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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 133

Скачиваний: 0

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

существенно отличается от значения дг/'дт, полученного из опытов с изменением скорости деформации. На основании со­

отношения

(2.16) они сделали выводы о том, что плотность

подвижных дислокаций при базисном скольжении увеличивается

с ростом

напряжений и что зависимость напряжений течения

от скорости деформации обусловлена в большей мере" изме­ нением плотности, а не скорости подвижных дислокаций. По­ следний вывод нуждается в дальнейшем тщательном анализе, так как при условии его справедливости все экспериментальные результаты, касающиеся скоростной зависимости напряжений, потребуют пересмотра. В частности, полученные в работе [152] значения И и V отличаются от приведенных в табл. 4.11.

4.7.3. Влияние плотности дислокаций леса. Предполагаемым механизмом базисного скольжения является перерезание дис­ локаций леса движущимися дислокациями. В связи с этим представляют интерес опыты с кристаллами, имеющими различ­ ную плотность «деревьев»1 . Такие опыты проведены Ф. Ф. Лав­ рентьевым с сотр. [151, 154] и в работах [155, 156] на моно­ кристаллах Zn. Дислокации леса типа с + а вводили путем предварительной деформации^ кристаллов за счет пирамидаль­

ного скольжения (1122} < 1123>,

после чего

изучали характер

базисного

скольжения. Плотность

дислокаций

леса

изменялась

от 1 -103

(в

предварительно недеформироваиных

кристаллах)

до 107 см-2.

В работе [34] изучено

влияние субструктуры исход­

ных кристаллов на вид' кривых деформации. С увеличением плотности дислокаций леса характер и механизм базисного скольжения существенно меняются. Так, предварительное рас­

тяжение кристаллов вдоль оси с на

0,5% приводит

к увели­

чению T(oooi) от 0,0014 до 0,68 кГ/мм2

[155].

 

При

анализе

результатов следует

различать две

области:

р л = 1 • ІОЧ-З-106

см~2

и р л > 3 - 1 0 6

см~2. С ростом

плотности

дислокаций в области 1-Ю3 —3-Ю6

смг2 напряжение

сдвига и

упрочнение кристаллов

возрастают.

Величина Т(оооі) может быть

описана

соотношением

 

 

 

 

 

 

ічоооі) = T(oooi) +

ccGbp]!2.

(4.26)

Здесь индекс р указывает на зависимость т от плотности дисло­

каций

леса, т°(ооо1) относится к

кристаллу

с р л

~ 0 ,

величина

а?а 1,9.

Абсолютные значения

трюоі)

меняются

от

0,05 до

1,1 кГ/мм2 при изменении р л в области

10

3 —107 смг2.

 

При

увеличении р л в области

3-Ю6 —

107

смг2

наблюдаются

дополнительные изменения кривых деформации: протяженность стадии А уменьшается, на кривой возникают скачки, зависи­

мость т от скорости деформации немонотонно меняется

с ро­

стом р л , упрочнение падает

до нуля. Последнее можно

объяс­

нить увеличением плотности

подвижных дислокаций и скорости

1 Плотность «деревьев» измеряли методом травления. Поэтому приведен­ ные значения рл могут быть ниже истинных до одного порядка величины [154].

пластической деформации. По расчетам, при р л ~ 3 - 1 0 6 см~2 плотность скользящих дислокаций возрастает в 74 раза при повышении скорости деформации на порядок. При р л « 1 0 5 смгг плотность дислокаций, наоборот, уменьшается с ростом скорости деформации. В кристаллах с высокой плотностью дислокаций леса стадия легкого скольжения вообще отсутствует.

Для изучения причин указанных изменений были проведены опыты по определению активационного обьема и его зависи­ мости от величины сдвига для кристаллов с разной плотностью дислокаций, а также электронномикроскопические исследования кристаллов. Активационный объем определяли по релаксации и

скоростной

зависимости

напряжений. При значениях р л

~

Ю3 —

105 см~2 активационный

объем

уменьшается

с ростом

сдвига

от 1600—800 до — 300 Ь3. При более высоких плотностях

дисло­

каций леса

VzzSOO

б3 и не зависит от сдвига. Из анализа

этих

результатов

можно

заключить,

что переход от

стадии А

к

ста­

дии В базисного скольжения связан с образованием дислокаций леса в системе {1122} < 1 1 2 3 > . Последние приводят к резкому росту упрочнения. Именно этим объясняется исчезновение ста­ дии легкого скольжения в кристаллах с высокой плотностью дислокаций леса в исходном состоянии.

При плотности дислокаций леса менее 3-Ю6 см~2 механизм упрочнения обусловлен упругим взаимодействием скользящих дислокаций и дислокаций леса и образованием сидячих дисло­ каций, затрудняющих дальнейшую деформацию [151, 154]. Электронномикроскопические исследования подтверждают пред­ положение о сильном торможении скользящих дислокаций «де­ ревьями». При плотности дислокаций леса более 3-Ю6 см~2 особенности базисного скольжения, по мнению авторов ра­ боты [151], можно объяснить размножением скользящих дисло­ каций у дислокаций леса и заметным увеличением плотности подвижных дислокаций. Плотность дислокаций леса является, таким образом, одним из главных параметров, определяющих характер и механизм базисного скольжения.

4.7.4. Упрочнение при базисном скольжении. Кривые дефор­

мации металлов

с г. п. у.-структурой

при базисном

скольжении

подробно проанализированы в работах

[2, 8, 20, 24, 36, 73, 150].

В

общем

случае

кривые

деформации

состоят

из

трех

участ­

ков: А, В

и

С (рис. 4.8),

подобно

тому как это

имеет

место

у

металлов

с

г. ц. к.-структурой. За

исключением

первой

стадии

деформации это сходство носит внешний характер, поскольку механизмы, контролирующие упрочнение этих металлов на ста­ диях В п С, по-видимому, различны.

На характер кривых деформации кроме температуры влияют ориентация кристаллов, их структурное совершенство (особенно плотность дислокаций леса) и содержание примесей.

Наиболее детально изучена природа упрочнения на стадии А , которая часто простирается до деформаций в сотни процентов.

Протяженность этой стадии линейно уменьшается при снижении температуры [36]. У M g это справедливо при 7 ' > 3 7 0 о К , а при низких температурах протяженность стадии А не зависит от

температуры [ 7

3 ] .

 

 

 

 

 

 

Абсолютные

значения коэффициентов упрочнения

на ста­

дии

А

базисного скольжения

(К л ~

10~5 -!-10~4

G)

у

металлов

с г. п. у.-структурой

меньше,

чем у

металлов с

г. ц. к.-структу­

рой,

и

сравнимы

с упрочнением

на стадии

I

металлов с

Рис. 4.8. Вид кривой деформации при базисном сколь­ жении монокристаллов цинка, деформированных при комнатной температуре [21. Ориентация кристалла ука­ зана на стереографической проекции.

о. ц. к.-структурой. У

поликристаллических образцов с

размером

зерна

d

коэффициент

упрочнения Кл

увеличивается

по закону

d - 1

/ 2

и

в

пределе

(d-*-oo)

стремится

к

значению

коэффициента

упрочнения

при

базисном

скольжении

в монокристаллах

[150].

У

Zn,

Cd,

M g и Со

величина

Кл

не

зависит от

температуры

в

области

7"<С150—200° К

и

затем

быстро

уменьшается

с ее

ростом,

приближаясь

к нулю (см. рис. 4 . 7 , 6 ) .

 

 

 

 

 

Для

объяснения упрочнения при

базисном

скольжении

пред­

ставляют интерес данные об изменении дислокационной струк­

туры кристаллов на разных стадиях

деформации.

Структура

разных металлов с г. п. у.-структурой

после

деформации

при

комнатной температуре

неодинакова.

 

 

 

 

 

У

M g на

стадии А

базисного скольжения

образуются

длин­

ные

диполи

и

сплетения

краевых дислокаций

[70,

7 1 , 157] .

С увеличением

степени

деформации

расстояния

между

спле-

тениями • уменьшаются. Плотность винтовых дислокации а в сплетениях низкая, а дислокации с + а практически отсутствуют. Плотность краевых дислокаций линейно возрастает с дефор­ мацией, а напряжение течения изменяется по закону

 

 

т =

т0

-J- aGb ]/~р",

 

(4.27)

где то = 40 Г/мм2, а «0,051

[70]. На стадии В образуются двой­

ники и

возникают

сетки

дислокаций

в

базисной плоскости.

Небазисное скольжение не

наблюдается.

 

 

Иную

структуру

имеют

деформированные

кристаллы Zn.

У него диполи и сплетения

отсутствуют,

но образуются крупные

дислокационные петли, тройные узлы

и

сетки

дислокаций [10,

38, 158]. Одна нз причин различия в структуре деформирован­ ных Zn п M g связана с тем, что при температурах вблизи комнатной у Zn легко протекают процессы возврата. Вакансии, образующиеся при деформации, способны конденсироваться в призматические петли [10, 158]. Диполи также способны при

повышенных

температурах

распадаться

с

образованием

пе­

тел ь [11].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Плотность дислокаций

в

плоскости

(0001)

Zn

увеличивается

с деформацией не линейно, а по закону

р-^е1 /3 , т. е. значительно

медленнее,

чем

у

других

металлов

с

о. ц. к.-,

г. ц. к.-

и

г. п. у. (Mg)-структурами

[159].

 

 

 

 

 

 

 

 

Дислокационная структура Be при базисном

 

скольжении

имеет

общие

черты

как с M g , так и с

Zn (см. п. 1.1). Так же

как в

M g ,

у него

образуются

длинные

диполи

и

сплетения.

Подобно Zn, на стадии А деформации

Be

образуются

тройные

узлы,

связанные

с

вторичным

скольжением

или

взаимодей­

ствием дислокаций

в системе

(0001) < 1 1 2 0 > .

 

 

 

 

 

Хнрш и Лелли [70] учли тот экспериментальный факт, что

дислокации

при

базисном скольжении

в M g

образуют

диполи

и собираются в скопления. Согласно предложенной ими модели, дислокации, генерируемые соседними источниками, взаимодей­ ствуют между собой. Винтовые дислокации противоположных знаков аннигилируют в результате поперечного скольжения, а краевые образуют диполи. Поскольку поле напряжений диполя короткодействующее, напряжение течения при деформации кон­ тролируется лишь внутренними напряжениями, создаваемыми избытком краевых и винтовых дислокаций одного знака в спле­ тениях. Другими словами, упрочнение при базисном скольже­ нии обусловлено не всеми дислокациями, оставшимися в кри­

сталле, а преимущественно темп,

которые не аннигилировали

в результате

поперечного

скольжения и не образовали диполей.

Упрочнение

на стадии А

невелико

(КА~ 10~4 -Г -10- 5 G ) , потому

что большая часть дислокаций либо аннигилирует, либо обра­ зует диполи с малым радиусом действия. Расчет, основанный на модели Хнрша и Лелли, приводит к низким значениям КА, хорошо согласующимся с экспериментальными величинами.

13 З а к . 5І

193

Смотрите также файлы