Теории деформационного упрочнения монокристаллов
ТЕОРИИ ДЕФОРМАЦИОННОГО УПРОЧНЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВСреди многих неясных вопросов в проблеме пластичности монокристаллов вопрос о природе деформационного упрочнения, которое состоит в увеличении сопротивляемости кристалла пластической деформации при активном нагружении, является одним из самых трудных. По современным представлениям физики пластичности основная причина упрочнения - затруднение движения дислокаций по кристаллу вследствие увеличения их количества в кристалле и связанного с этим усиления взаимодействия дислокаций друг с другом. Для построения физической теории деформационного упрочнения необходимо описать эволюцию дислокационной структуры: увеличение плотности дислокаций, характер их расположения и взаимодействия в кристалле при увеличении внешнего напряжения и связать эти изменения с приростом пластической деформации кристалла. Наибольший успех в данном направлении достигнут для монокристаллов ГЦК металлов, в которых процесс пластической деформации обладает ярко выраженной стадийностью. Создано несколько теорий деформационного упрочнения для каждой отдельной стадии. Не давая полного обзора всех теорий, остановимся в основном на теории Зегера, которая является наиболее обоснованной как в плане сравнения с экспериментальными данными, так и с точки зрения логической последовательности. Однако начнем с рассмотрения самых первых теорий деформационного упрочнения Тейлора и Мотта, ставших теперь уже классическими, для того, чтобы внимательно проследить путь развития теории от первых ее шагов до современного состояния.1.ТЕОРИЯ ТЕЙЛОРАПервая теория деформационного упрочнения, оперирующая дислокационными представлениями, предложена Тейлором в 1934 г. К тому времени было установлено, что кривые упрочнения металлических кристаллов, таких, как алюминий, в первом приближении можно считать параболическими и это учитывалось при разработке теории.Следуя Тейлору, рассмотрим кристалл, в котором при приложении внешнего напряжения , действующего в плоскости скольжения в направлении скольжения, зарождаются и скользят бесконечные, прямолинейные, параллельные друг другу дислокации. Механизм зарождения конкретизировать не будем, а механизмом упрочнения будем считать упругое взаимодействие дислокаций друг с другом.Если плотность дислокаций в кристалле , то среднее расстояние между ними l= -1/2 (рис.1 ) и средняя амплитуда случайного поля внутренних напряжений = b/e b 1/2 (2.1)где равно 1/2(1-) и 1/2 для краевых и винтовых дислокаций соответственно; м. - модуль сдвига; - коэффициент Пуассона; в -величина вектора Бюргерса.Рисунок Взаимодействие дислокаций (модель Тейлора)Из рис 1 видно, что с ростом плотности дислокаций растет и амплитуда случайного поля внутренних напряжений, противодействующего движению дислокаций.Считая, что зарождение и движение дислокаций происходит со скоростью, намного большей скорости увеличения , так что условие = (2.2)выполняется в любой момент деформации. Из (2.1) и (2.2) получаем зависимость()=1/(2b2)*(/)2(2.3)Если положить, что с момента зарождения до остановки дислокации проходят в среднем одинаковое расстояние L , то, используя известную формулу для пластического сдвига =bL(2.4)и выражение (2.3), получаем параболическое соотношение между напряжением и сдвигом . А при подстановке в это соотношение экспериментального значения длины линий скольжения мы получим неплохое совпадение кривой упрочнения параболической формы монокристаллов алюминия с экспериментальными данными. Однако теория Тейлора не согласуется с экспериментами в том отношении, что высота ступенек на линиях скольжения составляет 10 — 100 b, и это говорит о движении большого числа дислокаций друг за другом по однойи той же плоскости скольжения, а не о движении отдельных дислокаций. Кроме того, в теории Тейлора ничего не сказано о механизме, по которому происходит увеличение количества дислокаций в кристалле при увеличении .2. ТЕОРИЯ МОТТАМотт преодолел эти затруднения теории Тейлора (1952 г.). К тому времени был предложен оригинальный механизм размножения дислокаций, так называемый источник Франка - Рида. Мотт считал, что в кристалле хаотически располагаются источники дислокаций Франка — Рида, испускающие под действием внешнего напряжения V в плоскости скольжения группы дислокаций, которые после прохождения некоторого расстояния скапливаются у препятствий (рис. 2). Препятствиями могут быть субграницы, сидячие дислокации, и т.п.Рисунок Взаимодействие скоплений дислокаций в первичной системе скольженияПоявление в кристалле таких групп дислокаций приводит к увеличению внутреннего напряжения . Для его расчета можно рассматривать скопление дислокаций как сверхдислокации с вектором Бюргерса nb, где n — число дислока...
Другие файлы:
Механика упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием
Рассмотрены основные закономерности формирования поверхностного слоя деталей машин при упрочнении обкатыванием и алмазным выглаживанием с позиции меха...
Выращивание монокристаллов тугоплавких и редких металлов
В сборнике публикуются материалы, доложенные на Всесоюзных совещаниях по проблеме монокристаллов тугоплавких и редких металлов в 1970 г. и 1971 г. При...
Технология выращивания монокристаллов германия на ФГУП "Германий"
Общие сведения о германии, области его применения и технология получения. Выращивание монокристаллов из расплава. Программирование контроллера Simatic...
Определение параметров деформационного упрочнения горных пород (Известняк Д-6)
Определение механических характеристик горной породы по табличным данным испытания стандартных образцов в условиях сжатия с боковым поджатием. Построе...
Механизмы деформации и дислокации металлов
Общее понятие пластической деформации, явления, сопровождающие пластическую деформацию. Сущность и специфика дислокации. Блокировка дислокаций по Судз...
