ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 93
Скачиваний: 0
пературы, и при 870° К такие полосы образуются в начале сколь жения. Расстояние между линиями скольжения может достигать 100 мкм [9]. При высоких температурах возрастает волнистость линий скольжения и появляются перемычки между ними [11]. Последние связаны с поперечным скольжением винтовых ком понент в призматические {1010} или пирамидальные {ІОІх} плоскости.
Р. И. Гарбер с сотр. [9] обнаружили неравномерность сдвига вдоль отдельной полосы базисного скольжения. Если перед деформацией на поверхность образца нанести риски, то ока зывается, что величина смещения двух соседних рисок на од ной и той же полосе неодинакова, причем разность смещений достигает 5% первоначального расстояния между ними. По мне нию авторов работы [9], неравномерность сдвига при темпера турах деформации ниже 300° К приводит к образованию микротрещин вдоль плоскостей {1120}, {1122} и {1123}. Вначале та кие трещины образуются на отдельных участках единичной полосы, а затем трещина развивается путем переброса на со седние участки.
При высоких температурах, особенно при 670° К и выше, неравномерность сдвига вдоль полосы уменьшается, элементар ный сдвиг на полосу увеличивается и процесс деформации за канчивается разрушением по плоскости базиса (0001). Пла стичность при этом значительно возрастает. У металла высокой чистоты неравномерность сдвига не наблюдается даже при низ ких температурах [10, 25]; трещины по плоскостям призм и пи рамид второго рода в этом случае отсутствуют.
1.1.6. Дислокационная структура1 . Структура недеформированных кристаллов бериллия, полученных зонной плавкой, ха рактеризуется малым количеством включений. С уменьшением чистоты кристаллов плотность и величина включений заметно
возрастают. |
Дислокации |
распределены неравномерно, а |
их |
плотность обычно достигает |
107 —108 см~2, что может быть |
свя |
|
зано как с |
фазовым превращением бериллия и фазовым |
на |
|
клепом, так и с анизотропией коэффициента термического рас ширения. Из-за высокой плотности дислокаций в исходном ме талле изучение слабодеформированного бериллия затруднитель но. Дислокации в исходных кристаллах образуют гексагональ
ные плоские сетки с ячейкой |
0,1 —1,0 мкм и субграницы [20, 24, |
||||
36]. Сетки образуются |
в результате взаимодействия |
дислокаций |
|||
с векторами Бюргерса |
1/3 |
< 1 1 |
2 0 > , образующими |
угол |
120°. |
Тройные узлы сеток в чистом |
металле не расщеплены, т. е. |
||||
энергия дефектов упаковки, |
связанных с дислокациями а, у |
бе- |
|||
' С методами приготовления тонких пленок бериллия для исследования дислокационной структуры и анализом векторов Бюргерса дислокаций можно познакомиться в работах [20, 36—44],
направлениями, а также V-образных дислокаций (cusps) [37]. Структура кристаллов, деформированных при 293 и 77° К, в об
щих чертах подобна [24]. Учитывая, однако, |
то обстоятельство, |
что упрочнение с понижением температуры |
сильно возрастает, |
это наблюдение требует проверки. |
|
•Повышение степени деформации при базисном скольжении сопровождается образованием сплетений (пучков), ориентиро ванных в направлениях < 1 0 Т о > , и ячеек. Такая структура ти пична для стадии В базисного скольжения. Сплетения состоят преимущественно из краевых дислокаций типа а. Наряду со сплетениями дислокаций, принадлежащих одной системе, наблю даются более сложные скопления (клубки), связанные со скольжением дислокаций а во вторичных системах. На краях клубков обычно разрешаются отдельные диполи и петли. Ячейки, образующиеся при базисном скольжении, разориентированы на
угол |
- 1 0 ' (при |
е = 29%) [37]. |
|
|
|
|
Возможные механизмы образования диполей, петель V-образ |
||||||
ных |
дислокаций и сплетений |
проанализировали Антолин и |
др. |
|||
[37] и Спенглер |
и др. [20]. Авторы работы |
[37] считают, |
что |
ди |
||
поли |
и петли |
образуются по |
механизму |
Тетельмана |
[48], со |
|
гласно которому две дислокации с неодинаково направленными векторами Бюргерса, двигаясь в соседних плоскостях скольже ния, в результате упругого взаимодействия стремятся сблизиться и установиться параллельно друг другу вдоль части своей дли ны, образуя диполь. При отрыве исходных дислокаций от диполя образуется петля. Спенглер и др. [20] объясняют образование петель механизмом Джонстона и Гилмана [49], по которому сту пенька на винтовой дислокации, образующаяся в результате по перечного скольжения и имеющая краевую ориентацию, транс формируется в диполь, который затем отрывается и образует петлю. Этот механизм мы считаем маловероятным, поскольку диполи и петли в большом количестве образуются на начальной стадии деформации, когда поперечное скольжение, необходимое для образования ступенек, отсутствует.
Механизм формирования сплетений (пучков) не изучен. Спенглер и др. [20] считают, что их образование может быть связано с явлением полигонизации при скольжении («механиче ской» полигонизацни). Это явление заключается в том, что по мере увеличения плотности краевых дислокаций они образуют в поле напряжений стенки полигонального типа. Последние препятствуют скольжению дислокаций, которые захватываются стенкой, повышая плотность скопления. Другая возможная при чина образования скоплений — взаимодействие дислокаций с диполями.
Для понимания природы упрочнения бериллия при базисном скольжении необходимо учитывать движение дислокаций во вто ричных системах скольжения и связанное с этим образование сеток.
1.2. Призматическое скольжение
Призматическое скольжение {1010}<1120> в бериллии — явление во многих отношениях аномальное. В течение двух десятилетий все теоретические попытки объяснить природу этого явления оканчивались неудачей. Лишь в последние годы в эту проблему внесена некоторая ясность.
Аномалии призматического скольжения в бериллии заклю чаются в том, что для него характерны высокие критические на пряжения сдвига Т(юТо) по сравнению с базисным скольжением и на температурной зависимости Т(юТо) имеется максимум. Пер
вое наблюдение противоречит |
существующим представлениям |
о смене основного механизма |
скольжения (базисного на приз |
матическое) по мере уменьшения отношения периодов решетки с/а (см. гл. 4). Второе явление не наблюдалось при призмати
ческом скольжении |
других |
металлов с г. п. у.-структурой. |
||||
Призматическое |
скольжение представляет |
большой |
интерес |
|||
и для проблемы |
хрупкости |
бериллия. Из-за высоких |
значений |
|||
t(ioH» в области |
температур |
300° К призматическое |
скольжение |
|||
в бериллии в чистом виде |
проявляется лишь |
при |
растяжении |
|||
образцов, ориентированных плоскостью базиса строго вдоль оси деформации. При отклонении от этой ориентации на угол более 1° призматическое скольжение сосуществует с базисным, и при определении Т(юТо) возникает заметная погрешность. При дефор мации сжатием вдоль направлений, перпендикулярных к гекса гональной оси, призматическое скольжение на начальной стадии сосуществует с двойникованием в системе {1012} < 1011 > , и в конечном счете весь кристалл передвойниковывается.
Величина 'пластичности и характеристики призматического скольжения определяются ориентацией призм I и I I рода отно сительно оси растяжения. Если направление растяжения пер
пендикулярно к одной из призм I рода |
(I 'ориентация, |
рис. 1.7), |
||||||||||
то скольжение происходит одновременно по |
двум |
плоскостям |
||||||||||
{1010}, |
расположенным |
под |
углом |
30° |
к этому |
направлению. |
||||||
Если же |
нагрузка прикладывается |
нормально |
к призме I I рода |
|||||||||
( I I ориентация), то |
обычно |
сдвиг |
начинается |
вдоль |
одной |
из |
||||||
двух смежных плоскостей {1010}, расположенных |
под углом |
60° |
||||||||||
к оси растяжения. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Двойное скольжение |
по призматическим |
плоскостям |
приво |
|||||||||
дит к заметной пластической деформации. |
Даже |
у |
образцов |
|||||||||
технической чистоты |
после |
испытаний |
при |
низких |
температу |
|||||||
рах образуется плоская шейка; она характеризуется сужением поперечного сечения в одном направлении до 60%, но в дру гом сужение близко к нулю [6]. Разрушение носит вязкий харак тер. Переориентация образца в процессе скольжения невелика вследствие равного, но противоположного по величине сдвига по двум действующим плоскостям сдвига.
Во втором случае скольжение вдоль одной плоскости си стемы {10І0} сопровождается обычным поворотом плоскости скольжения вокруг оси растяжения. Это приводит к увеличению касательных напряжении в активной плоскости сдвига и умень
шению |
их во второй |
плоскости |
{1010}, |
эквивалентной |
действую |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
щей в первый момент растяже |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ния. Таким образом, в дальней |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
шем |
продолжает |
|
развиваться |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
лишь |
одно |
семейство |
призмати |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ческого |
скольжения. В |
результа |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
те |
происходит |
формоизменение |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
образца, |
возникает |
|
изгибающий |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
момент |
и |
образец |
|
разрушается |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
по |
плоскости {1120}, |
перпендику |
|||||||||
// |
----- |
|
|
|
|
лярной |
к |
оси |
растяжения. |
Это |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
происходит |
при удлинении |
образ |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ца на 8—12%. |
По |
мере очистки |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
металла |
возможен, |
однако, |
такой |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
поворот |
плоскости |
|
скольжения, |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
при котором |
возникают |
благо |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
приятные условия для сдвига во |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
второй |
призматической |
системе. |
|||||||||
Рис. |
1.7. Схемы |
ориентации кри |
В |
этом |
случае |
также |
образуется |
|||||||||||
сталлов |
бериллия |
при |
исследова |
шейка |
и |
разрушение |
происходит |
|||||||||||
нии |
призматического скольжения. |
лишь |
после |
значительных |
дефор |
|||||||||||||
Плоскость |
базиса |
параллельна |
маций |
|
[16—18]. |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
оси |
деформации: |
|
Характеристики |
|
призматиче |
|||||||||||
— угол |
м е ж д у осью |
деформации и |
|
|
||||||||||||||
нормалью к призматической |
плоскости; |
ского |
|
скольжения |
|
изучены |
на |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
/-о и |
Фо — углы м е ж д у |
осью д е ф о р м а |
кристаллах, |
|
выращенных |
|
из |
|||||||||||
ции |
и соответственно |
направлением п |
|
|
||||||||||||||
плоскостью |
(1010) |
скольжения . |
электролитического |
|
|
бериллия |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
SR-Пешине методами Чохраль- |
|||||||||||
ского |
[23, |
24, |
50—53] и зонной |
плавки |
[16—18, |
20, |
27, |
29, |
54, |
|||||||||
55]. Ренье и Дюпуи, наиболее подробно исследовавшие этот вид деформации, использовали кристаллы с относительным остаточ
ным сопротивлением |
6 = 40, содержащие |
0,25 ат. % |
примесей, в |
||
том числе 0,2 ат. % ВеО. |
|
|
|
|
|
1.2.1. Температурная зависимость |
критических |
напряжений |
|||
сдвига т(іоіо)- Результаты |
изучения |
температурной зависимо |
|||
сти Т(юГо) приведены |
в табл. |
1.5, 1.6 |
и |
на рис. 1.8. |
Значения |
т (юТо")соответствуют |
макроскопическому |
пределу, измеренному |
|||
по кривой деформации. Для сравнения на рис. 1.8 представле
ны результаты измерения прецизионного |
(микроскопического) |
||||||
предела |
текучести |
т^1 0 т0 ) |
(кривая |
4), температурная |
зависи |
||
мость Т(оооі) (кривая |
5) для |
металла |
такой |
же |
чистоты 1 |
и рас- |
|
1 Температурная зависимость |
т"1 0 т/0 ) построена |
также |
в недавно |
опубли |
|||
кованной |
работе [21]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
1.5 |
|
|||
Критические |
напряжения призматического скольжения, кГ/мм2 |
|
|
|
|
|
||||||||||
при комнатной температуре |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
* |
|
|
|
т ( І 0 І 0 ) , |
|
Литера |
|
||
|
Характеристика образцов |
6 |
ч |
Фо |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
тура |
|
||||||||||
|
|
|
кГ/мм1 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Браш-Ве, кристаллизация рас |
2,5 |
2,0 |
59 |
59 |
|
6,67 |
[ 1 6 - 1 8 ] |
|||||||||
плава |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Be SR-Пешиие, дистилляция и |
12,3 |
< 0 , 5 |
53 |
53 |
|
6,02 |
[ 1 6 - 1 8 ] |
|||||||||
зонная плавка |
|
|
16,7 |
< 0 , 5 |
50 |
51 |
|
5,90 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
20,4 |
< 0 , 5 |
58 |
58 |
|
5,52 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
23,2 |
0,5 |
54 |
54 |
|
5,62 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
38,5 |
0,5 |
52 |
52 |
|
5,32 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
415,0 |
1,0 |
35 |
37 |
|
5,40 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
1300,0 |
< 0 , 5 |
48 |
48 |
|
5,33 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
3300,0 |
— |
— |
— |
— 5 , 4 0 |
|
|
|
|||
Be SR-Пешине, |
зонная |
плавка |
500 |
|
|
|
|
> 5 , 2 |
|
[21] |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
115 |
— |
— |
— |
> 4 , 7 |
|
|
|
|||
Be SR-Пешине, зонная плавка |
|
<1 |
33 |
33 |
|
7,1 |
|
[20] |
|
|||||||
(2 |
прохода) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Be, дистилляция и зонная плав |
|
< 1 |
33 |
33 |
|
6,5 |
|
[20] |
|
|||||||
ка |
(8 проходов) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Литой Браш-Ве после |
13 про |
|
< 1 |
51 |
51 |
|
|
7,2 |
|
|
|
|||||
ходов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* Х о — у г о л |
м е ж д у |
плоскостью |
( 0 0 0 1 ) |
и осью |
растяжения; |
ф 0 |
— угол м е ж д у плоско, |
||||||||
стыо |
( 1 0 І 0 ) н осью |
растяжения; Я „ — угол м е ж д у направлением |
[ 1 1 2 0 ] |
и осью |
р а с т я ж е |
|||||||||||
ния; |
неравенство |
ф 0 |
н % а |
связано с тем , что |
Х о > 0 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
четные значения |
напряжений |
Пайерлса — Набарро т |
п - н |
(loloj |
||||||||||||
для скольжения дислокаций в призматической |
плоскости |
(кри |
||||||||||||||
вая |
6). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В области температур ниже 320°К характер температурной |
|||||||||||||||
зависимости |
|
напряжения |
сдвига, по данным |
работ |
Ренье |
и |
||||||||||
Дюпуи [23, 24, 50—53], существенно |
отличается |
от |
установлен |
|||||||||||||
ного ранее [6, 27, 29]. Ренье и Дюпуи |
подробно |
исследовали |
||||||||||||||
аномалию |
температурной |
зависимости |
Т(юГо), |
заключающуюся |
||||||||||||
в том, что |
в |
области температур от |
170 до |
320° К |
(область |
В |
||||||||||
на кривой 3, рис. 1.8) макроскопический предел текучести уве
личивается |
с ростом |
температуры. |
В области |
температур А |
|||||
и С (кривая |
3, рис. |
1.8) |
%( 1 0 т0 ) уменьшается |
с р о с т о м |
темпера |
||||
туры. Прецизионный |
предел текучести |
имеет нормальную |
тем |
||||||
пературную |
зависимость |
(кривая" 4, |
рис. 1.8). |
Что |
касается |
||||
результатов |
работ [6, 27, |
29], то в |
области |
температур |
ниже |
||||
комнатной измерения проводились лишь при 77°К и аномалия на кривой т(Г) не была замечена. Кроме того, Гритхэм и Мар тин [29] исследовали образцы, у которых плоскость базиса была
