ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 122
Скачиваний: 0
скольжении дислокации обычно содержат многочисленные сту пеньки. Это также дает основание для предположения о низкой плотности дислокаций леса, в частности лежащих в призматиче ских плоскостях.
2.7.3. Механизм взаимодействия с примесями. Базисное скольжение в кристаллах бериллия обычной чистоты, т. е. со держащих 99,9—99,99% Be, по-видимому, контролируется взаи модействием дислокаций с примесями. На это в первую очередь
указывает |
сильная |
зависимость т* от |
содержания |
примесей |
|
(см. рис. 1.2 |
и 1.3) = |
|
|
|
|
К сожалению, количественный анализ имеющихся экспери |
|||||
ментальных |
результатов встречает |
трудности двоякого рода: |
|||
1) в исследованных нами кристаллах различной чистоты |
методом |
||||
электросопротивления |
оценивалось |
лишь |
суммарное |
содержа |
|
ние примесей; 2) из-за низкой растворимости большинства при месей в бериллии даже высокочистые кристаллы содержали выделения вторичных фаз. Наряду с взаимодействием дислока ций с растворенными примесями они взаимодействуют с части
цами выделений. Возможно, этим |
объясняется сильный рост т* |
|||
у кристаллов низкой чистоты в области низких температур. |
||||
Наиболее |
вероятный |
механизм, |
контролирующий |
базисное |
скольжение |
бериллия |
чистотой |
99,9—99,99% в |
термически |
активированной области, — взаимодействие дислокаций с при месями, по Флейшеру (см. п. 2.5.3). Действительно, если счи тать, что суммарная концентрация примесей в твердом растворе обратно пропорциональна относительному остаточному электро сопротивлению б, то за исключением области очень низких тем
ператур |
термическая |
компонента напряжений т<оооі) ~ |
1/К б |
|
шиУс. |
В соответствии с механизмом Флейшера температурная |
|||
зависимостьт( 0 0 0 1 ) ( Г ) |
удовлетворительно |
описывается соотно |
||
шением |
(2.41), т. е. в координатах]/т (УТ) |
представляет |
собой |
|
прямую линию. В области низких температур становятся суще
ственными |
эффекты взаимодействия |
дислокаций |
с выделе |
|
ниями. |
|
|
|
|
2.7.4. Атермическая |
компонента |
напряжения. |
Атермическая |
|
компонента |
напряжения |
базисного |
скольжения |
определяется, |
с одной стороны, упругим взаимодействием скользящих дисло
каций между собой (т. е. механизмом Зегера |
[27] или Хирша, |
см. п. 4.7) и, с другой, — их взаимодействием |
с примесями. По |
следнее следует из рис. 1.1. Легко оценить, что с уменьшением
чистоты бериллия от |
~ 9 9 , 9 9 % (6 = 290) до |
99,9% |
(6 = 20) %а |
|
возрастает на величину ~ 0 , 8 кГ/мм2. При этом |
тс, |
как и т*, |
||
пропорционально Ус. |
Аналогичная зависимость |
справедлива |
||
также и для сплавов |
Be—Fe, Be—Си, Be—Si |
(рис. 2.6). Вели |
||
чина несоответствия % по уравнению (2.40) для сплавов Be—Fe равна 2,83. Упрочнение за счет легирования — G.
Как уже отмечалось выше, легирование сильно сказывается
на величине т ( |
0 0 0 1 ) |
и более |
слабо |
и а Т ( 1 0 - 0 ^ . |
Так, при легировании |
бериллия медью (5 вес. %) при |
20°С тотооп возрастает от 0,2 до' |
||||
5,46 кГ/мм2, а |
Т ( 1 0 |
т 0 ) — от |
6,3 до |
8,0 кГ/мм2. |
В рамках теории |
Флейшера это означает, что величина несоответствия для сколь жения в базисной плоскости в несколько раз выше, чем в приз матической.
1,6
Ь2
\0,8 |
|
|
• S |
|
|
|
-- |
|
|
|
|
|
^ |
/ |
|
||
|
|
|
9 |
|
|
|||
§ |
|
|
|
|
|
5£6кГА їм2 |
|
|
|
|
Ґ |
—~- |
|
|
при 5в, \с.% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
~ |
4 |
12 |
20 |
28 |
36 |
44 |
|
Рис. 2.6. Влияние примесей Fe, Си и Si в берил |
||||||||
лии |
на |
Т(оооі) при |
комнатной |
температуре |
(є = |
|||
|
|
= 5 - 1 0 - і |
с е к - 1 ) |
[26, |
62, |
63] . |
|
|
Что касается |
поля |
внутренних |
напряжений, то |
оно создается |
||||
в основном упругим взаимодействием дислокаций в параллель
ных плоскостях. |
В этом |
отношении бериллий подобен |
магнию |
и отличается от |
цинка. |
Действительно, у бериллия и |
магния |
разность напряжений течения в данном температурном интер вале не зависит от деформации, т. е. величина T G контроли руется плотностью скользящих дислокаций. Наоборот, у цинка
[64, 65] большой вклад в xQ |
вносит |
взаимодействие |
скользящих |
|
дислокаций с дислокациями |
леса, |
по |
механизму |
Базинского. |
Для чистого бериллия, у |
которого |
Т й ^ О ^ б кГ/мм2, можно |
||
оценить плотность скользящих дислокаций в начале процесса.
Полагая |
G = 1,58-104 |
кГ/мм2, 6 |
= 2,286 А, |
а = 0,2, из уравнения |
||
(2.56) находим |
р^== 107 |
см~2. Эта |
величина |
ориентировочная, |
так |
|
как на |
самом |
деле дислокации |
при базисном скольжении |
рас |
||
пределены неравномерно; при образовании диполей и скоплений основной вклад в поле внутренних напряжений вносят не все дислокации, а лишь избыток дислокаций одного знака в скопле ниях (см. пп. 2.7.5 и 4.7).
Вклад упругого взаимодействия дислокаций а с дислокация
ми леса с + а в T G |
трудно оценить, так как сведения о плотности |
и распределении |
дислокаций с + а ненадежны. Вероятно, плот |
ность таких дислокаций в бериллии при низких температурах мала, и поэтому величина т£ незначительна. С ростом темпе ратуры и уменьшением размера зерна, когда система пирами дального скольжения {1122}<1123> становится более актив ной, вклад механизма Базинского возрастает. Но у бериллия, в отличие от цинка и кадмия с развитым пирамидальным сколь жением, этот механизм, по-видимому, играет небольшую роль.
2.7.5. Природа деформационного упрочнения при базисном скольжении. Существующие теории деформационного упрочне ния следует разделить на две группы. Одни из них, берущие на чало от работы Тейлора [66], основаны на предположении о преимущественном увеличении при деформации поля дальнодействующих напряжений. Другими словами, рост напряжений при деформации происходит вследствие преобладающего уве личения атермической компоненты T G . В свою очередь, T G может расти за счет упругого взаимодействия скользящих дислокаций между собой (механизм Зегера) или с дислокациями леса (ме ханизм Базинского). Согласно другой группе теорий, упрочне ние при деформации вызвано близкодействующим взаимодейст вием, т. е. ростом т* [44, 67—70].
Учитывая, что отношение т*/т0 не меняется с деформацией, Коттрелл и Стоке [30, 59] пришли к выводу, что обе компо ненты деформации обусловлены взаимодействием скользящих дислокаций с дислокациями леса (теория Базинского и др.). В дальнейшем было обнаружено, что закон Коттрелла — Стокса
во многих случаях |
не выполняется [30]. При |
анализе |
механиз |
|||
мов упрочнения в |
конкретных случаях |
необходимо |
в первую |
|||
очередь |
определить, как |
меняются с |
деформацией |
значения |
||
т* и T G , |
а также плотность |
дислокаций |
и |
субструктура кри |
||
сталлов. |
|
|
|
|
|
|
Согласно экспериментальным данным, в процессе деформа ционного упрочнения увеличиваются обе компоненты напряже
ния течения |
T G И Т * , однако |
решающую |
роль |
обычно |
имеет |
||||||
рост |
T G - Ч Т О |
касается величин хса |
и т £ , то |
единая |
точка зрения |
||||||
относительно их изменения в процессе деформации |
отсутствует. |
||||||||||
Кривая деформации при базисном скольжении |
металлов с |
||||||||||
г. п.у.-структурой |
в общем |
случае |
состоит из |
трех |
участков: |
||||||
двух |
линейных (А и В) с |
малым |
(Ю - 4 — 10~ 5 |
G) |
и |
большим |
|||||
упрочнением |
и параболического |
(С) |
с уменьшающимся в |
про |
|||||||
цессе |
деформации |
коэффициентом |
упрочнения |
(см. |
рис. |
4.8). |
|||||
Из-за ограниченной пластичности бериллия у него наблюдается только стадия-А деформации (у кристаллов высокой чистоты — иногда также и стадии В, см. рис. 1.4). Абсолютные значения коэффициентов упрочнения и деформации, при которых проис-
ходит переход от стадии А к стадии В, зависят от типа метал ла, а также от чистоты, структурного совершенства и ориента
ции кристаллов, температуры |
и скорости деформации. |
|
|||||||
По Зегеру [см. уравнения |
|
(2.1), (2.28)], температурная за |
|||||||
висимость напряжений течения |
имеет вид: |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
NAbv |
|
|
|
|
|
Я 0 - |
kT In |
— ; — |
|
|
|
|||
т = |
т с + |
|
|
— Ъ |
— |
для |
Г < Г 0 , |
(2.59) |
|
|
% = %о |
для |
Т>Т0. |
|
(2.60) |
||||
Коэффициент упрочнения на стадии А , КА, получаем диф |
|||||||||
ференцированием этих выражений по деформации є: |
|
||||||||
dx |
dxn |
+ |
dV |
|
kT |
|
NAbv |
для Г < Г 0 ) |
(2.61) |
7 ^ = ^ r |
= - d f |
- а г - - р г ^ - ^ |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
e |
|
|
|
/ 0 |
= |
^ Г |
|
для |
Г > Г 0 . |
|
(2.62) |
|
В том случае, когда активационный объем слабо зависит от |
|||||||||
деформации (что обычно соблюдается, так как на первой |
стадии |
||||||||
базисного скольжения при температуре, близкой к комнатной,
структура леса меняется слабо), второй член в уравнении |
(2.61) |
|||
стремится к нулю. |
|
|
|
|
Учитывая, что %о почти не зависит от температуры [см. урав |
||||
нения (2.54) и (2.56)], можно заключить, |
что |
упрочнение |
на |
|
первой стадии базисного скольжения также |
не |
должно |
зави |
|
сеть от температуры или скорости деформации. |
|
|
|
|
Расчет величины dxdd&, основанный на |
предположении |
о |
||
взаимодействии скользящих дислокаций в параллельных плос
костях, дает следующий |
результат: |
|
|
||
|
xa |
= |
aGbnyNL |
, |
(2.63) |
|
|
dxa |
8G / |
к \'/. |
, п г % 1 |
где х — среднее |
расстояние |
между |
плоскостями |
скольжения; |
|
L — длина линий |
скольжения (величина свободного пробега |
||||
дислокаций); N |
и п — соответственно |
плотность |
источников и |
||
испущенных ими дислокаций.
Базинский [28], исходя из представлений об упругом взаи
модействии скользящих дислокаций |
с дислокациями |
леса, |
также пришел к выводу о постоянстве |
упрочнения на |
первой |
стадии |
скольжения и его независимости от температуры. Выра |
||||
жение, |
полученное |
для т с |
полностью аналогично |
уравне |
|
нию (2.63). |
|
|
|
|
|
Отсутствие зависимости |
КА О Т температуры |
согласуется с |
|||
экспериментальными |
результатами, полученными |
при |
исследо- |
||
