Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
22
Глава 2
при этом трудно (хотя иногда и возможно) осуществить рост из затравки. Основным ограничениелі здесь является то, что для многих металлов по той или иной причине методы выращивания кристаллов в твердом состоянии неприменимы.
§ 3. Кристаллографическая природа пластической деформации
Поверхность металлического кристалла, который вначале был отполирован, а затем пластически деформирован, оказывается покрытой одной или несколькими системами параллельных тонких линий, называемых линиями скольжения. Ранними исследованиями Розенхайна и Эвинга было показано, что эти линии представляют собой ступеньки на поверхности, возникающие в результате микроскопических сдвиговых смещений вдоль характерных кристаллографических плоскостей. Такие кристаллографические плоскости называются плоскостями скольжения^ а направление сдвига в плоскости — направлением скольжения. Комбинация дайной плоскости скольжения и направления скольжения в этой плоскости определяется термином «система скольжения». На фиг. 2.3показа-
Шчч% 4V л \ VWWV \ Ч ны типичные полосы скольжения ^Л*\ \\ W \y\\\ \ & на поверхности кристалла алю-JLxS-Ns*» тЧ\ >*\>Чл\ л миния» слабо деформированного
при комнатной температуре.
Для большинства металлов плоскостями, по которым происходит скольжение, обычно являются плоскости с наиболее плотной упаковкой атомов, а направление'скольжения всегда совпадает с самым плотно упакованным направлением в плоскости скольжения. Наиболее плотную упаковку плоскостей в гексагональном или гранецентрированном кубическом кристаллах можно воспроизвести, укладывая наиболее компактным образом плоский слой одинаковых шаров (фиг. 2.4); при этом образуются три направления, соответствующие плотной упаковке. Различная симметрия двух названных кристаллических структур зависит от порядка, в котором плотно упакованные плоскости укладываются друг на друга. Гексагональная плотно упакованная структура получается в том случае, когда слои располагаются в порядке ABABAB1 причем положение третьего слоя точно совпадает с положением первого. Гранецентрированная кубическая структура образуется при упаковке слоев в порядке АВСАВСАВС; при этом четвертый слой имеет точно такое же относительное положение, как первый.
В табл. 2.2 указаны обычные плоскости и направления скольжения, установленные для некоторых распространенных металлов. В гексагональной плотно упакованной структуре (фиг. 2.5, а) базисная плоскость (0001) является наиболее плотной по упаковке и самой развитой плоскостью скольжения для таких гексагональных металлов, как цинк, кадмий и магний. На фиг. 2.5, а показаны три плотно упакованные направления скольжения (1120) в базисной плоскости, но для упрощения атомы изображены не касающимися друг друга. Однако при деформации гексагональных металлов
Фиг. 2.3. Полосы скольжения на поверхности кристалла алюминия, деформированного при комнатной температуре (X 250).
Деформация металлических кристаллов
23
возможны также другие системы скольжения и они действительно реализуются; так, например, часто наблюдается скольжение но пирамидальным и призматическим плоскостям (гл. 4).
Ф н г. 2.4. Наиболее плотная упаковка плоскостей в гранецентрировашюй кубической (г. д. к) и гексагональной плотно упакованной (г. п. у.) структурах.
Металлы с гранецентрированной кубической решеткой деформируются в нервую очередь по плотно упакованным октаэдричоским плоскостям {111} и плотно упакованных направлениях (110), которых в каждой плоскости
Таблица 2.2
Данные об элементах скольжения для некоторых металлических кристаллов прп комнатной температуре
Металл Структура Плоскость скольжения Направление скольженнл Критическое напряжение сдвига при комнатной температуре, гс/мм-(некоторые типичные значення) Чистота, %
Алюминий г. ц. к. {111} (И0> 55—100 99,994
Медь г. ц. к. {Hl} <ио> 90—100 90,98
35 99,999
Золото г. ц. к. (Hl} <Н0) 50 99,999
Никель г. ц. к. {111} <U0> 330-750 99.98
Серебро г. ц. к. {111J <ио> 40-70 99,999
Кадмий г. п. у. (0001) <1120) 13 99,999
Магяяіі г. п. у. (0001) {112O) 50 99,99
Цинк г. п. у. (0001) (1120) 30 99,999
Железо О. д. к. {UO} {112} {123} (HD 1500 99,96
{111} имеется три (фиг. 2.5,о"). Поскольку существуют четыре различно ориентированные плоскости {111}, общее число возможных систем скольжения, которые могут принимать участие в деформации, равно двенадцати. Все широко распространенные гранецентрированные кубические металлы
24
Глава 2
ведут себя именно таким образом, и случаи, когда плоскостью скольжения является какая-нибудь другая плоскость, отличная от октаэдрической, очень
Фиг. 2.5. Типичные системы скольжения в гексагональной плотно упакованной (а), гранецентрированной кубической (б) и объемноцентрированпой кубической {в — Ь)
структурах.
редки. Более того, подобное поведение характерно также для твердых растворов с гранецентрированной кубической структурой. Скольжение
Фиг. 2.6. Линии скольжения на грани (110) кристалла а-железа с 3% кремния, деформированного при комнатной температуре (XlOO) [19].
