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

Скачать файл (20,55Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 107

Скачиваний: 0

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

температуры до	170°С при изменении є в интервале	3,33 - Ю - 5 —
•3,33-Ю- 2 сек-1	(см. рис. 5.5, кривая 1), а Я = 0,62 эв,	что вдвое

ниже энергии активации самого легкого вида скольжения — ба зисного.

Представляет интерес оценить возможности снижения 7\с пу тем уменьшения d при обработке экспериментальных результа тов в рамках теории Стро. По данным Аллена и Мура [16], ве-

.личина 7"Х = 20°С может быть получена на прокатанных слитках чистотой 99,6% при размере зерен 16,5 мкм. С другой стороны, результаты, полученные Джекобсоном на металлокерамическом выдавленном бериллии технической чистоты, показывают, что

7'х = 2 0 о С достигается при d = l 4	- 2 мкм. По другим данным [22],
возможность понижения порога	хладноломкости деформирован

ного	бериллия до 20° С вообще проблематична (в последней	ра
боте	исследовалось лишь два сорта металла, отличающихся	раз
мерами зерен).

Возможности понижения величины Тх путем уменьшения размеров зерна в горячепрессованном металле с изотропной •структурой не исследовались. Принципиальная трудность здесь заключается в возрастании количества примесей по мере умень шения размеров зерна (т. е. уменьшения размеров частиц по рошка). Однако результаты наших исследований металла чисто той 99,9% с квазиизотропной структурой, полученного програм мированной деформацией слитков, показывают, что уменьше нием размеров зерна не удается понизить температурный порог хладноломкости такого металла ниже 100° С [59].

В связи с тем что теория Стро не учитывает ряд особенно стей гексагональных металлов, Армстронг [60] предложил новую теорию, разработанную специально для металлов с г. п. у.-струк- турой, и в частности для бериллия. Эта теория учитывает тем


пературную зависимость				коэффициентов уравнения				Холла —
Петча	о,; и Ку	и в известной мере — влияние					примесей	на харак
тер перехода.		В	основу теории Армстронга				также	положено
представление		о	том, что	величина	7"х	соответствует		пересече
нию кривых as{T)			и ар (7'). Поскольку			данные о температурной
зависимости сч и Ку для				бериллия	противоречивы, Армстронг
принял во внимание достаточно надежные результаты								исследо
ваний	магния, у		которого	уменьшается			с повышением тем

пературы, какТ(1 0 -т0 ) [61], 0г уменьшается, к а к т ( 0 0 0 1 ) , а разрушаю

щие напряжения ар слабо	зависят от температуры	и скорости
деформации.
Согласно расчетам Армстронга, величину KtJ в		уравнении
((5.3) можно представить в виде
Ку=	A" (4?HV= '	(5Л9)

где т* — фактор Закса для аккомодирующей системы; т к р — на пряжение течения в аккомодирующей системе; А" — постоянная.

Сильная

температурная

зависимость

К,,

для

металлов

г. п. у.-структурой

соответствии

уравнением

(5.19)

может

быть

объяснена

лишь

характером

зависимости хир(Т).

А р м

стронг считает, что для объяснения

экспериментальных

резуль

татов необходимо предположить, что Тир эквивалентно

напряже

нию

пирамидального скольжения

бериллии. В

этом

случае-

справедливо

уравнение

(2.69).

Подставляя

выражение

(2.69)

в уравнение (5.19) и приравнивая

выражения

(5.3)

(5.14)-

для а., и ар, получаем

A'M*ni*GbB'

, , ,

,1/,

(5.20>

*• х —

г —

— о0 )

2 In ( Д р — (Мт

где А' и В'— постоянные.

Уравнение (5.20) может быть приве

дено к следующему

более

удобному

для

расчетов

виду:

А' (аМ)"

tn*GbB'

2 ( а М т К Р — Op)

(5.21>

1 х

Здесь

коэффициент

а ~ 2 .

Влияние

на

Г х

выражается

через;

параметр р:

(5.22>

где

р0

— константа,

связанная

температурой и

величиной

ак-

тивационного

объема;

Н0

— энергия

активации; є*—экспери

ментальная константа, связанная с распределением

дислокаций;;

k — постоянная Больцмана.

Таким образом, зависимость Тх

от d для гексагональных

ме

таллов, по Армстронгу,

имеет вид

ТХ

А +

Bd4t.

(5.23>

Константы А и В зависят

от материала, характеристики кото

рого

входят

уравнения

(5.21)

(5.23)

следующим

образом:

преимущественная

ориентация

кристаллитов — через

величи

ны М,

т*, т к р ; характеристики

разрушения материала — через о>

и Kv

(т. е. через коэффициенты

уравнения Петча — Стро);

сколь

жение

в зерне — через

0г -; механизм

аккомодации

пластическо

го течения—-через В' и р.

Величина 7"х возрастает с ростом М, /и*, В' и сгг- и с умень

шением GO, Кр и р. Влияние примесей на

порог хладноломкости-

учитывается

прежде всего

через значения т к р

и Кр,

которые чув

ствительны

к содержанию

примесей.

Теория Армстронга

вполне

удовлетворительно

описывает:

экспериментальные

данные.

координатах

Т х — d 1 / 2

данные,,

полученные

различными

авторами,

хорошо

укладываются

на

прямые линии (рис. 5.6). Для большинства сортов

текстуриро-

ванного бериллия

константа

уравнении

(5.23), характери-

зующая предельную возможность снижения порога хладнолом кости путем уменьшения размеров зерна (разумеется, при ус ловии независимости механизмов деформации и разрушения от величины зерна), составляет от —50 до —80°С. Величина А для горячепрессоваыного металла технической чистоты и для изо тропного литого металла, по-видимому, значительно выше [59].

600

400

/з

•

"~5

200.

0,1

0,2

0,3

0,4

й^,мм1/г

Рис. 5.6. Изменение температурного

порога

хладно

ломкости

бериллия

в зависимости

от

размеров зерна:

1 — горячепрессованный м е т а л л технической

чистоты

[25];

2 — тот ж е

м е т а л л

после в ы д а в л и в а н и я и

о т ж ч г а

при растя

жении

в поперечном

направлении; 3 — то

ж е

д о

о т ж и г а , в

п р о д о л ь н о м

направлении; 4 — д е ф о р м и р о в а н н ы е и т е р ы о о б р а -

б о т а н н ы е слитки металла чистотой 99 . 6%

[171;

5 — д е ф о р м и

рованные

т е р м о о б р а б о т а н н ы е слитки

металла чистотой

99,9%

(испытания

на

изгиб)

[24];

V — т е х н и ч е с к и й м е т а л л

сорта

1-400

[23J; Д — электролитический горячепрессованный

металл [231;

О — магниетермнческий горячепрессованный м е

т а л л

[231; •

— прокатанные слиткн

электролитического

м е

т а л л а

126].

Коэффициент В,

характеризующий

интенсивность

снижения

Тх

с уменьшением

размеров зерен,

определяется

дифференци

рованием уравнения Армстронга

по d:

f x

2 ( « М т К Р - с г п )

Считая Ог~^ кГ/мм2,

оо = 0, Кр = 8 кГ/мм3/2

(для

прокатанных

•слитков

бериллия

эти

значения

наиболее достоверны)

и учиты

вая,

что

М Т І Ф ^ С Г І

и а = 2 ,

находим

В = 2-103 °К/си1 / 2 '.

Величи

на В, найденная из экспериментальных данных по наклону кри

вых	на	рис. 5.6, составляет 1,4-103 0К/см112 (по нашим		данным
[24])	и	(2ч-2,24) -103 °К/см1/2	(по данным Аллена и Мура [16]).
В случае горячепрессованного			и затем выдавленного	металла
технической чистоты константа			В— 104 0 К/слг1 / - .

Влияние примесей на константы уравнения Армстронга спе циально не исследовалось. Однако из сравнения данных, пред ставленных на рис. 5.6, можно заключить, что примеси слабо

влияют на величину А и уменьшают величину 5. Уменьшение В


может быть связано прежде		всего		с изменением величин Тир, р.
и Д'р. Влияние примесей на		т 1 ф	особенно существенно,					если пе
реход из хрупкого состояния в			пластичное		связан		с	базисным
скольжением. Величина КР,		характеризующая				процесс		разруше
ния, с	уменьшением концентрации			примесей		возрастает.
В	рамках теории Армстронга		величина		ГХ	= 20°С	у	деформи

рованных слитков электролитического металла чистотой 99,9%

[16] достигается	при	d=\0	мкм, а у		деформированных слитков-
дистиллированного		металла		высокой чистоты		[24] — при	d =
= 22 мкм (напомним, что			соответствующие значения d, по				Стро,.
равны 16 и 28	мкм).
Рассмотренные результаты показывают, что уменьшение раз
меров зерен — эффективный				способ	снижения	температурного'

порога хладноломкости бериллия. Практически при реализации этого способа повышения пластичности необходимо также учи

тывать влияние	примесей на	характер	изменения температуры
хладноломкости.
5.1.3. Образование ячеистой структуры и ее роль при пласти
ческой деформации. При пластической				деформации		металлов-
в условиях достаточно высокой подвижности					дислокаций		вне
первоначальных	плоскостей	скольжения		возникают		ячейки —
субструктурные	элементы — размером		от	долей	микрона до		не

скольких микрон с взаимной разориентацией от десятков минут до 15—20°. Движущая сила образования ячеек в процессе де формации— уменьшение свободной энергии системы. Процесс образования ячеек отличается от полигоннзации тем, что стен ки, разделяющие полигоны, возникают при движении дислока ций в своих плоскостях скольжения, тогда как для образования субграниц ячеек необходимо поперечное скольжение винтовых и переползание краевых компонент дислокаций. Поскольку оба эти процесса являются термически активируемыми, характер' субструктуры после деформации зависит от температуры и ско рости деформации. При низких температурах подвижность дис локаций вне своих плоскостей скольжения может оказаться не значительной и ячеистая субструктура не образуется: хотя про

цесс	формирования		стенок энергетически выгоден, его реализа
ции	при	низких	температурах		препятствует			кинетический
фактор.
Впервые дислокационные				субграницы			в деформированных
металлах		наблюдал, по-видимому,			Хейденрайх [62]. В					дальней
шем ячеистая субструктура подробно исследовалась									в большой
серии	работ [63—79] и описана в обзорах						[63, 64]. В		этих рабо
тах установлены следующие				основные		особенности		образования
ячеистой		субструктуры.
1.	Ячейки образуются в			металлах		с	различными			типами
структур в том случае, если				эти	металлы		обладают			высокой
энергией дефектов			упаковки	[63—69].

2. С повышением температуры и уменьшением скорости де формации в области 7'<7'рЄ К р стенки ячеек становятся более у з кими, плотность дислокаций внутри ячеек уменьшается, а раз меры ячеек увеличиваются (рис. 5.7) [64, 69—74]. Рост темпе ратуры способствует образованию ячеек даже в металлах с по ниженной энергией дефектов упаковки [76].

									Сг
				2,5	3,0	3,5		4,0	4,5 In с
'	200		1000
Рис.	5.7.	Зависимость	размеров		ячеек		от	температуры
и степени		деформации,	по	данным авторов (Be)					и ра
	бот [72] (Сг),		[68,	69]	(Fe),	[73]		( M o ) .
3. С увеличением степени деформации							наблюдается переход
от структуры	леса к ячеистой			структуре			с	постепенным, но не

очень значительным уменьшением размера ячеек (до насыще

ния, наступающего при є = 20-=-50%)				и дальнейшим увеличением
угла разорпентации между ними [65, 66, 72—79].
4. При легировании		в	зависимости		от характера			влияния
легирующих	элементов	на величину		энергии		дефекта'		упаковки
и от наличия	выделений		возможно	уменьшение			размеров		ячеек
и исчезновение ячеистой			субструктуры		либо	повышение			плот
ности дислокаций внутри ячеек [63].
5. При отжиге деформированных металлов границы ячеек
становятся более узкими,			плотность	дислокаций			внутри		ячеек

уменьшается, а их размеры растут. Под напряжением указан

ные процессы	ускоряются [63, 64, 67, 77—79]. Стенки ячеек более
подвижны по	сравнению с границами зерен. Поэтому при на
греве ячейки	обычно растут при	T<Tvclip.

Данные о влиянии величины зерна на размер ячеек после деформации противоречивы. Принято считать, что размер ячеек

не зависит от	исходной величины	зерна [63,	64, 77]. Однако,
по-видимому,	в общем случае это	справедливо	лишь для боль-

Смотрите также файлы

Пересада С.А. Зенитные ракетные комплексы.pdf

Пиотровский Л.М. Электрические машины учебник.pdf

Повышение рабочих скоростей машинно-тракторных агрегатов сб. науч. тр.pdf

Постников Н.С. Прогрессивные методы плавки и литья алюминиевых сплавов.pdf

Прикладная электролюминесценция..pdf

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

Смотрите также файлы

Информация

Списки файлов

Дополнительно