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: 98

Скачиваний: 0

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

тур от

170 до

420° К

деформация

протекает в

три стадии,

а при

77° К — в одну

(см. рис. 1.10). Стадия І короткая и ха­

рактеризуется

малым

упрочнением.

На стадии

I I кристаллы

упрочняются сильно; /<и слабо зависит от температуры. Только

стадия I I I имеет 'нормальную термическую активацию,

т. ё.

упрочнение плавно уменьшается с ростом температуры. В отли­

чие от данных Кауфмана и других, упрочнение на этой

стадии

йХ=6°, iff=57°

А Х=5°15'

/

-----

 

Г

/АХ.

=7°50'

лХ=0°

 

 

 

 

 

 

 

10

 

15

 

£,%

 

Рис. 1.ІЗ. Влияние дезориентации плоскости

базиса

относительно

 

оси растяжения

(Дх)

на характер

кривых

деформации [24] .

деформации уменьшается. При высоких температурах стадия I

полностью исчезает, а упрочнение на стадии

I I I снижается

почти

до

нуля.

 

 

 

 

 

 

 

Упрочнение при

призматическом

скольжении

слабо зависит

от

чистоты кристаллов

и заметно уменьшается

с ростом

тем­

пературы [16—18]. Последнее частично связано с динамическим

возвратом,

который

усиливается

с

повышением

деформации

( є > 5 0 % ) и температуры ( 7 > 4 9 0 ° К )

[16—18].

 

 

При

низких температурах

(от

77

до

190° К) разрушение об­

разцов

по

плоскости спайности (1120)

носит хрупкий характер

и происходит при

малых деформациях. При температурах

выше

193° К разрушение

вязкое и сопровождается образованием

шей­

ки в результате скольжения

по

двум

плоскостям

семейства

{1010}. Относительное

удлинение

при

комнатной

температуре

по мере очистки кристаллов возрастает

от 8—12%

( ~ 9 9 %

Be)

до - 1 0 0 %

( - 9 9 , 9 9 %

Be) [16—18].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3*

35

На

рис. 1.11

показаны кривые

деформации

при цикличе­

ских

изменениях

температуры.

Предварительная

 

деформация

при 293° К приводит к увеличению

напряжения,

необходимого

для деформации

кристаллов при 77° К•

Если

предварительная

деформация при 293° К значительная, то

растяжение в жидком

азоте

происходит

при значениях

т,

больших,

чем

при

77° К.

Наоборот, после

предварительной деформации

при

77° К изме­

нение температуры испытаний до 293° К сопровождается

скачко­

образным изменением напряжения, но при последующей дефор­ мации уровень напряжения течения меняется слабо.

Влияние ориентации кристаллов па характер кривых дефор­ мации показано на рис. 1.12 и 1.13. Здесь рассмотрены два ха­

рактерных случая:

1—базисная плоскость с точностью до

~ 3 0 ' параллельна

оси

растяжения,

а угол

і))о — переменный

(30°<i|)o<60°)—см.

рис. 1.12;

2 — базисная

плоскость

 

накло­

нена к оси деформации

(Д%<10°) — о м . рис. 1.13.

 

 

 

При изменении ориентации призматических плоскостей зна­

чение т( 1 0 у0 ) при

77 и 293° К практически

не меняется, но упрочне­

ние сильно

зависит

от

ориентации.

Оно максимально

в

усло­

виях двойного сдвига по плоскостям

{10Ї0} (гро«60°)

и

мини­

мально при

скольжении

в одном

направлении

призматических

плоскостей

(гро = 324-45°).

 

 

 

 

 

 

 

 

Из-за различия

в значениях т<оооі) и Т(іоіо) скольжение

по ба­

зисной плоскости начинается при отклонениях плоскости

(0001)

на угол более 6° от оси

растяжения. Экспериментально

установ­

лено, что при

углах отклонения

более 8° скольжение происходит

исключительно

по

базисной плоскости

и образец

разрушается

до достижения

т( 1 0 у0 ) ; деформация

до

разрушения

не превышает

3%. При углах отклонения 7°50' и 5° 15' деформация происходит за счет обоих видов скольжения, начинаясь в результате сдвига

по базисной (при угле 7°50') или призматической

(при угле

5°15') плоскости. Величина упрочнения возрастает

особенно

сильно в случае предварительного скольжения по базисной пло­ скости. Деформация до разрушения увеличивается с уменьше­ нием вклада базисного скольжения (см. рис. 1.13).

Особый интерес представляет ориентация, при которой ^о~57°, а плоскость базиса отклонена на угол 6° от оси растя­ жения. В этом случае возможно скольжение одновременно по двум направлениям в базисной плоскости и двум призматиче­ ским плоскостям. У такого образца упрочнение при 77°К очень большое, и до напряжений ~ 8 кГ/мм2 кривая пластической де­ формации на диаграмме растяжения почти совпадает с кривой

упругости

(см. рис. 1.13). При недостаточно строгом

контроле

ориентации

кристаллов и погрешностях

в

построении

кривой

деформации указанное значение может

быть

принято за Т ( 1 0 7 0 ) •

Возможно,

именно этим объясняется более

высокое

значение

т (юТо) П Р Н 77° К, измеренное в работе [29].

 

 

-36

 

 

 

 

1.2.5. Характер линий призматического скольжения. Струк­ тура кристаллов, деформированных скольжением по плоскости

призмы (10І0)

в областях

температур А,

В и С (см. кривую 3

на рис. 1.8), принципиально

различается.

 

 

В области

А линии скольжения

на

базисной

плоскости

(соответствующие

выходам

винтовых

дислокаций)

прямые и

обычно пересекают

весь образец при

всех

температурах. Иной

вид имеют следы скольжения на плоскости призмы, на которую

выходят краевые дислокации. При

77° К линии

скольжения

здесь также прямые. Их плотность

увеличивается

с деформа­

цией.

 

 

В области В (от 170 до 290° К) картина зависит от степени деформации: при тлгт"1 0 у0 ) линии прямые, их длина уменьшается с ростом температуры, а плотность увеличивается с ростом де­ формации. После достижения значения т/(1 0 г0 ) линии деформации становятся изломанными в тем большей степени, чем выше тем­

пература.

Аіикроскопическая картина соответствует поперечному (ка­ рандашному) скольжению. Плотность линий увеличивается с ростом степени деформации, а число изломов — с повышением температуры.

При температурах около 420° К уже в начале деформации имеются линии, соответствующие двум призматическим си­ стемам. На плоскости базиса следы деформации нечеткие, а на длоскости призмы следы поперечного скольжения столь много­ численны и близки, что направление скольжения невозможно определить.

1.2.6. Дислокационная структура. Дислокационная струк­ тура бериллия после призматического скольжения изучена в ра­ ботах 1 [24, 36, 37].

На стадии I призматического скольжения дислокации в плос­ кости (1010) распределены нерегулярно; преобладают винтовые дислокации со ступеньками и мелкие петли. Длинные прямые диполи краевых дислокаций, характерные для базисного сколь­ жения, отсутствуют.

На стадиях I I и I I I призматического скольжения образуются сложные и разнообразные клубки и скопления в виде полос с высокой плотностью дислокаций (В на рис. 1.14). Полосы на­ правлены вдоль оси < 1 0 1 0 > и состоят из многочисленных пе­ тель, диполей, осколков ті сильно изогнутых линий (А). Дисло­ кационная структура свидетельствует о наличии поперечного скольжения. Полосы с высокой плотностью дислокаций разви­ ваются, вероятно, в результате вторичного скольжения. Диполи, образующиеся при призматическом скольжении, связаны с по-

1 Структура бериллия

после призматического скольжения изучена также

в недавно опубликованном

работе Кеннена и Вейссмапа [37а].

структурой

(см. гл. 4), ранее неоднократно

высказывались

пред­

положения

о

повышении

вклада призматического скольжения

в деформацию по мере очистки бериллия.

 

 

Сравнение

зависимостей критических

напряжений

сдвига

Т(оооо 1 1 т (юТо) о т

чистоты бериллия (см. рис.

1.3) показывает, что

абсолютное

уменьшение

этих величин приблизительно

одина­

ково. Так как у металла технической чистоты значения критиче­

ских

напряжений T(oooi)

и і(1 0 Го) различаются на

порядок,

отно­

шение т

( ю ї о ) / ' т ( о о о і ) с уменьшением

содержания

примесей

воз­

растает. По данным разных авторов, оно изменяется

от

пяти

[6] у

технического бериллия (98,8%,

6 = 2,5) до

22—25

(6 = 460)

[20]

и 35—40'

(6=1100-^3300) [16—18].

 

 

 

Несмотря на существенное облегчение базисного

скольже­

ния

по

мере

очистки

бериллия,

некоторые

исследователи,

например Спенглер и Кауфман с сотрудниками, считают, что для окончательного решения вопроса о влиянии примесей на отно­

шение Т(іо7о)/т(<га°і) необходимо выяснить роль

примесей внед­

рения.

 

 

 

Черчман [56], исследуя

подобную

проблему

применительно

к титану, обнаружил, что

понижение

содержания растворен­

ного кислорода приводит к значительному уменьшению напря­

жений сдвига для

 

призматического скольжения по

сравнению

с базисным. Так,

у

титана,

содержащего в

сумме

около 0,1%'

кислорода

и азота,

Т(оооо~Т(1 0 70 )л; 10 кГ/мм2,

апри

уменьшении

количества

этих

примесей

до

0,01% Т(|0 70 ) снижается

до

1,4 кГ/мм2,

а Т(оооі) — лишь до 6,3

кГ/мм2. Учитывая малый

атом­

ный радиус бериллия и компактность его решетки, можно пред­ положить, что примеси внедрения должны оказывать довольно значительное влияние на критические напряжения сдвига Т(оооі)

ит (ю7о)-

Однако влияние примесей внедрения (углерода, кислорода, азота и др.) на пластическую деформацию бериллия почти не изучено [29, 57, 58]. В значительной мере это связано с экспе­ риментальными трудностями, начиная от сложности контроля легирования и кончая ненадежностью методов анализа газо­ вых примесей. Кроме того, данные о растворимости кислорода, азота и углерода в бериллии фактически отсутствуют, поэтому возможно, что даже в рекордно чистых образцах их содержа­ ние выше предела растворимости. Трехарн и Мур [27], сравни­ вая свои результаты с американскими данными [20], отметили,

'

Из этом последовательности выпадают данные Гритхэма

и Мартина [29].

Хотя

они

исследовали бериллии

более высокой

чистоты, чем

Туэр и Кауф-

манн,

полученное

ими значение

т ( і оТо)/ т (оооі)

также равно

пяти. Значения

т ( о о о і ) в

работе

[29] несколько

завышены, а при определении

^(1 оГо) н е У 4 '

тем вклад предварительного базисного скольжения, имевшего место из-за боль­ шого отклонения плоскости (0001) от оси растяжения.

Смотрите также файлы