрямляется, занимает исходное положение (7 на рисунок 6), и генератор дислокаций готов к повторению цикла. Один источник Франка – Рида способен образовывать сотни новых дислокаций. В основе упрочнения металла при деформировании лежит, прежде всего, повышение плотности дислокаций.
Движению дислокаций мешают различные препятствия – границы зерен, дефекты упаковки, межфазные поверхности, дислокации, пересекающие плоскость скольжения. Через некоторые препятствия дислокации проходят, но при более высоких напряжениях. Такими препятствиями для дислокаций являются, например, другие дислокации, пересекающиеся с их плоскостью скольжения.
Каждое скопление дислокаций создает поле напряжений, отталкивающее приближающуюся деформацию. Чем больше дислокаций в скоплении, тем сильнее отталкивание и тем труднее деформируется металл. Когда плотность дислокаций в скоплении достигает определенного значения, в этом месте зарождается трещина.
|
|
|
В технических металлах, являющихся телами поликристаллическими (рисунок 7, а), пластическая деформация происходит достаточно сложно.
Деформация зерен начинается сразу по нескольким системам скольжения. Пока общая деформация мала, зерна деформируется неоднородно в силу их разной ориентации по отношению к приложенным нагрузкам (рисунок 7, б).
а – исходное состояние (ε = 0 %); б – ε = 1 %; в – ε = 40 %; г – ε = 80–90 %
Рисунок 7 - Изменение микроструктуры поликристаллического металла при деформации
С ростом степени деформации зерна постепенно вытягиваются в направлении пластического течения (рисунок – 7, в, 9, а), возникает определенная ориентация кристаллографических плоскостей и направлений в них. Закономерная ориентация кристаллитов относительно внешних деформационных сил называется текстурой (текстурой деформации). Внутри зерен повышается плотность дефектов, при значительных деформациях границы зерен различаются с трудом (рисунок – 7, г).
Текстура деформации зависит от вида деформирования кристаллической структуры металла, наличия примесей и условий деформирования и способствует появлению анизотропии механических и физических свойств.
Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 243; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!