Файл: Папиров И.И. Пластическая деформация бериллия.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 110

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Т а б л и ц а 1.13

Ориентационная зависимость механических свойств монокристаллов бериллия* [13]

Элементы

*/.о. г/шд

V

 

V %'

кГ/мм'

кГ/мм-

 

 

Растяжение в направлении [1120]

с к о л ь ж е ­

разруше ­

ния

ния

0

 

16,2

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

16,8

13,3

0,6

 

 

(1010}

 

{1120}

10

17,0

11,8

1,4

 

 

 

 

 

 

 

 

15

 

17,2

10,6

3,7

 

 

 

 

 

20

 

16,4

 

9,6

10,9

-

 

 

 

 

26

 

9,4

 

7,1

2,4

:

(0001)

 

{1120}

45

 

6,1

 

5,6

1,5

 

и (0001)

70

 

5,4

 

 

 

-

;

(0001)

 

(0001)

90

 

8,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Растяжение в

направлении

[1010]

 

 

 

0

 

25,1

14,5

28,9

54,3

 

{1010}

 

 

7

 

24,8

11,4

22,4

20,0

 

 

 

12

24,0

 

8,6

9,0

11,4

 

 

 

 

15

22,8

 

7,6

7,4

2,6

 

 

 

 

19

14,2

 

6,0

9,0

0

 

 

 

 

27

 

9,8

 

5,0

5,0

0

 

 

 

 

31

 

6,7

 

4,6

2,2

0

 

(0001)

 

 

45

 

4,4

 

3,8

1,7

0

 

 

 

 

59

 

5,6

 

5,5

0,3

0

 

 

 

 

*

Более

высокие

значения а

и более

низкие значения

е „ и ф

по сравнению

с

данными

рис.

1.1 и

1 . 8 , по - видимому,

связаны

с влиянием прнмесеіі,

субструктуры

н

наличием

м и к р о т р е щ и н .


Представленные в табл. 1.12 н 1.13 данные еще раз свиде­ тельствуют о том, что кристаллы бериллия весьма анизотропны. Обладая значительной пластичностью при деформациях в опре­ деленных направлениях, бериллий в области низких температур имеет высокую прочность и низкую пластичность при сжатии вдоль гексагональной оси и близких к ней направлений. Оче­ видно, это отрицательно сказывается на деформации поликри­ сталлического металла. В зернах, ориентированных благоприят­ ным образом для базисного скольжения, напряжения хрупкого разрушения могут быть достигнуты раньше, чем в соседних зер­ нах начнут действовать другие системы деформации. С ростом температуры анизотропия пластичности уменьшается, деформа­ ция становится менее локализованной, а затем и равномерной, напряжения отрыва по плоскостям спайности увеличиваются и поликристаллический металл становится относительно пла­ стичным.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1.

Mathewson С. Н.,

Phillips

A . J . Trans. A I M M E ,

1928,

78, p.

445.

2.

Tarnopol L . Metal

Progr.,

1947, 52, p. 391.

 

 

 

3.

Nielsen J . P. Metal

Progr.,

1948, 53,

p.

101.

 

 

 

4.

Lee H. Т., Brick R. M . J. Metals, 1952, 4, p. 147.

 

 

 

5.

Lee H. Т., Brick

R. M . Trans. Amer.

Soc. Metals,

1956,

48, p. 1003;

 

NP-1836, 1950; ONR-24908, 1953.

 

 

 

 

 

6.

Туэр Г. Л., Кауфман А.

Р. В сб.:

Бериллий.

Под

ред.

Д . Уайта и

 

Д. Берка. Перев.

с англ.

М., Изд-во

иностр. лит., I960, с.

332.

7.Гарбер Р. И. и др. «Изв. АН СССР. Сер. фнз.», 1956, 20, с. 639.

8.Гарбер Р. И. и др. «Фнз. металлов и металловедение», 1955, 1, с. 529.

9.Гарбер Р. И. и др. «Фпз. металлов н металловедение», 1959, 8, с. 130.

10. Гарбер Р. И. и др. « Ж . эксперим. и теор. фнз.», 1959, 36, с. 376.

11.Гарбер Р. И. и др. «Фнз. металлов и металловедение», 1961, 12, с. 437.

12. Гарбер Р. И. и др. «Физ. твердого тела», 1961, 3, с. 918; 1963, 5, с. 434.

13.Гарбер Р. И. и др. «Физ. твердого тела», 1961, 3, с. 1144.

14.

Herman

М.,

Spangler G. Е. J . Franklin

Inst.,

1961, 271, p. 421; Missiles

 

and Rockets,

1961, 3

apr., p. 15.

 

 

 

 

 

 

 

15.

Levine E. D. e. a. Trans. A I M E , 1964, 230,

p. 828.

 

 

 

 

16.

Kaufman

D .

F.

e.

a.

NMI-1256,'

1962;

Nucl.

 

Sci. Abstrs,

1963,

17,

 

No. 30976.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17.

Kaufman

D. F. e. a. Conference on

the physical

M e t a l l u r g y

of

Beryllium,

 

30, apr.— 1

may

1963,

Qatlinburg,

Tennessee,

Oak Ridge

National

Lab.;

 

«Beryllium Technology*, N . Y., Gordon

a. Breach, Sci. Publisher Inc.,

 

1966, p. 87;

Conference Internationale sur la Metallurgie du Beryllium .

 

Grenoble,

Press

Universitaires de

France, 1965,

p. 309.

 

 

 

18.Kaufman D. F. e. a. NMI-2103-NMI-2120, 1962—1964.

19.

Herman M . , Spangler

G. E. I n : M e t a l l u r g y of

Beryllium .

London,

Chap­

 

man a. Hall,

1963, p. 75.

 

 

 

 

 

 

20.

Spangler

G.

E.

e. a.

U . S .

Government Repls,

1962,37, p.

45; NP-9871,

 

1960; NP-11591, 1961;

NP-13145, 1962; AD-403757, 1963; AD-406688,

1963;

 

NP-15432,

1965;

NP-15411,

1965;

AD-620264,

1964;

AD-620589,

1965;

 

F-B2089, 1964; Nucl. Sci. Abstrs, 1961, 15, No. 13247;

1962, 16, No. 13515;

 

1963, 17, No. 39540; 23937, 29245;

1965, 19, No. 44693,

44694, 46909,

46910;

 

Conference on the physical Metallurgy of Beryllium, 30 apr.— 1 may

1963,

 

Gatlinburg,

Tennessee,

Oak

Ridge

National Lab., p. 48; Nucl. Sci. Abstrs,

 

1966, 20, No,

13238,

 

 

 

 

 

 

 


21.

Turner G. L., White Z. S. Scripla

Metallurgica, 1972, 6, p. 123;

Acta

me­

 

tallurgica, 1972,

20, p.

997.

 

 

 

 

 

 

 

 

22.

Dupoiiy J. M . e.

a. J. Nncl. M a t e r ,

1964,

12, p. 277.

 

 

 

 

23.

Regnier

P. e. a.

Conference

Internationale sur

la M e t a l l u r g i e

du

Beryl ­

 

lium. Grenoble,

Press

Universitaires de

France,

1965, p.

273.

 

 

 

24.

Regnier P. Thesis, Orsay, 1969; Rep. CEA, 1969, No. 3868.

 

 

 

25.

Гиндин

И. А. и

др. «Физ.

металлов и

металловедение»,

1968,

26,

с.

157.

26.Ivanov V. Е. е. a. See [23], р. 239.

27.

Treharne

Р.

1., Moore

A. J . Less-Common Metals, 1962,

4, p. 275.

28.

Beasley

D.,

Moore

A.

I n : Beryllium

Technology,

N . Y.,

Gordon

a. Breach,

 

Sci. Publisher Inc., 1966, p. 357.

 

 

 

 

29.

Gretham

G.,

Martin

A.

J. I n : The

M e t a l l u r g y

of Beryllium .

London,

 

Chapman a.

H a l l ,

1963,

p. 47.

 

 

 

 

30.Bedere D. e. a. Phys. Status Solidi, a, 1970, 1, p. 135.

31.

Гиндин

И. А. и др. «Физ.

металлов

и металловедение»,

1966,

21, с.

775.

32.

Burke

Е. С. LMSD-288140,

vol. 2, paper

3;

Nucl.

Sci.,

Abstrs,

1960, 14,

 

No. 24552.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

33.

Green

A. P.. Sawkill J. J. Nucl. Maler.,

1961, 3,

p. 101.

 

 

 

 

34.

Иванов

В. E. и др. «Физ.

металлов

и металловедение»,

1971,

31, с.

1286.

35.

Милов

И. В. и др. В сб.:

Металлургия

и

металловедение

чистых

ме­

 

таллов.

М., Атомпздат, 1963, вып. 4,

с. 175.

 

 

 

 

 

 

36.Damiano V. е. a. See [23], р. 259; see [28], р. 335.

37.

Antolin J. е. a. Compt. Rend.

Acad.

Sci., 1965,

261,

p. 5477;

Rep.

 

CEA-R2789,

1965; see [23], p. 289.

 

 

 

 

 

 

37a. Kennan V. C., Weissmann S. J. Appl. Phys., 1971,

42, p.

2632.

 

38.

London

G. J . e. a. Trans A I M E ,

1968,

242,

p. 979;

AFML-TR-67-127,

1967;

 

Reactor Mater., 1968, 1(, No. 2, p. 93.

 

 

 

 

 

 

39.

Damiano

V.

e. a.

Trans.

A I M E , 1969,

245,

p.

637;

AFML - TR - 68-13

 

(AD-832975.

1968);

Reactor.

Mater.,

1969,

12,

No.

3, p.

173.

 

40.Scott V. D. AWRE-C-59/62, 1962.

41. Walters G. P.

e. a. J. Nucl. M a t e r , 1964, 11, p. 335; AERE-R4287, 1963;

AERE-R4319,

1963.

42.Saulnier A. J . Nucl. Maler., 1960, 2, p. 299.

43.

Saulnier

A ,

M i r a n d

P. Compt. Rend. Acad. Sci., 1960, 250,

p.

709.

44.

Bonfield

W.,

L i

С.

H . Acta

metallurgica,

1963, 11, p. 585;

1964,

12, p. 577.

45.

Ranzetta

G.

V.

Т.,

Scott V.

D. J. Nucl.

Maler., 1963, 10,

p.

113.

46.Spangler G. E. e. a. Rep. Q-B-1933, 1962; Herman M . e. a. Rep. F-B2205, 1965.

47. M o r r o w F. e. a.

Conference Internationale sur

la M e t a l l u r g i e du Beryl ­

lium. Grenoble,

Press Universitaires de France,

1966, p. 615.

48.Tetelman A. S. Acta metallurgica, 1962, 10, p. 813.

49.

Johnston W.

G., Gilman J . J . J . Appl .

Phys, 1960, 31, p.

632.

50.

Regnier

P..

Dupouy J. M . Proceedings

International Conference Strength

 

of Metals and Alloys, Tokyo.

1967; Trans. Japan Inst, of

Metals, S u p p l ,

 

1968, 9,

p. 826.

 

 

 

 

51.

Regnier

P.,

Dupouy J . M . Phys. Slatus Solidi, 1967, 23, p. К109.

52.

Regnier

P.,

Dupouy J. M . Phys. Status Solidi, 1970, 39, p. 79.

53.

Regnier

P.,

Dupouy J . M . Phys. Status

Solidi, 1968, 28,

p. K55.

54.

Levine

E. D.

e. a. Trans A I M E ,

1964, 230,

p. 260.

 

55.London G., Damiano V. J . Metals, 1968, 20, No. 1, p. 57A; Rep. F-C2031, 1968; Reactor Maler., 1969, 12, No. 1, p. 17.

56.Churchman A. T. Proc. Roy. Soc. A, 1954, 226, p. 216.

57.Schaub B. e. a. See [23], p. 81.

58.Tristem С. E. R. Ibid., p. 249.

59. Gelles S. H. e.a. N M I - I 2 I I , 1958; Nucl. Sci. Abstrs, No. 10038 1959, 13.

60.Conrad H., Perlmutter I . See [23], p. 319.

61.

McLean D. I b i d , p. 3.

 

 

 

 

62.

Финкель

В. А. и др.

«Физ. твердого

тела», 1966,-8,

с. 2092.

 

63.

Le Hazif R , Dupouy

J . M . Compt. rend. Acad. S c i ,

1966, 262,

p. 538.

64.

Moore A.,

Ellis G. C-

Conference on

the physical M e t a l l u r g y of

Beryllium,


30 apr.— 1 may 1963, 4. Gatlinburg, Tennessee,

Oak

Ridge National Lab.,

p. 102; Nucl. Sci. Abstrs,

1966, 20, No. 13237.

 

 

65. Poirier J.-P. e. a. Canad.

J. Phys., 1967, 45, p.

1221;

J . Phys., 1966, 27,

p. C-3-98.

66.Le Hazif R. e. a. See [50], p. 247; see [23], p. 253.

67.Le Hazif R. e. a. AERE-R-5944, vol . 2, p. 531; Colloq. Met. Comiss. Ener­ gy Atomic. 11th, 1967, p. 87.

68.

Damiano V. e. a. Trans. A I M E ,

1968, 242, p. 987.

 

69.

London

G. J. e. a. A F M L - T R - 6 7 -

126,

1967.

 

70.

Авотин

С. С. и др. «Физ. металлов

м металловедение»,

1971, 32, с. 123.

71.

Браташевский А. Г. и др. «Заводск.

лаборатория», 1967,

29, с. 890.

72.Bestien P., Pointu P. J. Nucl. Mater., 1962, 5, p. 101.

73.Taylor W., Moore A. J . Nucl. Mater., 1964, 13, p. 23.

74.Hulsey W. J. Rolling and Recryslallization of Beryllium Single Crystals.

These.

Univ . Tennesse. 1969, Nucl. Sci Abstrs, 1969, 23, No. 43981; 1970,

24, No.

46750.

75.Dupouy J. M . Philos. M a g . , 1970, 22, p. 205.

76.Nabarro F. R. N. Strength of Solids. The Physical Society, L., 1948, p. 75;

Philos. Mag . , 1967, 16, p. 231.

 

 

 

77. Pointu P. Contribution a I'Etude des textures

et la

deformation

plaslique

du beryllium. These doct. e-sci. phys. Fac. sci.

Univ .

Paris, 1963;

Реф. ж.

«Металлургия», 1964, 8И341Д.

 

 

 

78.Pointu P. e. a. Compt. Rend. Acad. Sci., 1961, 252, p. 1984.

79.Stohr J.-F. e. a. Met. Sci. Rev. Met., 1971, 68, p. 49.

80.

Walters

G. P. e. a. J .

Nucl. Mater., 1964,

11, p.

335;

AERE-84287,

1963.

81.

Hanafee

J. E., London

G. J. Trans. A I M E ,

1969,

245,

p. 2113.

 

82.

Папиров

И. И. и др.

«Физ. металлов

и

металловедение», 1969,

28.

с. 524.

83.Классен-Неклюдова М. В. Механическое двойникованне кристаллов. М., Изд-во АН СССР, 1960.

84.

Deformation

T w i n n i n g . N . Y., Gordon a. Breach, A I M E ,

1964.

85.

Hall E. O. T w i n n i n g and DifTusionless Transformations

in Metals. Lond.,

 

Butterworths,

1954.

 

86.Westlake O. G. Acta melallurgica, 1961, 9, p. 327.

87.Scott V. D., Lindsay H. M . See [47], p. 277.

88.Авотин С. С. и др. «Кристаллография», 1970, 15, с. 783.

89.Башмаков В. И. и др. «Изв. вузов. Физика», 1972, № 12, с. 104; «Физ. металлов н металловедение», 1963, 35, с. 220.

90.

Kaufmann

A.

R. е. a. Trans.

Amer. Soc. Metals,

1950,

42,

p.

785.

91.

Bakarian

P. W., Mathewson

С. H. Trans. A I M E ,

1952,

194,

p.

865.

92.

Barrett

C.

S.,

Heller

С. T. Trans. A I M E , 1947, 171, p. 246.

 

 

93.

Авотин

С.

С.

и др.

«Физ. и

хим. обработки материалов», 1973, № 2, с. 156.

94.Pointu Р. е. a. Compt. Rend. Acad. Sci., 1961, 253, p. 2084.

95. Kossowsky R. Trans. A I M E , 1967, 239, p. 828.

96.Scott V. D. Acta crystallogr., 1960, 13, p. 313.

97.

Bonfield

W. e. a. Trans. A I M E , 1963,

227, p. 669.

98.

Scott V.

D., W i l m a n H. Proc. Roy. Soc.

A, 1958, 247, p. 353.

99.Ward W . V. e. a. Trans. Amer. Soc. Metals, 1961, 54, p. 84.

100.Katz R. N., Greenspan J . Acta melallurgica, 1966, 14, p. 1124.

101.Прайс П. В. В сб.: Электронная микроскопия и прочность кристаллов. Перев. с англ. М., «Металлургия», 1968, с. 42.

102.Partridge P. G. Metals and Materials, 1967, 1, p. 387.

103.Aladag E. e. a. Acta melallurgica, 1969, 17, p. 1467.


Г л а в а

2

Ф И З И Ч Е С К И Е О С Н О В Ы П Л А С Т И Ч Е С К О Й Д Е Ф О Р М А Ц И И Б Е Р И Л Л И Я

Поведение материалов в процессе пластической деформации Е конечном счете объясняется особенностями электронного стро­ ения и характером сил межатомной связи в кристаллической решетке. В настоящее время из-за недостатка информации под­ ход, основанный на рассмотрении сил связи, позволяет сделать только самые общие выводы о возможном поведении металлов в процессе пластической деформации. Современный анализ ме­ ханических свойств металлов основан на дислокационных пред­ ставлениях.

Теория дислокаций, оставляя открытым вопрос о взаимо­ связи основных параметров движения дислокаций и разрушения с характеристиками электронной структуры, позволяет удовле­ творительно описать зависимость напряжений течения от темпе­ ратуры и скорости деформации, объясняет природу упрочнения

иразрушения кристаллов в процессе деформации.

Вэтой главе проанализирована температурная и скоростная зависимости напряжений течения при разных элементарных процессах деформации, рассмотрена природа деформационного упрочнения и механизм базисного, призматического и пирами­ дального скольжений в бериллии.

2.1. П р и р о д а напряжения пластического течения

Скользящие дислокации при своем движении встречают пре­ пятствия, для преодоления которых необходимо увеличивать напряжение. Для объяснения температурной зависимости крити­ ческих напряжений сдвига удобно классифицировать эти пре­ пятствия на две группы: дальнодействующие (R^\0 а) и близ­ кодействующие (R<10 а). Первые обусловлены в основном упругим взаимодействием между дислокациями, которое обычно проявляется в областях порядка сотен и тысяч межатомных расстояний, а также взаимодействием дислокаций с крупными выделениями. Препятствия второй группы локализованы в об­ ластях размерами в несколько межатомных расстояний. Таки­ ми препятствиями могут быть атомы примесей, дислокации леса, пересекающие плоскость скольжения, и любые другие дефекты,

создающие локальные энергетические барьеры для скользящей дислокации. Преодоление таких барьеров возможно за счет по­ перечного скольжения, образования ступенек на дислокациях и их последующего перемещения, а также переползания. Все эти процессы могут быть активированы термическим путем.

В соответствии с этими представлениями зависимость т(Т) можно разделить на две части (рис. 2.1):

 

 

 

х

= х* (Г,

е) + Тс,

 

 

 

 

 

 

 

 

(2.1)

где т* — термическая

часть

напряжений,

зависящая

от

темпе­

ратуры

Т и скорости

деформации е и равная

 

нулю

при

Т = Т0;

x G — атермическая

компонента,

которая

слабо

зависит

от

тем­

пературы (эта зависимость проявляется только

через

темпера­

турную

зависимость

модуля сдвига). Принято считать, что т*

 

 

 

 

 

 

характеризует

 

неупругое

взаи­

 

 

 

 

 

 

модействие

 

 

дислокаций

с

 

 

 

 

 

 

близкодействующими

 

препят­

 

 

 

 

 

 

ствиями, тс — упругое

взаимо­

 

 

 

 

 

 

действие дислокаций

 

между со­

 

 

 

 

 

 

бой или с дислокациями леса.

 

 

 

 

 

 

Энергия,

необходимая

 

для

 

 

 

 

 

 

преодоления

 

дальнодействую-

 

 

 

 

 

 

щих

препятствий,

 

 

обычно

 

 

 

 

 

 

столь

велика,

что термические

 

 

 

 

 

 

флуктуации

в

 

области

темпе­

 

 

 

 

 

 

ратур

атермического

 

течения

 

 

 

 

 

 

не играют заметной роли. Кро­

 

 

 

 

 

 

ме поля

напряжений,

создава­

 

 

 

 

 

 

емого

дислокациями,

атерми-

 

Температурная

зависимость

ческими

препятствиями

 

явля­

 

напряжений

течения.

 

 

ются

крупные

выделения

 

вто­

 

 

 

 

 

 

ричных

фаз.

 

 

 

 

 

 

 

 

При

Т = 0 ° К термическая

активация

отсутствует

и

 

 

имеет

максимальное значение

(см.

рис. 2.1). С

ростом

температуры

тепловые колебания способствуют все более эффективному пре­ одолению локальных препятствий, т* снижается и при Т=Тп тепловая активация достаточна для преодоления дислокацией препятствия без приложения дополнительного напряжения (т* = = 0). Выше Г0 сопротивление движению дислокаций тс связано лишь с наличием дальиодействующего поля внутренних напря­ жений.

Изменение напряжений течения в зависимости от темпера­ туры и скорости деформации, а также ползучесть под нагрузкой указывают на динамическую природу пластической деформации, т. е. на зависимость ее характеристик от времени. Изучение динамики дислокаций действительно показывает, что их по­ движность определяется приложенным напряжением. Мы не будем здесь касаться вопросов динамики дислокаций при

76