ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 131
Скачиваний: 0
Основные различия моделей Зегера и Хнрша — Лелли со стоят в следующем.
1. Зегер и другие считают, что накопление дислокаций в
кристаллах происходит за счет |
их удержания |
у |
субграниц, |
|||
включений и т. п. Хирш и Лелли |
полагают, |
что дислокации |
на |
|||
капливаются в результате взаимодействия |
их |
друг |
с |
другом |
||
и образования диполей и сплетений. |
|
|
|
|
|
|
2. По Зегеру, дислокации распределены |
однородно |
и |
все |
дают равный вклад в упрочнение. Хпрш и Лелли учитывают вклад в упрочнение лишь избыточных дислокаций одного знака, имеющихся в скоплениях.
Модель Хнрша — Лелли |
получила развитие в |
работах [71, |
157, 160]. Шарп и др. [71] |
предложили механизм |
образования |
сплетений, основанный на захвате коротких диполей скользя щими дислокациями. Краточвил и др. [157, 160] развили идею Хирша и Лелли о роли вторичного скольжения в базисной плоскости. Под вторичным скольжением здесь понимается сколь жение дислокации в той же системе, но с вектором Бюргерса а2 , отличающимся от вектора а[ первичной системы только направ лением. Вторичное скольжение экспериментально изучено у Zn и Cd [38, 157, 160]. В результате взаимодействия дислокаций типа а2 и ai возможно образование сеток и асимметричных диполей, приводящих к росту упрочнения. Учитывая различие дислокационных структур, образующихся при базисном скольженин г. п. у.-металлов, их следует разделить на две группы:
1 — M g . Cd и Со, у которых |
тройные |
узлы |
и сетки |
возникают |
при больших деформациях; |
2 — Zn, |
Be, у |
которых |
вторичное |
скольжение развивается при малых деформациях и сетки об разуются в начале стадии А.
Единая точка зрения на природу упрочнения на стадии А базисного скольжения отсутствует. Возможно, механизм упроч нения различен у разных металлов и меняется с температурой. Зегер и др. [см. 2, 161] предложили теорию упрочнения, учи тывающую поле напряжений, однородно распределенных в кри сталле дислокаций. Согласно этой теории, коэффициент упроч нения не зависит от температуры (см. п. 2.7) и определяется соотношением
|
(4.28) |
Уменьшение величины Кл у Zn и Cd с |
ростом температуры |
в области Г > 1 5 0 ° К объясняют диффузией |
точечных дефектов |
к дислокациям, их переползанием и аннигиляцией дислокаций противоположных знаков [2, 32]. Это позволяет объяснить также зависимость Кл от скорости деформации в области про межуточных температур [2, 35, 146]. При низких температурах, когда возврат отсутствует, и при высоких, когда он успевает
произойти при любых скоростях, КА |
не |
зависит О Т |
8 . У |
M g |
||||||||||||
уменьшение КА при 7'>200 о К связывают |
с активацией |
по |
||||||||||||||
перечного |
(призматического) |
скольжения |
[ 7 0 ] . |
|
|
|
|
|
||||||||
|
Упрочнение на стадии В базисного скольжения изучено лишь |
|||||||||||||||
у |
Cd, Zn |
и M g , которые |
обладают |
достаточной |
пластичностью |
|||||||||||
в |
области |
промежуточных |
температур |
|
[2, |
24, |
32, |
36, |
|
58, |
70, |
|||||
71, 73, |
150]. |
Величина |
упрочнения |
(/Св — 6- 10-4 ч-3-10~3 |
G) |
|||||||||||
сравнима |
или |
несколько |
ниже |
упрочнения |
на |
стадии |
I I |
|||||||||
г. ц. к.-металлов. Переход от |
стадии |
А |
к |
стадии |
В у |
M g |
очень |
|||||||||
плавный |
при всех температурах [71, 73]. Температурная |
зави |
||||||||||||||
симость |
Л'в у |
Cd |
и M g |
аналогична |
зависимости |
коэффициента |
||||||||||
упрочнения на стадии А |
[24, 73, 150]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Единой |
точки |
зрения |
на природу упрочнения на стадии В |
||||||||||||
нет. По-видимому, она |
тоже различна |
у |
разных |
металлов. |
||||||||||||
У |
M g переход |
к стадии |
В обусловлен |
возникновением |
двойни |
|||||||||||
ков {1012} [70, 71], которые |
являются |
эффективными |
препят |
|||||||||||||
ствиями |
для |
базисного |
скольжения. |
Образование |
двойников |
может быть результатом концентрации напряжений в процессе формирования сплетений. Вновь образующиеся дислокации скапливаются у двойниковых границ. В результате облегчаются вторичное базисное и призматическое скольжение и дальнейшее двойниковаиие. Этот процесс имеет сходство с механизмом упрочнения на стадии I I деформации г. ц. к.-металлов, причем двойники играют роль вторичного скольжения.
Вопрос о природе упрочнения Zn на стадии В до сих пор имеет спорный характер. Зегер и др. [2, 32] полагают, что вакансии, образующиеся при движении порогов, конденсируются в диски, которые затем превращаются в призматические петли. Плотность петель увеличивается с деформацией, и при пере ходе от стадии А к стадии В они начинают уменьшать путь пробега скользящих дислокаций, ограничивая их подвижность. Призматические петли действуют, подобно барьерам Ломера — Коттрелла, в металлах с г. ц. к.-структурой и влияют в первую очередь на атермическую компоненту напряжения. По рас четам,
|
* - - й г ( т Г - |
(4-29> |
|
где а=1,75 - 10~2 см |
(Zn) — константа, связанная с длиной линии |
||
скольжения; п — число дислокаций на ступеньку. |
|||
Другой точки |
зрения |
придерживаются |
Бочек [24, 37] и |
Ф. Ф. Лаврентьев |
с. сотр. |
[53, 151, 154]. |
Они считают, что |
переход к стадии В обусловлен увеличением плотности дисло
каций леса типа с + а |
(см. п. |
4.7.3). Механизм, |
связанный с |
||
образованием |
дислокаций с + а, |
неприменим к M g |
[70, 71]. |
||
4.7.5. Закон |
Коттрелла — Стокса. Для понимания |
природы |
|||
упрочнения необходимо |
изучить |
зависимость T * / T G |
О Т |
деформа- |
щш.. С этой |
целью |
обычно |
определяют скачок напряжения |
||||
Дт = Т2 — ті, |
возникающий, в |
случае, |
если деформированный |
до |
|||
напряжения |
ті |
при |
температуре |
7"і |
(или скорости деформа |
||
ции єі) кристалл продолжают деформировать при температуре |
Т2 |
||||||
(или скорости |
деформации єз). Из |
этих измерении определяют |
долю т*, поскольку лишь она меняется при изменении темпе ратуры пли скорости деформации. Согласно закону Коттрелла — Стокса, ті/то не зависит от напряжения. Это равнозначно по стоянству T * / T G В О всем диапазоне деформации.
Несмотря на наличие многочисленных измерений зависи мостей ті то, Ат и т*'тс от напряжения пли деформации, до сих пор нет единого мнения о том, соблюдается ли закон
Коттрелла — Стокса |
при |
базисном |
скольжении. |
Этот |
закон |
|
справедлив на |
стадии В деформации M g , но на |
стадии |
А от |
|||
ношение 'т'*/тс |
уменьшается с ростом деформации |
[70, 150, |
151]. |
|||
С другой стороны, по данным работ |
[71, 72], закон |
Коттрелла — |
||||
Стокса'соблюдается |
при |
базисном |
скольжении в M g в области |
|||
низких температур |
( Г < Ч 6 0 К ) во |
всей области |
деформаций. |
|||
При высоких температурах зависимость Ат(т) может быть |
пред |
ставлена в виде двух или трех линейных участков с разными углами наклона. Подробно характер этой зависимости про анализировали Шарп и др. [71].
При всей спорности вопроса о справедливости |
закона Котт |
||
релла — Стокса при базисном |
скольжении в |
M g |
есть уверен |
ность в том, что упрочнение |
M g не связано |
с |
дислокациями |
леса, имеющими небазисный вектор Бюргерса. Хпрш и Лелли
считают, |
что |
решающую |
|
роль здесь |
играют |
призматические |
|
сегменты, |
образующиеся |
в |
результате |
поперечного скольже |
|||
ния [70]. Плотность этих |
сегментов |
возрастает |
с деформацией, |
||||
и на стадии |
В выполнение |
закона |
Коттрелла — Стокса может |
быть результатом пересечения скользящих дислокаций с дисло кациями в призматической плоскости.
Иная ситуация возникает в Zn. Закон Коттрелла — Стокса при базисном скольжении в Zn соблюдается при плотностях
дислокаций 106 см~2 |
и выше, причем отношение X:':/XG |
= 0,35 при |
|||
20° С. У |
кристаллов |
Zn |
с плотностью |
дислокаций |
леса менее |
105 см~2 |
отношение |
X*/XG |
уменьшается |
с ростом |
деформации |
на стадии А и остается постоянным и равным 0,35 на стадии В [151]. Подобный результат получен также при деформации Cd
при 77° К |
[150]. |
Постоянство |
отношения |
X*/XG |
при |
больших р л |
|||||
и на |
второй стадии |
деформации |
при |
исходном значении |
р л ~ |
||||||
« 1 0 3 |
смгг |
свидетельствует |
в пользу |
механизма |
Базинского, |
||||||
Фриделя и Саада, согласно которому |
xG |
обусловлено упругим |
|||||||||
взаимодействием |
с дислокациями |
леса |
(см. п. 2.6). При низких |
||||||||
значениях |
р л , когда |
вклад атермической |
компоненты |
возрастает |
|||||||
с деформацией |
при |
сохранении |
плотности |
дислокаций |
леса, |
||||||
вероятно, действует также и механизм |
Зегера. |
|
|
|
В полпкрпсталлическом Cd отношение T * / T G увеличивается с уменьшением размера зерна [150]. Авторы работы [150] считают,' что .соотношение T^/TJJ В поликристаллах Cd также должно возрастать при уменьшении d.
4.7.6. Механизм базисного скольжения. После работ Конра да и др. [66, 67] многие авторы [76, 138—140, 150] поддер живают точку зрения, согласно которой в области термически
активированного |
течения |
(т. е. при |
7<;300-f-400° К) |
базисное |
|||
скольжение в Cd, Zn |
и M g контролируется |
пересечением сколь |
|||||
зящих дислокаций с |
дислокациями леса |
(главным |
образом с |
||||
дислокациями |
с + а) . Это |
относится |
как |
к монокристаллам |
|||
[67, 150], так |
и |
к поликристаллическим |
образцам |
[138—140, |
150]. Хотя механизм пересечения согласуется с рядом наблю дений, окончательно этот вопрос не выяснен.
Ясно, что скольжение не определяется силами Пайерлса — Набарро. Активационный объем обычно на несколько порядков больше величины 10 Ь3, характерной для механизма Пай ерлса — Набарро. Существенно, что он зависит от т*, плотности' дислокаций леса и величины зерна d, тогда как для механизма Пайерлса — Набарро такие зависимости являются слабыми или вообще отсутствуют.
Рост V с увеличением размера зерна можно объяснить воз растанием параметра / вследствие уменьшения вероятности небазпсного скольжения (увеличения плотности дислокаций леса). Действительно, пирамидальное скольжение в системе {1122} < 1 1 2 3 > в поликристаллическом Cd усиливается с умень шением размера зерен [150]. Что касается дополнительного упрочнения, обусловленного уменьшением размера • зерен,, то пока не ясно, связано ли оно с более высокой величиной коэф
фициента упрочнения при скольжении |
в системе |
{1122} |
< 1 1 2 3 > |
или с влиянием дислокаций с + а на |
упрочнение |
при |
базисном |
скольжении. |
|
|
|
В отличие от кристаллов Be механизмы скольжения, обуслов ленные взаимодействием дислокаций с примесями в кристаллах Zn и Cd чистотой более 99,9—99,99%, по-видимому, не играют заметкой роли: характеристики базисного скольжения этих металлов в области малых содержаний примесей изменяются
слабо. Например, |
изменение чистоты |
Cd от |
99,95 до |
99,995% |
||
не |
сопровождается |
заметным изменением |
активационного |
|||
объема [138]. |
|
|
|
|
|
|
В |
соответствии |
с |
представлениями |
Зегера |
энергию |
актива |
ции процесса пересечения можно представить как сумму |
энергий |
||||
образования порога |
( # , - ~ 0 |
, l Gb3 |
[12, 118]) и стягивания дис |
||
социированной дислокации |
Ис. Последнюю величину |
можно |
|||
использовать для оценки |
энергии |
и шішнньї дефекта упаковки |
|||
[1, 2, 131, 138, 139] |
(см. п. |
4.5). |
|
|
Значення частотного фактора EQ—NAbv, измеренные экспе риментально1 и оцененные по величине2 /, хорошо согласуются между собой. Линейный характер зависимости Н(Т) для Cd,
Zn и M g и, следовательно, постоянство е0 можно также рас сматривать как дополнительный аргумент против механизма
Пайерлса — Набарро, для |
которого єо |
должно зависеть от т |
и, следовательно, от температуры [162, 163]. |
||
Хотя перечисленные |
наблюдения, |
касающиеся базисного |
скольжения, подтверждают механизм пересечения, имеется одно существенное обстоятельство, которое трудно согласовать с этим механизмом. По известному значению V0 из уравнения (2.7) или (2.1) можно определить расстояние между дислокациями
леса / и их |
плотность р л , которые |
для Cd, Zn и M g равны: |
Iл; 10~4 ч-10- 5 |
см, р л = 10s —10'° см~2. |
Такая плотность дислока |
ций леса на несколько порядков превышает количество дефек тов в отожженных кристаллах. Несоответствие усугубляется тем, что линии дислокаций леса должны пронизывать плоскость базиса, т. е. это должны быть преимущественно дислокации с небазисным вектором Бюргерса, плотность которых на самом деле на много порядков ниже 3 .
В частности, из результатов Ф. Ф. Лаврентьева и зр. (см. п. 4.7.4) можно заключить, что дислокации с + а приводят к силь ному изменению характера базисного скольжения уже при плотностях более 103 см~2. Авторы работы [151] объясняют подобное несоответствие тем, что реальная длина дислокацион ных сегментов 1~р~Ч2 значительно меньше расчетной, поскольку в результате упругого взаимодействия с ^дислокациями леса образуются участки рекомбинации, уменьшающие величину /.
Такая интерпретация |
носит, однако, качественный характер и |
|||
по существу оставляет вопрос открытым. |
|
|
||
С учетом диссоциации дислокаций значение плотности дис |
||||
локаций |
леса р л несколько уменьшается (до |
~ 107 смгг |
[ 1 ] ) , |
|
однако |
оно все-таки |
существенно превышает |
реальную |
плот |
ность дислокаций леса.
Шарп и др. [71] высказали предположение, что препят ствиями для базисного скольжения наряду с дислокациями леса могут быть призматические петли, образующиеся за счет конденсации вакансий, которые, в свою очередь, возникают при движении порогов. Экспериментальные подтверждения этого ме ханизма также отсутствуют.
|
1 |
є 0 находят из соотношения |
(2.24) по |
углу наклона температурной зави |
||
симости Я (Г), которую можно построить |
на |
основании экспериментальных |
||||
данных. |
|
|
|
|
||
|
2 |
Величину / находят из соотношения |
(2.21) для активациоиного объема. |
|||
Затем |
пользуются обычной оценкой по формуле |
(2.23). |
|
|||
|
3 |
По даниым работ [53, 71, 151, 154, 159], плотность небазисных |
дислока |
|||
ций |
в |
монокристаллах Zn равна |
I 0 3 — 1 0 4 |
с и - 2 , |
а в монокристаллах |
Лір; ме |
нее |
І07 с . « - 2 . |
|
|
|
|