Файл: Копецкий, Ч. В. Структура и свойства тугоплавких металлов.pdf

Относительно вклада барьеров той или иной группы в температурную зависимость напряжения течения существуют резко противоположные точки зре­

Рис. 16. Типичная зависимость энергии актива­ ции U 'пластической деформации и активацион­ ного объема V от .напряжения т* для тугоплав­ ких о..ц. к. металлов [4]

в процесс термоаіктивациопного скольжения при низкой температуре. К этой точке зрения близко представление о контролирующей роли расщепления и рекомбинации винтовых дислокаций в о. ц. к. металлах [4, 40]. В про­ тивоположность этому указывается [15—17], что соп­ ротивление скольжению дислокаций при низкой темпе­ ратуре в о.ц. к. металлах почти целиком определяется присутствием примесей 'внедрения.

Первая точка зрения основывается на хорошем сов­ падении хода кривых зависимости энергии активации и активационного объема от т*, а также зависимости на­ пряжения пластического течения от температуры испы­ тания, полученных экспериментально, с теоретическими результатами, рассчитанными на основе модели преодо­ ления барьеров Пайерлса. При этом [13] использовали модель двойных .перегибов. Об определяющей роли механизма решеточного упрочнения при низкотемпера­ турной пластической деформации о. ц. к. металлов кос­ венно может свидетельствовать независимость энергии

4Э

жения дислокаций, полученная при исследовании не­ скольких партий вольфрама дуговой плавки, не зависит от структурного состояния металла, чистоты, относитель­ ного количества примесей внедрения и характера их распределения (вариантов термической обработки).

Содержание различных примесей [% (по массе)] в этих партиях менялось в широком диапазоне: С 20—

100-1 о-4, 0 2 10—50-10~4, Мо 4—2770-ІО-4, Ті 2—llOX

Х10-4 и т. п.

Термическая активация снижает высокие барьеры Пайерлса за счет размазывания потенциальной канавки тепловыми колебаниями. Вместе с этим при термичес­ кой активации необходим меньший уровень напряже­ ния для выбрасывания дислокацией двойного перегиба

ление винтовых дислокаций, то термическая активация обеспечивает рекомбинацию сидячей расщепленной кон­ фигурации ® скользящую. Дорн отмечает, что, ло-ви- димому, температурная зависимость деформирующего напряжения о. ц. к. металлов при очень низких темпе­

41

(35 кге/мм2) до 120—140 МН/м2 (~ 1 2 —14 кгс/мм2).

Напряжение сдвига для ниобия такой чистоты при 4,2К ниже, чем для более загрязненного ниобия при 77К. Франк показал, что в о. ц. к. железе за температурную

Рис. 17. Температурная зависимость критического напряжения

зависимость деформирующего напряжения при содер­ жании 10~4—10_5% ответственна примесь углерода, в случае же содержания углерода ^ 1 0 -8% (по массе) эта зависимость вызывается уже примесью кислорода.

42

(При исследовании отожженного тантала обнаруже­ но, что примеси внедрения сильно влияют на темпера­

видимому, влияние примесей внедрения на температур­ ную зависимость напряжения течения обнаруживается лишь при достаточно низком их содержании. Сущест­ вует некоторый уровень насыщения примесями внедре­ ния, выше которого увеличение содержания примесей внедрения уже не влияет на температурную зависи­ мость напряжения течения. Этот уровень, вероятно, особенно низок для металлов VI группы.

Термическая активация обеспечивает преодоление барьеров, обусловленных взаимодействием дислокаций с упругими полями, возникшими в результате тетраго­ нальных искажений вокруг атомов примесей внедре­ ния в о. ц. к. металлах.

При низких скоростях деформации (ІО-5—ІО-8 с-1) эксперименты, проведенные Гюи на молибдене, показа­ ли, что механизм Пайерлса в интервале 353—77К не контролирует процесс термо активационного скольже­

ния.

Появились работы, в которых предпринята попытка объединить обе точки зрения на природу резкой темпе­ ратурной зависимости предела текучести о. ц. к. метал­ лов. В основе здесь лежит представление о том, что примеси влияют на термоактивационный механизм

преодоления барьеров Пайерлса, а не непосредственно ответственны за высокое напряжение течения при абсо­ лютном нуле. В частности, можно указать на модель механизма текучести, объединяющую представления о примесном и решеточном упрочнении при низких темпе­

ратурах [21]. В соответствии с этой моделью т* контро­ лируется термически активируемым стягиванием де­ фектов упаковки у винтовых дислокаций устойчивой

сидячей конфигурации.

Это обеспечивает переход винтовой дислокации из сидячей конфигурации в скользящую. Примеси внедре­

43

ния задерживают такую рекомбинацию и способствуют повышению устойчивости сидячей конфигурации, что ведет к повышению напряжения деформирования.

Влияние ориентации на предел текучести

инапряжение течения

Вобласти температур ниже Ткр (<0,1 Тпл) предел текучести и напряжение течения о. ц. к. металлов резко зависят от ориентации оои растяжения кристаллов. Это явление можно отнести к температурно зависимой ча­ сти напряжения, и оно, ло-видимому, связано с особен­

ностями термоактивируемоіго движения дислокаций. Ориентационная зависимость предела текучести и де­ формирующего напряжения наблюдалась у вольфра­ ма, молибдена, ниобия, тантала и других о. ц. к. ме­ таллов. Основные особенности ориентационной зависи­ мости следующие. Предел текучести при растяжении вдоль направления < ПО > максимален и в два-три раза выше предела текучести при растяжении вдоль <;100>. Предел текучести при растяжении вдоль < 111 > имеет промежуточные значения либо приближается к пределу

графического треугольника, демонстрируют низкий пре­

В большинстве случаев в зависимости от ориентации разница в пределах текучести растет по мере снижения температуры. Для ниобия и тантала наблюдается более сложная зависимость.

Для одной и той же ориентации между пределами текучести, полученными при растяжении и сжатии,

44