ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 104
Скачиваний: 0
На основании анализа этих результатов Пуанту заключает, что при температурах выше 673° К возможно несколько видов пирамидального и призматического скольжений:
(1){1 ОТ 1} < 1 1 2 0 > :
(2) { Ю Н } < 1 1 2 0 > пли {1015} < 1 1 2 0 > ;
(3){ 1 0 П } < 1 1 0 1 > ;
(4){1010} < 1 1 2 3 > .
Наиболее легко осуществляется скольжение типа {101 JC} < 1120>, действующее на третьей стадии. Скольжение в системах (3) и (4), имеющих компоненту сдвига вдоль оси с, становится актив ным лишь в случае, когда касательные напряжения в систе мах (1) и (2) малы, т. е. когда плоскость базиса параллельна плоскости прокатки. Эти результаты нельзя считать окончатель ными, поскольку наличие (2), (3) и (4) систем скольжения в
металлах с |
г. п. у.-структурой |
энергетически |
маловероятно |
(см. |
||||
пп. 4.1—4.5). Это же относится к скольжению |
дислокаций |
а в |
||||||
плоскостях |
{10Ї2}, |
{1013} |
и {1014}, о |
котором |
сообщено в |
ра |
||
боте [ 9 ] . |
|
|
|
|
|
|
|
|
1.4.8. Дислокационная |
структура. |
Электронномикроскопиче- |
||||||
скпе исследования |
кристаллов |
бериллия |
после деформации |
сжатием вдоль оси с противоречивы. Ле Азиф, Дюпуп и Пуарье с сотр. [63, 65, 66] не обнаружили дислокаций с + а вплоть до температур испытаний 873° К, а Спенглер, Дамиано, Герман и др. [46, 68] при исследовании фольг кристаллов сплавов и сверх чистого бериллия, испытанных при температурах 293—637°К, идентифицировали дислокации с и с + а. Возможно, такое раз личие является результатом влияния примесей на характеристи ки пирамидального скольжения. В кристаллах технической чи стоты пирамидальное скольжение либо отсутствует, либо лока лизовано в непосредственной близости от поверхности разру шения. Поэтому Дамиано и др. [68] также не смогли обнару
жить |
дислокаций с + а в |
фольгах монокристаллов |
технической |
|||||
чистоты после |
испытания |
на |
сжатие |
в |
области |
температур |
||
473—678° К. |
|
|
|
|
|
|
||
В |
фольгах |
сплавов и очень чистого бериллия дислокации с, |
||||||
с + а |
и |
а часто расположены |
парами |
или |
образуют |
узлы. При |
||
293° К |
дислокации с и с + а прямые, |
а при высоких |
температу |
|||||
рах они заметно изгибаются. |
Плотность |
дислокаций с и с + а |
увеличивается с ростом температуры деформации. В монокри сталлах сплавов Be—Си и Be — Ni количество дислокаций при
прочих равных условиях всегда выше, |
чем у сверхчистого |
бе |
|
риллия. Авторы работы |
[68] полагают, что краевые дислока |
||
ции с + а, образующиеся |
при сжатии, в |
процессе разгрузки |
дис |
социируют по реакции |
|
|
|
4-<112з>^4-<1 1 2°>-ы0 0 0 1 ь О-5)
оd
Дислокация а может совершать скольжение в плоскости (0001), а дислокация с остается неподвижной. При повышенных темпе ратурах дислокации с, совпадающие с направлением, вдоль ко торого происходит диссоциация (т. е. с направлением пересече ния плоскостей (0001) и {1122}), могут покинуть исходное ме стоположение в результате переползания. С этим связано искривление линий дислокаций.
Возможность диссоциации дислокаций с + а по реакции (1.5) нуждается в дальнейшей проверке. С энергетической точки зре ния (в соответствии с критерием квадрата вектора Бюргерса, см. п. 4.1) эта реакция не дает выигрыша в энергии1 . Вместе с тем диссоциация дислокаций по реакции (1.5) наблюдалась в магнии при температурах выше 423° К [79].
Дислокации с + а идентифицированы также в фольгах поликристаллнческого бериллия после закалки от 1273°К или облу
чения нейтронами |
( 2 - Ю 2 0 |
нейтронісм2) при 623° К |
[80]. Уол |
||
тере и другие непосредственно |
наблюдали движение |
дислокаций |
|||
с + а в электронном |
микроскопе |
[80] . |
|
|
|
1.4.9. Сжатие кристаллов |
бериллия вдоль оси с при |
высоких |
|||
давлениях. Хэнафи, |
Лондон |
[39, 81], Бедер и др. [30] и |
авторы |
настоящей книги [82] изучали пластическую деформацию кри сталлов бериллия при сжатии вдоль оси с при высоких давле ниях. Поскольку испытания в условиях приложения гидростати ческого давления позволяют задержать разрушение, пирами дальное скольжение может возникнуть при более низких тем пературах. Испытания кристаллов различной чистоты при ком
натной температуре и высоких давлениях (0—27,5 |
кб) показа |
ли следующее. |
|
При высоких давлениях наблюдается пирамидальное сколь |
|
жение в системе {1122} < 1123>. Дислокации с + а |
идентифици |
рованы электронномикроскопически, линии скольжения видны в
оптический микроскоп |
[39, 81]. У |
кристаллов высокой чистоты, |
|||||||
полученных после 12 проходов зонной плавки, |
пирамидальное |
||||||||
скольжение наблюдается |
при р= 12-+14 кб, |
а у кристаллов более |
|||||||
низкой |
чистоты — при |
/?=19 |
кб. |
В работе |
[30], где использо |
||||
вался |
бериллий |
чистотой |
99,75%, |
пирамидальное скольжение |
|||||
не наблюдалось при р<\5 |
кб. |
|
|
|
|
|
|||
У кристаллов высокой чистоты критическое напряжение сдви |
|||||||||
га не превышает 93 кГ/мм2, что намного |
ниже |
значений |
пре |
||||||
дела текучести, |
характерных |
для испытаний в |
обычных |
усло |
виях. У кристаллов низкой чистоты предел текучести не сни жается с возрастанием внешнего давления, т. е. в гидростати ческих условиях т j 1 } заметно увеличивается при снижении чистоты материала.
1 Небольшой выигрыш дает последующая диссоциация дислокаций а на частичные дислокации по реакции (4.4),
Пластичность кристаллов во всех случаях низкая ( в р < 1 % ) . Разрушение большей части образцов происходит вдоль плоско сти, наклоненной на угол 4 0 ± 2 к плоскости (0001) [она может быть идентифицирована как (1124)]. Дамиано и др. [39] пола гают, чторазрушение вдоль плоскости (1124) на самом деле является результатом кооперативного растрескивания вдоль пло скостей (0001) и {1120}, вызванного локализованным скольже
нием дислокаций с + а. В |
работе [30] |
скол по (1124) |
наблю |
||
дался и в отсутствие пирамидального |
скольжения. |
Изредка |
|||
происходило разрушение |
по |
плоскости |
(1012). Напряжение |
||
разрушения при сжатии в гидростатических |
условиях возрастает |
||||
(иногда до 310 кГ/мм2 при р^20 |
кб). Макроскопические |
трещи |
|||
ны могут образоваться при напряжениях |
меньше разрушающего |
и в условиях отсутствия пирамидального скольжения. Посколь ку в обычных условиях этого не происходит, можно заключить, что гидростатическое давление действительно задерживает раз рушение.
Электронномикроскопическое исследование деформирован ных кристаллов выявляет сетки, образованные дислокациями с. с + а и а, а также призматические дислокационные петли не базисных дислокаций вокруг включений вторичных фаз, обра зующиеся, по-видимому, из-за различия сжимаемостей частиц и матрицы.
Дислокации с + а, по мнению Дамиано и др. [39], способны диссоциировать в плоскостях (10І0) по реакции (1.5). Поэтому предварительная деформация бериллия в условиях гидростати
ческого давления с целью ввести |
в кристалл подвижные |
дисло |
|
кации с + а |
не должна давать |
существенного эффекта. Эта |
|
точка зрения |
нуждается, однако, в экспериментальной проверке. |
||
При сжатии монокристаллов |
сплава Be — 2,5% Си |
вдоль |
оси с пирамидальное скольжение при давлении 14 кб развито
слабо |
[81]. Линии |
скольжения появляются при |
напряжении |
— 210 |
кГ/мм2 как |
в обычных условиях, так и в |
условиях при |
ложения давления. |
При увеличении напряжения |
число линий |
у краев образца несколько возрастает. Деформация в момент разрушения и разрушающее напряжение равны соответственно
~0,085% |
и ~ 2 3 5 |
кГ/мм2 без приложения давления |
и |
~ 0 , 0 7 % |
|||
и ~ 2 8 6 |
кГ/мм2 |
при давлении 11 —14 |
кб. Таким образом, повы |
||||
шение давления |
до |
14 кб не оказывает существенного |
влияния |
||||
на пирамидальное |
скольжение в сплаве B e — 2 , 5 % |
Си, |
но спо |
||||
собствует увеличению |
разрушающего |
напряжения. |
|
|
|||
Все это позволяет |
заключить, что |
давление, как |
и легирова |
ние бериллия медью и никелем, способствует появлению пира мидального скольжения не столько за счет изменения напряже ний активирования источников или движения с + а-дислокаций, сколько вследствие повышения разрушающих напряжений. Исключением, возможно, является бериллий высокой чистоты,
1.4.10. Роль пирамидального скольжения при пластической деформации поликристаллического бериллия. Пластичность по ликристаллического бериллия заметно возрастает при темпера турах около 470° К. Пирамидальное скольжение в монокристал лах высокой чистоты (и изменение характера разрушения моно кристаллов технической чистоты) наблюдается также в этой области температур. Поэтому эти два явления чэ.сто считают взаимосвязанными. Действительно, благодаря высокому модулю упругости бериллия даже небольшое увеличение вклада пира мидального скольжения может способствовать релаксации на пряжений и затруднит распространение трещин по плоскостям (0001) и {1120}.
Вместе с тем имеется два факта, которые в настоящее время трудно согласовать с этими представлениями: 1) у кристаллов технической чистоты при сжатии вдоль оси с при 678° К пла
стическая |
деформация |
незначительна ( < 5 - 1 0 ~ 6 ) ; 2) хотя пира |
мидальное |
скольжение |
в монокристаллах сплавов Be—Си, |
Be —Ni наблюдается при. комнатной температуре, пластичность
поликристаллических |
сплавов |
не |
отличается |
от пластичности |
технического бериллия |
[38],-а |
по |
нашим данным — снижается. |
|
Более подробно взаимосвязь между характеристиками пла |
||||
стической деформации |
моно- и |
поликристаллов |
рассмотрена в |
|
п. 3.9. |
|
|
|
|
1.5.Двойникование
1.5.1.Кристаллография двойникования. Кристаллографиче
ские аспекты, |
закономерности |
и теории двойникования |
описаны |
в работах [5, |
83—86]. Здесь |
будут рассмотрены лишь |
некото |
рые вопросы, связанные с двойникованием бериллия. Впервые этот вид деформации бериллия обнаружен в 1928 г. [1] и в дальнейшем исследован в работах [5, 6, 8, 59, 77, 87—89].
Двойникование бериллия происходит в основном по шести независимым плоскостям системы {1012} < 1011 > . Кроме пло скости и направления двойникование характеризуется величиной удельного кристаллографического сдвига s, соответствующего удельному смещению атомных плоскостей в направлении двой никования. Величина сдвига при двойниковании бериллия в си стеме { 1 0 i 2 } < 1 0 T l >
|
|
У3с |
3 - ( ^ |
0,199. |
(1.6) |
Из |
уравнения |
(1.6) следует, что величина сдвига меняет знак |
|||
при |
с/а=У"3 . |
Поэтому у |
бериллия |
( с / а < ] / 3 ) |
двойникование |
происходит при растяжении вдоль оси с, а у цинка и кадмия — при сжатии вдоль этой оси,
|
Ma рис. 1.18 приведена схема изменения |
ориентации при |
||||
двойннкованин |
кристаллов с г. п. у.-структурой. |
Следы |
плоско |
|||
стей базиса п двойникования обозначены соответственно |
АВ и |
|||||
AD. |
В результате двойникования точка В, смещаясь |
параллель |
||||
но |
плоскости |
AD, попадает в точку В'. Угол BDB' |
у |
бериллия |
||
равен ~'6°. Плоскость базиса в двонппке B'D |
наклонена |
отно |
||||
сительно исходного положения в матрице на угол |
84°. |
Таким |
|
|
T P |
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
5 |
|
|
|
|
Рис. 1.18. Схема |
изменения |
ориентации |
кристалла |
|
||||
|
при дпойнмковашш. Плоскости базиса АВ |
и двой |
|
||||||
|
никования AD |
перпендикулярны |
к плоскости |
ри |
|
||||
|
|
|
сунка: |
|
|
|
|
|
|
|
а — д л и |
металлов, |
и м е ю щ и х г / о < Г 3: |
б — дли |
металлов, |
|
|||
|
|
|
имеющих с/а > V 3. |
|
|
|
|
|
|
образом, двойникованпе |
приводит |
к развороту |
кристаллической |
||||||
решетки на большие углы. |
|
|
|
|
|
|
|||
Хотя двойники типа {1012} в бериллии не должны образо |
|||||||||
вываться при сжатии кристаллов вдоль оси с |
(см. рис. 1.18, а), |
||||||||
однако |
практически они |
все-таки наблюдаются |
[16—18, 46, 64]. |
||||||
Это происходит даже в случае незначительных |
дезориентаций |
||||||||
оси с относительно оси |
нагрузки |
(порядка |
нескольких |
угловых |
|||||
минут) |
[46]. Причины |
такой аномалии не вполне ясны. Заро |
|||||||
дыши |
двойников |
могут |
возникать |
при |
изготовлении |
образцов |
(при резке и шлифовке). Возможно, при сжатии рост этих заро дышей связан с появлением растягивающих напряжений в ре
зультате |
пуассоиовского расширения у поверхности кристалла |
|
и трения |
в захватах. Последнее |
наиболее вероятно, так как |
двойники |
при сжатии вдоль оси с |
наблюдаются преимуществен |
но у торцов, прилежащих к губкам захватов.
В случае произвольной ориентации образца характер его деформации можно определить с помощью стереографической проекции (рис, 1.19). Полюса шести возможных плоскостей