ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 135
Скачиваний: 0
Значения а для краевых и винтовых дислокаций* [123, 124]
Вид дислокации
Винтовая
Краевая
*Значення
-( 4 . і 8 ) . ;
Диссоциация |
в |
плоскости |
|
Диссоциация |
в плоскости |
|||||
(1 ОГО) |
по |
реакции |
|
|||||||
|
( 0 0 0 1 ) : b - i - 2 |
дислокации |
||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
b - — |
|
|
b + |
— |
b |
|
Шоклн |
|
||
з |
|
|
- |
|
з |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
« ( 0 0 0 1 ) - — |
[ Т - |
|
а ( 1 0 1 0 ) = — — Ь- |
|
^ К ( 0 0 0 1 ) 1 |
||||||||
|
|
|
|
|
9 л |
|
|
12 |
J |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
fe2 |
|
( 0 0 0 1 ) |
« ( . о Г о ) - |
|
|
|
°9 л |
> |
W |
« ( о о о і ) - — |_ |
4 |
||
К |
к |
( , |
і<»_" |
|
||||||
|
|
Г о |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
/\в , ^ц(оооі) |
|
1 1 |
^К ( ю Г о ) |
" а |
х о д я т 1 , 3 • соотношении |
( 4 . 1 6 ) — |
при условии Д Я > 0 , т. е. когда энергия дефекта упаковки ниже предельного значения - у м а к с = а/е/\ Оценка показывает, что дис социация дислокаций в призматической плоскости очень веро ятна ( у м а к с достаточно велико, примерно G6/75).
Представляет интерес сравнить соотношение выигрышей
энергии |
при диссоциации |
дислокаций |
в призматической и |
|||
базисной плоскостях Д#( 1 0 - 7 0 )/Л# ( 0 0 0 1 ) |
в зависимости от отношения |
|||||
С О О Т В е Т С Т В у Ю Щ ИХ Э Н е р Г И Й Д е ф е К Т О В |
у П а К О В О К T ( i o 7 o ) / V ( 0 0 0 1 >• ^ а |
|||||
рис. 4.5 приведены результаты соответствующих |
расчетов для |
|||||
металлов |
с г. п. у.-структурой при одном |
фиксированном |
значе |
|||
нии "V(oooi) = °-8V(oooir B l | A H 0 - |
что при условии т ( і о |
Т о ) = у ( 0 0 0 |
1 ) дис |
социация дислокации в призматической плоскости всегда дает
больший |
выигрыш в энергии, чем в базисной |
(АЯ(ю1о)'/ '^^(ооо1) |
> |
|||||||||||||
> 1 ) . Особенно |
сильно |
это проявляется |
у |
ТІ, для |
которого |
|||||||||||
А Я ( і о і о ) / Д Я ( о о о і ) = 1 |
4 2 |
п р и т ( 1 |
о Г о ) / у ( 0 0 0 1 ) = 1.Такимобразом,оценка |
|||||||||||||
на |
основе |
теории |
упругости |
показывает, |
что диссоциация |
дис |
||||||||||
локаций |
в |
призматической |
плоскости может |
быть |
даже |
бо |
||||||||||
лее |
выгодной, |
чем |
классическая |
диссоциация |
в |
плоскости |
||||||||||
базиса. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.5.3. |
Диссоциация |
дислокаций |
с + а . Из |
|
пирамидальных |
||||||||||
плоскостей |
в кристаллах с |
г. п. у.-структурой |
наиболее плотно |
|||||||||||||
упакованы |
плоскости |
{1011}. Преимущественное |
скольжение |
в |
системе {1122} < 1 1 2 3 > можно объяснить тем, что дислокации в этих плоскостях имеют меньшую энергию и диссоциируют на частичные (см. п. 4.1.2) [ 9 ] . Однако Прайс [14] на основании косвенных наблюдений о легкости поперечного скольжения дис локаций с + а и распада длинных вытянутых петель на мелкие
ЛИнш
1Шк\
20}
18
16
П
12
Ю
8
6
4
•1 -і г
> |
|
к' |
|
|
|
/Re |
|
\ |
/Cd |
|
|
|
\ |
|
/in |
|
\ |
|
|
|
к М |
10 Н |
\ |
|
12 13 f4 fyofo) |
<Г(00(М)
Рис. 4.5. Выигрыш энергии диссоциации дислокации в двух плоскостях металлов с г. п. у.-структурон [123].
круглые пришел к выводу о том, что в Zn и Cd энергия дефектов упаковки в плоскостях {1122} очень велика и диссоциация отсутствует. Розенбаум и Кронберг (см. [2, с. 62]) предложили модель диссоциации полной дислокации на три частичные в трех параллельных смежных плоскостях {1122}. Получающаяся при этом дислокационная конфигурация сравнительно легко подвижна.
Другое_объяснение относительной легкости скольжения в си стеме {1122} < 1 1 2 3 > связано с тем, что плоскости {1122}, как и базисные, заполнены ровными рядами атомов (см. п. 4.2).
Экспериментальное изучение пирамидального |
скольжения в |
||||||
M g [144] |
(см. п. 4.11) |
показывает, |
что в области температур |
||||
— 8 0 < / < 1 0 0 ° С |
краевые дислокации с + а |
диссоциируют |
по |
||||
реакции |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4.25) |
|
с образованием |
дефекта |
упаковки — |
< 2 0 2 3 > |
в |
базисной |
пло- |
|
скости. В |
|
|
6 |
дислокации |
закрепляются |
||
результате этого краевые |
и не участвуют в скольжении. По-видимому, аналогичный про цесс происходит также в Zn и Cd при более низких темпера турах.
4.6. Влияние ориентации на характер пластической
де ф о р м а ц и и
Впредыдущих разделах дан анализ возможных систем
скольжения в металлах с г. п. у.-структурой. Прежде чем перейти к рассмотрению характеристик различных видов деформации и механизмов скольжения, коснемся вопроса о влиянии ориента
ции на пластическую |
деформацию. |
|
|
||||
Зегер |
[32, 145] |
предложил разбить |
возможные |
ориентации |
|||
на четыре |
группы, |
показанные на полюсной фигуре рис. 4.6 |
|||||
(для |
случая растяжения). |
|
|
|
|||
1. |
Ориентации |
в |
окрестности |
большого круга |
< 1 0 1 0 > — |
||
< 1 1 2 0 > . |
В этой |
области имеет |
место |
скольжение |
по призма |
тическим и пирамидальным плоскостям, а также двойникование (для металлов с с а > ] / Г 3 ) .
2. Ориентации, близкие к оси с. В этой области происходят обнаруженное Шмпдом и Боасом [20] геометрическое разупроч
нение \ |
двойникование (с/а<сУЗ) |
и |
хрупкое |
разрушение |
|
(с/а > |
1/3) . |
|
|
|
|
3. |
Ориентации, близкие к симметралн |
< 0 0 0 1 |
> — < 1 0 1 0 > . |
||
В этой |
области две базисные системы |
скольжения |
равноправны |
ипоэтому возможно двойное базисное скольжение.
4.Ориентации, близкие к стандартной, когда плоскость ба зиса наклонена к осп образца на угол около 45°. Для этой группы ориентации характерно базисное скольжение в одной системе.
1 При ориептациях, близких к оси с, критическое напряжение сдвига для базисного или призматического скольжения достигается при высоких нагруз ках. Однако в дальнейшем из-за переориентации угол между осью с и осью образца уменьшается, что приводит к спаду требуемой для деформации нагрузки. Это называется геометрическим разупрочнением.
Эта схема ориеитацнониой зависимости пластичности не
охватывает всего |
многообразия |
деформации |
металлов |
с |
||||||||
г. п. у.-структурой |
и может видоизменяться |
|
в |
конкретных слу |
||||||||
|
|
|
|
чаях |
(например, для |
Be, см. |
||||||
[0001]' |
|
|
рис. |
1.25).. Однако |
в |
общем |
||||||
|
|
она правильно отражает |
ха |
|||||||||
двойникование |
Геометрическое |
рактер |
деформации |
|
метал |
|||||||
для c/a<YS |
разупрочнение |
лов |
с |
|
преимущественным |
|||||||
|
|
|
|
базисным |
скольжением. Для |
|||||||
Чисто одиночное, |
|
|
|
изучения |
какого-либо |
одно |
||||||
скольжение по |
|
Двойное |
го вида |
|
деформации |
ориен |
||||||
•базисной ллосг |
|
скольжение |
тацию |
кристаллов |
|
обычно |
||||||
тети |
|
|
|
подбирают |
таким |
образом, |
||||||
|
|
|
|
чтобы |
по |
возможности |
ис |
|||||
Стандартная |
|
|
|
ключить |
другие виды. |
|
||||||
ориентировка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.7. |
Характеристики |
|
||||||
|
|
|
|
базисного |
скольжения |
|||||||
[1120] |
|
|
[1010] |
В |
этом |
разделе |
|
проана |
||||
|
|
лизирована |
|
пластическая |
||||||||
|
|
|
|
|
||||||||
Дбойникование |
для |
с/а>УТ |
деформация |
металлов, у |
ко |
|||||||
Скольжение по |
призматичес |
торых |
основной |
системой |
||||||||
ким и пирамидальным |
плос |
скольжения |
|
является |
базис |
|||||||
костям |
|
|
|
|||||||||
|
|
ная (0001)<1120> . Из мно |
||||||||||
|
|
|
|
|||||||||
Рис. 4.6. Полюсная фигура кристал |
гочисленных |
результатов |
||||||||||
лов с г. п. у.-структурой |
с указа |
наблюдений |
преимущество |
|||||||||
нием видов деформации при растя |
отдано |
тем, |
которые |
проли |
||||||||
жении |
[ 2 ] . |
|
вают свет на механизм ба |
|||||||||
|
|
|
|
зисного |
скольжения. |
|
|
|||||
4.7.1. Критические |
напряжения |
сдвига. |
Критические |
напря |
жения сдвига и упрочнение при базисном скольжении различ
ных металлов |
сравнимы |
между собой |
по абсолютной |
величине |
и одинаковым |
образом |
меняются с |
температурой |
(рис. 4.7). |
Поскольку взаимодействие подвижных |
дислокаций |
с препят |
ствиями пропорционально людулго сдвига, на рис. 4.7 приведены безразмерные характеристики т/G И K/G. В соответствии с со отношением (2.1) напряжение течения уменьшается с ростом температуры от 0 до Т0. С увеличением скорости деформации кривые х*(Т) смещаются в область высоких температур.
Базисное скольжение не сопровождается сильным искаже нием кристаллической решетки: лауэ-пятна на рентгенограммах остаются острыми даже после деформаций около 100%, а от жиг не сопровождается рекристаллизацией [ 8 ] . У легкоплавких металлов (Zn, Cd) искажения частично снимаются в процессе низкотемпературного отдыха. Например, свойства деформиро ванных за счет базисного скольжения кристаллов цинка вос станавливаются после суточной выдержки при комнатной тем-
пературе. Возврат происходит также в процессе деформации при температурах ниже комнатной [32].
Окпсные пли иные пленки на поверхности кристаллов умень шают скорость деформации при постоянной нагрузке и увели чивают упрочнение [8, 146—149]. Они препятствуют выходу скользящих дислокаций из кристалла и приводят к образованию
скоплении |
у поверхности. |
|
|
|
|
|
4.7.2. Энергия активации и активационный |
объем. Темпера |
|||||
турная |
и |
скоростная зависимости |
напряжений |
течения |
Cd, |
Zn |
и M g , |
а |
также скорость низкотемпературной |
ползучести |
при |
||
разных |
напряжениях исследованы |
во многих |
работах |
[32, |
39, |
65, 70—73, 138—140, 150]. Ф. Ф. Лаврентьев и В. Л. Владими рова изучили также релаксацию напряжений при базисном скольжении в Zn [151]. В этих работах наряду с монокристал лами, ориентированными благоприятным образом для базисного скольжения, использовались полнкрпсталлические образцы [138—140, 150]. Полученные результаты для моно- и поли кристаллов, например зависимости V(x) и # ( т ) , качественно подобны, из чего можно заключить, что деформация поликри сталлов в области температур ниже 300—400°С происходит преимущественно за счет базисного скольжения. Вклад других видов деформации возрастает с уменьшением размеров зерен.
Сведения о скоростной зависимости напряжений |
течения |
||
д)пе/дх |
при базисном |
скольжении противоречивы. По |
данным |
Конрада |
и др. [67], у |
M g изменение напряжения Дт в |
резуль |
тате изменения скорости деформации не зависит от приложен
ных напряжений, тогда как |
в работе |
Базинского |
[72] при |
7"<;460 К (или при 7'<;150о К |
[71]) Дт |
увеличивается |
пропор |
ционально т. Указанное различие может быть результатом как
недостаточной |
чувствительности |
системы |
измерения нагрузки, |
|||
так и |
влияния |
примесей. |
|
|
|
|
У |
монокристаллов Zn |
и Cd Дт не зависит от т в начале |
||||
деформации, а затем линейно возрастает |
[27] . По другим дан |
|||||
ным, |
у Zn Дт |
не |
зависит |
от т |
[39], а у |
Cd при 78° К Дт про |
порционально |
т с |
начала |
деформации [25]. У поликристаллов |
Zn, Cd и Со Дт также пропорционально приложенному напря жению [27] . Возможно, постоянство Дт при деформации свя зано с вторичным влиянием примесей |27].
Активационный объем и энергия активации базисного сколь жения уменьшаются с ростом напряжений (т. е. с понижением температуры или увеличением степени деформации). У моно кристаллов зависимость К(т) характеризуется следующими зна чениями V: для M g V уменьшается от 20 000 до 3000 Ь3 в области
т* = 04-70 |
Г/мм* [65, 67, |
76], для |
Cd — от 11000 |
до 750 Ь3 при |
||||||||
77°К [150]. |
У поликристаллов |
активационный |
объем зависит |
|||||||||
от |
размера |
зерна (табл. |
4.10) |
[139, 150] |
и также |
уменьшается |
||||||
с |
ростом |
напряжений: у |
Zn — от |
600 |
до |
100 |
Ьг |
в |
области |
т* = |
||
=0,5ч-4 |
кГ;мм- [139], у |
Cd |
от |
300 |
до |
90 |
б3 |
в |
области |
т* = |
= l - f - 6 . кГ/мм2 [138]. Значення Н0 и VQ при т* = 0 приведены в табл. 4.11. В этой таблице даны значения энергий образования
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
4.10 |
Активационный объем полнкристаллического кадмия с разными |
|||||
размерами зерен |
при 77 °К |
[150], |
Ь3 |
|
|
d, мкм |
При |
(Ts |
Начало стадии |
Конец |
стадии- |
|
|
А |
А |
|
|
25 |
110 |
100 |
68 |
||
400 |
450 |
210 |
100 |
||
1250 |
1000 |
300 |
160 |
||
Монокристалл |
11 000 |
2700 |
750 |
порогов |
(Я, « 0 , 1 |
G63 ) |
и дефектов упаковки, а |
также величины |
||||
частотного фактора е0 . |
изучая подвижность |
дислокаций |
при |
|||||
Адаме |
и др. |
[152], |
||||||
базисном |
скольжении |
в Zn, |
обнаружили, |
что |
величина |
dv/дт |
||
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
4.11 |
Основные |
характеристики деформации |
кадмия, цинка |
и магния |
|
|
|
га |
|
|
>> |
Металл |
"і |
га |
|
|
сГ |
|
зГ |
[- |
|
|
|
Cd |
0,9 — 1, 2 |
[153] |
моно |
||
кристал |
|
|
лы |
0,55 |
[138] |
поликри |
||
сталлы |
|
|
>, |
|
гера' |
•у |
|
О |
Ч
11000 [150] 450
420
450 [138] —
га -О
>»
га С О
а 1
[153]
[20]
—0,3
|
га |
|
I |
і |
|
і |
гера |
|
CJ |
||
|
||
. СО |
|
——
108 [138]
'Zn |
0,8 — 0,94 |
[153] |
1700 |
[151] |
400 |
|
|
|
3-102 |
|
моно |
[153] |
0,45 |
[39] |
|||||||
кристал |
|
|
|
|
344 |
136] |
|
|
|
|
лы |
1 |
[39] |
- 2 - 1 0 5 |
[39] |
220 |
[32] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
поликри |
1,1 |
[139] |
800 |
[139] |
— |
|
|
— |
10= |
[139] |
сталлы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M g |
0,72 |
[67] |
~20000 |
[67, |
330— |
[65, |
0,45 |
|
[67] |
|
моно |
105 |
|||||||||
кристал |
0,6 |
[65] |
|
76] |
350 |
67, |
76] |
0,33 |
107 |
[1] |
лы |
0,7 |
[153] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,82 |
[1] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-0,3 |
[71] |
|
|
|
|
|
|
|
|
поликри |
0,5 |
[140] |
— |
— |
~ 6 0 0 |
[140] |
— |
10° |
[140] |
|
сталлы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|