Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
§ 4. Доля сдвига и скоаьжения по границам зерен в полной деформации при ползучести
Мак-Лин [13] определил относительную величину вкладов сдвига и скольжения по границам зерен в общую деформацию при ползучести чистого алюминия. Он допустил, что одна из двенадцати возможных плоскостей семейства {HJ} находится под углом приблизительно 45° к оси напряжения во всех
Ползучесть чистих металлов и сплавов
311
зернах образца; на этом основании он вычислил сдвиговую деформацию путем измерения расстояния между полосами скольжения и величины сдвига в каждой полосе. Из геометрии сдвига следует:
есдв = (1 + V2np + п*р*) - 1, (13.8)
где п — количество полос скольжения на единицу длины, р — сдвиг в каждой полосе скольжения.
Значения п и р были определены с помощью оптической и интерференционной микроскопии. Долю скольжения по границам зерен в общей деформации определяли упомянутым выше первым методом при допущении, что все границы, по которым происходит скольжение, расположены под углом 45° к оси напряжения.
Время, ч
Ф и г. 13.11. Источники деформации ползучести в поликристаллическом алюмиипп,
деформированном при 200° С [13].
J — полная деформация ползучести; 2 — деформация без учета шейки; 3 — деформация за счет грубого скольжения; 4 — потерянная деформация; 5 — деформация по границам зерен.
По результатам измерения отдельных составляющих деформации была построена суммарная кривая ползучести в координатах деформация — время, которую сравнили с аналогичной кривой, полученной экспериментально (фиг. 13.11). При этом оказалось, что имеется существенная доля деформации, которая не обусловлена сдвигом в грубых полосах скольжения и скольжением по границам зерен; эта часть деформации была отнесена за счет тонких сдвигов между грубыми полосами скольжения. Эти дополнительные сдвиги были обнаружены методом фазочувствительной микроскопии.
На фиг. 13.11 показано, что доля скольжения по границам зерен мала, приблизительно 10% от полной деформации, однако в общем случае ее величина сильно зависит от таких факторов, как температура, скорость деформирования, величина зерна. Например, на фиг. 13.12 можно видеть, что величина смещений по границам зерен возрастает с уменьшением размера зерен и с возрастанием напряжения при данной температуре.
Для ряда материалов было показано, что между величиной скольжения и полной деформацией существует линейная зависимость. Отсюда следует, что связь между деформацией за счет сдвигов и полной деформацией также, вероятно, имеет линейный характер. При этом весьма важен вопрос, который из этих процессов является контролирующим по отношению к другому.
312
Ma к-Л ин н ока зал, что процессы, задерживающие сдвиговую деформацию, определенно вамедлякгг н скольжение по граница» верен* Например, если ?-латунь перевести ва неупорядоченного состояния (выше 400° С) В упорядоченное (ниже 400° С) г то скорость ползучести снизится примерно в 10 раз, так как упорядочение в нервую очередь способствует затруднению сдвигов внутри зерен; однако деформация по границам зерен уменьшится
Вреячя,ч
Фиг. 13.12. Смещение во границам зереи в алюминии в зависимости от размера зерен
к величины напряжения [13].
А — 4,5 аерна/Мм, 1,155 иге/мм*; В — 1,0 зерна/мм,, 0,77 кгс/мм*; С — 9,2 зерна/мм, 0,77 кгс/мм»; D — 4,5 зерна/мм, 0,77 кгс/мм'; E — *>5 зерна/мм, 0,525 кгс/мм1.
в том же отношении. Ясно, что сдвиг внутри зерен является процессом, контролирующим всю деформацию. Это очень.важное'заключение, так как если изменение какого-либо параметра способствует упрочнению зерен, то это одновременно приводит и к упрочнению границ зерен. Однако сформулированное правило не. бПраведайНо $JDf третьей стадии ползучести, когда развивается разрушение по границам зерен.
- - §'9» Энергия амга*ац*я ^тйэдёй- усчьндоїшігїейся ползучести
В настоявшее время ясно$ 4W еії$щ^$М\щ%а#ай в проДессе ползучести претерпевает существенные изменения, которые влекут за собой изменение скорости процесса, что находит отражение,в характере кривой ползучести. Чисто эмпирический подход к йро^леме/^ыражаюпгнйся в стремлении найти зависимость Деформации от времени, температуры ц напряжения для данного материала,^"нё ^ожет быть признан удовлетворительным, так как с измене^ наем Й$ййет^ов, '^ара'ктеркз^Н^ свойства металла, внутренние процессы в нем 6y7tj? Яйббносить^раалй^шъШ характер, либо развиваться.в неравной степени. Цо^олІКу ползучесть ^BHo зависит от термически активируемых процессов, целесообразно подробно рассмотреть влияние температуры на MexaHWbkSrШЙучести. , " 1 ; . <:.
лишь одним активируемым иррЦ0СС6и\-'Пр]Л\'&грц условий скорость ползучести можно выразить с поМош>Ь 0рщЫ Азрреврнуса
, - ' 'г-Ae-WlRT, - ({Щ
где є — скорость ползучести, 6kU — энергия активации процесса, контролирующего скорость пояэучести, T — абсолютная температура испытания, R ~т газовая постоянная. Коэффициент А имеет сложный характер: помимо частоты колебаний элемента течения, он, включает изменение энтропии, а также^нлен, зависящий от структуры, т. е. от. распределения дислокаций,
