Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
1. Выращивание металлических нитевидных кристаллов
Выращивание металлических нитевидных кристаллов можно осуществлять многими методами, которые подробно описаны в литературе [55—57]. Ниже перечислены четыре основных метода выращивания нитевидных кристаллов.
1. На плакированных подложках.
2. Конденсацией из паров.
3. Восстановлением из солей.
4. Электролизом и выращиванием из растворов.
1. Металлическими нитевидными кристаллами в технологическом отношении заинтересовались впервые, когда некоторое время тому назад было установлено, что спонтанный рост нитевидных кристаллов («усов») кадмия при комнатной температуре на пластинах конденсаторов, плакированных кадмием, вызывает в конце концов короткое замыкание в электрической цепи. Аналогично ведут себя цинк и олово. Было найдено, что эти «усы» представляют собой металлические монокристаллы диаметром до 0,5 мкм и длиной до 10 мм. Цинк и кадмий обычно растут вдоль гексагональной оси с. Нитевидные кристаллы этого типа, по-видимому, растут скорее от основания, чем с вершины, а в некоторых случаях их рост, несомненно, ускоряется при наличии примесей, а также внутренних напряжений в пластине. Рост нитевидных кристаллов может происходить при температурах от —40° G до температур, близких к точке плавления. Нитевидные кристаллы окислов (например, Al2O3, Mo2O3, GuO, NiO) можно вырастить путем нагревания пластины из соответствующего металла в окислительной атмосфере.
2. Метод конденсации из паров наиболее применим для металлов, упругость паров которых при температуре плавления достаточно высока, например для ртути, цинка и кадмия. Металл из паров конденсируется часто в присутствии инертного газа; в результате образуются нитевидные кристал--лы диаметром от 0,2 до 50 мкм и длиной до нескольких сантиметров. Метод пригоден и для других металлов, таких, как серебро, медь и я^елезо, однако в этих случаях нитевидные кристаллы получаются очень мелкими. Часто считают, что рост нитевидных кристаллов из паров связан с действием осевых винтовых дислокаций, ускоряющих их рост, однако для большинства случаев вовсе не доказано, что эти дислокации присутствуют.
Нитевидные кристаллы графита можно получать с помощью дуги постоянного тока в атмосфере аргона, находящегося под давлением 94,5 кгс/см2.
3. По-видимому, наиболее рациональным методом получения нитевидных кристаллов является восстановление из солей при высоких температурах в атмосфере водорода. Нитевидные кристаллы вырастают в изобилии внутри и по стенкам лодочки, содержащей соль. Этот метод используют при выращивании нитевидных кристаллов многих наиболее распространенных металлов, в том числе железа, меди, серебра, никеля, кобальта, платины и золота, а также кремния и германия [56]. Например, путем восстановления из хлористого или бромистого железа были выращены нитевидные кристаллы железа длиной до 10 см и диаметром от 0,5 мкм до 1 мм. Полагают, что при этом методе винтовые дислокации также имеют существенное значение, однако механизм роста еще обсуждается.
222
Глава 9
4. Электролиз водных растворов является простым методом выращивания нитевидных кристаллов некоторых металлов, например серебра из концентрированного раствора азотнокислого серебра и свинца из раствора уксуснокислого свинца [56]. Нитевидные кристаллы солей металлов, таких,, как KBr, KI, NaCl, растут непосредственно из растворов; при этом для объяснения механизма роста также привлекаются винтовые дислокации. Было показано, что в некоторых нитевидных кристаллах NaCl и KCl присутствуют такие винтовые дислокации.
2. Свойства нитевидных кристаллов металлов
Большое количество нитевидных кристаллов различных металлов, в том числе железа, меди, серебра, цинка, а также Al2O3 и SiO2, было подвергнуто деформации растяжения и обнаружило способность упруго деформироваться на 2—5%, т. е. намного больше, чем обычные материалы в форме монокристаллов или поликристаллов. Типичные кривые напряжение — деформация
О Q005 0,QIO 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035 0,040 0,045 Деформаимя
Фиг. 9,25. Кривые напряжение — деформация нитевидных кристаллов меди
и железа [71].
J — увеличивающаяся деформация; 2 — уменьшающаяся деформация.
для нитевидных кристаллов меди и железа показаны на фиг. 9.25, причем для железа отклонение от упругой деформации имеет место при удлинении, превышающем 2%. Прочность нитевидных кристаллов железа с ориентировкой [111] приближается к 1200 кгс/мм2. Иногда вслед за большой упругой деформацией наступает мгновенное разрушение, тогда как в других случаях появляется ярко выраженный зуб текучести, за которым следует пластическая деформация при постоянном напряжении, сопровождающаяся распространением вдоль нитевидных кристаллов полос скольжения. Типичные значения модуля упругости и прочности нитевидных кристаллов приведены в табл. 9.3.
Деформация поликристаллических агрегатов
223
Таблица 9.3
Свойства нитевидных кристаллов
Материал Модуль Юнга, 104 кгс/мм2 Предел прочности на растяжение, 104 КГС/ММ2 Материал Модуль Юнга, 104 КГС/ММ5 Предел прочности на растяжение, 104 КГС/ММ^
