Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
189.7"С
/69.7'С
6 в IO 12 \Ц 16 -Вре/ия отшига t час
18 ZO ZZ 24
Фиг. И.8. Изотермы выделения запасенной энергии меди чистоты 99,999%, деформированной на 30% растяжением при комнатной температуре [20J.
Эти результаты показывают, что большая часть запасенной энергии, приходящейся на долю процесса возврата, выделяется либо до начала измерений, либо даже во время процесса деформации. Кроме того, данные относительно движения точечных дефектов, рассмотренные в гл. 10, указывают
Отжиг деформированных металлов
253
на то, что протекания процессов возврата следует ожидать при очень низких температурах, так что хотя комнатная температура является удобной экспериментальной точкой, она совершенно произвольно разделяет область температур, в которой происходит выделение энергии, запасенной во время пластической деформации.
В настоящее время проведен ряд исследований на металлах, деформированных при 77 К и ниже, которые убедительно показывают, что ниже комнатной температуры может выделяться большая часть запасенной энергии.
¦ ' ' і_і_і_і_I_і_і_і_I_і_і_і_і—\—і—і_I—і—і—і—
-ZOO -160 -1ZO -ВО -40 О 40
Температура, °С
Фиг. 11.9. Выделение запасенной энергии из образцов меди чистоты 99,999%, деформированных до трех различных степеней при 88 К, в зависимости от температуры [21].
В поликристаллической меди чистоты 99,999%, деформированной сжатием при 77 К, высвобождение энергии происходит в две стадии, одна протекает между 77 и 200 К, а другая — между 200 и 370 К [21]. S^o Иа фиг. И.9 показана типичная серия результатов для меди, деформированной при 88 К до трех различных степеней; на кривых можно различить две основные стадии. В более поздних работах эти стадии подразделяются на несколько подстадий, но таким усложнением мы здесь пренебрежем. Ясно, что количество выделяемой энергии зависит от величины предшествующей деформации, но, например, после деформации на 66% ниже комнатной температуры выделяется около 10 кал/г-атом [22] и примерно такое же количество энергии выделяется на второй стадии выше комнатной температуры. Почти равные доли энергии, приходящиеся на низкие и повышенные температуры, указывают на существенную роль низкотемпературных процессов возврата.
Ясно, что количество запасенной энергии не является постоянной величиной. Кроме очевидных переменных, таких, как величина и вид деформации и химический состав, особенно важное значение имеет температура деформации.
До сих пор мы рассматривали результаты, полученные на металлах с довольно низкой энергией дефекта упаковки, в которых полигонизация происходит с трудом. Широко исследовался также никель [23, 24], который
254
Глава 11
имеет относительно высокую энергию дефекта упаковки. Одним из главных отличий поведения никеля от меди является то, что он имеет четко выраженный второй максимум выделения энергии выше комнатной температуры, который связан не с рекристаллизацией, а с процессом возврата. Энергия активации этого процесса около 1 эВ. С повышением чистоты никеля два максимума, предшествующих стадии рекристаллизации, размываются в общую кривую выделения энергии. В случае проведения деформации при 77 К результаты оказываются подобными тем, которые получаются на меди [22], а именно наблюдаются две температурные области выделения энергии — от 130 до 220 К и от 220 до 270 К.
2. Электросопротивление
Измерение электросопротивления является удобным'методом изучения процессов возврата, который так же, как метод определения запасенной энергии, чувствителен к перемещению точечных дефектов и дислокаций.
W -
0¦I-1-1-1-'-1_I
-/50 чоо -50 о 50/00
Температура, "С
Фиг. 11.10. Возврат электросопротивления в не содержащей кислорода меди с высокой проводимостью, деформированной на 8% при 90 К [78].
В гл. 10 мы видели, как, наблюдая за изменением электросопротивления в некоторой области температур, можно различить эффекты вакансий и меж-доузельных атомов.
Моленаар и Аартс [25] деформировали проволочные образцы из меди, серебра и алюминия при 90 К; после отжига при 293 К они обнаружили, что по крайней мере 30% прироста электросопротивления, достигнутого при наклепе, было устранено; в то же время не наблюдалось заметных изменений напряжения течения. Это указывает на отсутствие перемещения дислокаций и на то, что движение точечных дефектов, приводящее к возврату электросопротивления, происходит, вероятно, при очень низких температурах.
В идеальном случае металл желательно деформировать при температуре жидкого гелия (4,2 К) и затем следить за изменением электросопротивления при нагревании. Эксперименты такого рода были проведены на кристаллах меди чистоты 99,999% [26]; они показали, что электросопротивление практически не изменяется до 77 К, а длительная выдержка при этой температуре приводит к развитию в небольшой степени процесса возврата [27]. При повышении температуры выше 77 К наблюдается сложное поведение металла: кривая имеет несколько перегибов — от двух до пяти в зависимости от условий эксперимента. Как и следовало ожидать, при этом существенное значе-
