Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
В этом параграфе рассматриваются структурные изменения, происходящие на второй (установившейся) и третьей стадиях ползучести. В деформацию вносят вклад два процесса: 1) сдвиг внутри зерен и 2) межзеренное скольжение. Оба указанных процесса могут быть экспериментально выделены для раздельного изучения. Например, медленная деформация монокристаллов при повышенных температурах может дать необходимую информацию о сдвиге, а эксперименты на бикристаллах с прямыми симметричными границами могут служить существенным источником информации о скольжении по границам зерен. Чтобы полнее понять поведение поликристаллического материала, необходимо изучить относительный вклад обоих названных выше процессов.
I. Деформация м о її ок р металлов в условиях ползучести
Если мы ограничимся рассмотрением установившейся ползучести, то в этом случае монокристаллы будут деформироваться почти целиком на третьей стадии кривой напряжение — деформация, причем картина будет
осложняться процессами возврата, успевающими протекать при малых скоростях деформации и полностью снимающими эффект упрочнения. При повышении температуры деформации полосы скольжения становятся грубее, а промежутки между ними больше до тех пор, пока плотность этих полос окажется настолько малой, что в мелкозернистых материалах их роль, вероятнее всего, становится несущественной. Однако между грубыми полосами с помощью оптического микроскопа можно обнаружить очень тонкие линии скольжения [131 (фиг. 13.6). Они целиком заполняют пространство между полосами, поэтому их следует учитывать. Методом рентгеноскопии совместно с оптической микроскопией установлено, что монокристаллы распадаются на субзерна, чаще всего сильно разориентированные (фиг. 13.7). Наличие полос сброса в алюминии сильно влияет на степень разориенти-ровки субзерен внутри кристалла, однако наиболее локализованные ячеистые структуры имеют место в зонах, расположенных между полосами сброса. Металлы с малой энергией дефекта упаковки, например медь, образуют субструктуру значительно менее интенсивно, так как дислокации должны сначала ассоциировать на части своей длины прежде, чем станет возможным их переползание.
Известно, что в ряде металлов при повышении температуры деформации система скольжения изменяется. Например, магний в обычных условиях при
Фиг. 13.6. Скольжение в монокристалле алюминия при деформировании с малой скоростью при 300° С, X30.
Ползучесть чистых металлов и сплавов
307
температурах выше 200° С деформируется по пирамидальным плоскостям, однако при температуре ползучести 300° С, как оказалось, действует небазисная система скольжения [9J. Цинк также при температурах выше 200° С деформируется по плоскостям {1120} [10]. Более того, считают [11], что в алюминии, несмотря на то что он имеет несколько семейств плоскостей скольжения {111}, при высоких температурах происходит также скольжение по плоскостям {100} и (211 } в направлениях (110).
Полосы сброса
Снольтение
Фиг. 13.7. Рентгеновская фотография микроструктуры монокристалла алюминия после деформации с малой скоростью при температуре 300° С, X18. Ориентировка та же, что на фиг. 13.6.
2. Деформация ио. іикристалличесвих материалов
В работе Вуда и Рэчинд-жера [12], исследовавших низкоскоростную деформацию алюминия в некотором интервале температур методами оптической микроскопии и рентгенографии, обнаружены существенные структурные изменения. С уменьшением скорости деформации или с возрастанием температуры полосы скольжения становятся все грубее и все дальше располагаются друг от друга,
пока, наконец, полностью не исчезают. В то же время границы зерен становятся все более четкими и начинает проявляться скольжение по границам зерен. Дифракционные кольца на рентгенограммах, соответствующих образцам, деформированным с высокими скоростями при низких температурах, выглядят размытыми и разорванными(фиг. 13.8,а); помере уменьшения скорости деформации картина становится четче, и наконец кольца превращаются в цепочки четких пятен (фиг. 13.8, б). Вуд считал это явление следствием постепенно развивающейся фрагментации зерен в отсутствие сдвиговой деформации; однако теперь известно, что оно является разновидностью полигонизации, развивающейся в условиях ползучести. Это означает, что сдвиги могут иметь место в зернах несмотря на отсутствие грубых полос скольжения; при этом многие дислокации в результате переползания формируют субграницы или стенки ячеек. Такая ячеистая структура является одной из характерных особенностей, сопровождающих ползучесть металлов с высокой энергией дефекта упаковки, например алюминия.
Мак-Лин [13] методом фазовоконтрастной микроскопии показал, что внутри зерен алюминия, деформируемого в условиях ползучести, имеет место легкое скольжение; он обнаружил также субструктуру при наблюдении в поляризованном свете шлифов, подвергнутых анодному оксидированию. Субструктуры были обнаружены и у ряда других металлов, а именно у а-железа (фиг. 13.9), цинка, магния, кадмия и олова, обладающих достаточно большой энергией дефекта упаковки, при которой дислокации диссоциируют весьма слабо и способны легко переползать. С другой стороны, медь [141, имеющая относительно малую энергию дефекта упаковки, образует субструктуру в процессе ползучести значительно медленнее. У свинца [15] в процессе ползучести субструктура развивается очень слабо. И медь,
