Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
Деформация поликристпаллических агрегатов
219
1. Система из двух пластичных фаз
Поведение сплава, состоящего из двух пластичных фаз, очень приблизительно можно оценить, если допустить, что деформация постоянна во всех областях, занятых каждой фазой [51]. В этом случае соответствующие напряжения O1 и O2 должны быть различны, а среднее напряжение а можно предоставить в виде
о - Aa1 + /аа2| (9.15)
где А и А ~ объемные доли двух фаз. На фиг. 9.23, а графически представлено это соотношение; штриховая линия, соответствующая содержанию
Ф и г. 9.23. Деформация двухфазных сплавов [50].
a — обе фазы имеют одинаковую деформацию; б — на обе фазы действует одинаковое напряжение
по 50% каждой фазы, вычислена по кривым напряжение — деформация, соответствующим чистым фазам. Как и следовало ожидать, напряжение течения при данной степени деформации возрастает с увеличением объемного содержания более твердой фазы. Однако исследование деформированных двухфазных сплавов показывает, что предположение об однородности деформации в пределах одной фазы неверно. Например, было показано, что при деформации двухфазной латуни (60% a + 40% ?-фазы) зерна более твердой ?-фазы испытывают более сильную деформацию у межфазной границы, чем в центре зерна [52].
С другой стороны, можно предположить, что обе фазы испытывают воздействие одного и того же напряжения O1, что приводит к различным деформациям E1 и е2. Тогда средняя деформация
е = Аеі 4- Ae2- (9.16)
Так же, как выше, возьмем две кривые напряжение — деформация, соответствующие чистым фазам, и по ним построим кривую, соответствующую 50% объемного содержания каждой фазы (фиг. 9.23, б). В данном случае напряжение течения не является линейной функцией /. Однако эта модель также неверна, так как она допускает разрыв деформации на границе раздела двух фаз, а эксперименты показывают, что в действительности его не существует. Исследования стремления к рекристаллизации и микротвердости деформированных фаз латуни 152] и сплавов Al — Mg [53] показали, что более мягкая фаза деформируется значительно сильнее на ранних стадиях деформации, однако на границах зерен деформация непрерывна, так что вблизи границы твердая фаза деформирована больше, а мягкая — меньше. На ранних стадиях деформации мягкая фаза деформируется больше, однако при дальнейшем деформировании степень деформации обеих фаз становится практически одинаковой, если объемная доля твердой фазы не менее 0,3.
220
Глава 9
2. Система из иластнчной и хрупкой фа»
Трудно дать определение хрупкой фазы, так как во многих случаях хрупкая, по-видимому, фаза, сильно деформируется в соответствующих условиях, например цементит в сталях. Форма распределения хрупкой фазы имеет большое значение: если она образует непрерывную прослойку по границам зерен, то имеет место чрезвычайно высокая хрупкость (например, висмут в меди). Наоборот, если хрупкая фаза сфероидизирована в результате высокой поверхностной энергии границы раздела фаз. то сплав не только-пластичен, но и обладает повышенной прочностью.
о і-1-1-1-1-1-1
3.5 4,O 4.5 5,0 5,5 6Ъ0 6,5
Фиг. 9.24. Влияние дисперсных выделений цементита на предел текучести сталей [70].
J — сталь, содержащая сфероидизированные выделения; 2 — феррит — перлит; 3 — железо; 4 — железо высокой чистоты. По оси абсцисс отложен логарифм среднего расстояния между частицами
выделений цементита (в ангстремах).
Упрочняющий эффект таких дисперсных включений, отличный от того, который является результатом значительно более тонкодисперсных выделений в стареющих сплавах, был впервые систематически изучен Джензеймером [54], который исследовал влияние характера распределения карбида железа в сталях на их механические свойства. Он обнаружил, что как для агрегатов феррит — перлит, так и для термически обработанных сталей, где частицы карбидов сфероидизироваиы, предел текучести обратно пропорционален логарифму средней протяженности ферритной зоны (фиг. 9.24). Эта зависимость нарушается лишь при очень больших средних протяженностях ферритной зоны.
§ 11. Нитевидные кристаллы, волокна, армиронание волокнами
Свежевытянутые стеклянные волокна обладают очень высокой прочностью, приближающейся к теоретической, однако вскоре начинается процесс ухудшения свойств, связанный с загрязнением и развитием поверхностных трещин. Тонкие монокристаллические волокна и нитевидные кристаллы металлов и других кристаллических тел, приготовленные различными способами, во многих случаях обладают чрезвычайно высокой прочностью [4|, так как они могут быть получены практически свободными от дислокаций. Действительно, достижение таким путем прочности, приближающейся к теоретической, является эффективным подтверждением основных положений теории дислокаций.
Деформация поликристаллических агрегата»
221
В последние годы были сделаны попытки использовать высокую прочность таких волокон, помещая их в более пластичную матрицу, с целью получить новые материалы с ценными свойствами, сохраняющимися в широком интервале температур. Волокна располагаются вдоль оси стержня и не препятствуют начальной деформации матрицы; при этом нагрузка передается волокнам, которые могут нагружаться почти до разрушения.
