Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
С другой стороны, в меди поперечное скольжение протекает значительно труднее, так как в этом случае дислокации расщеплены в большей степени,
50
40
зо
IO
0,5 _L_
QG
0,7 _1
---Л--
"° Ирипно- Cf /Иепно зернистый ***%&ернистьА О.ІЧ
г/ти
O7S
0,28 0,42 0,77 0J91 1,12 1.40
O? .J_
3OO
4OO 5QO 600
Температура, H
700
Фиг. 13.18. Температурная зависимость энергии активации ползучестп цинка [31].
и поэтому для осуществления поперечного скольжения требуются большие напряжения и более высокие температуры. В интервале температур от 400 до 800 К (0,3—0,6 Тм) энергия активации ползучести меди изменяется от 28 000 до 37 000 кал/моль. Принято считать, что при ползучести меди поперечное скольжение развито в верхней части указанного интервала температур. Эта гипотеза подтверждается металлографическими исследованиями, которые обнаружили поперечное скольжение в монокристаллах алюминия только при температурах, достаточно высоких для протекания процессов возврата при ползучести [35]; аналогичное явление в меди наблюдается при значительно более высоких температурах, а именно вблизи Ъ,ЬТМ [14J.
Можно предложить модель указанного процесса, включающую плоские скопления и переплетения дислокаций на препятствиях, таких, как сидячие дислокации Ломер — Коттрела или зарождающиеся стенки ячеек. Если при этом напряжение и температура достаточно высоки, то винтовые составляющие дислокаций могут обойти препятствие путем поперечного скольжения и, таким образом, продолжить деформацию при ползучести. Однако если температура недостаточна для протекания диффузии, то краевые составляющие дислокаций не могут осуществить переползание, так что полный возврат в этом случае невозможен. Таким образом, в плоскости скольжения будут накапливаться краевые дислокации, результатом чего будет некоторое деформационное упрочнение. Если температуру повысить настолько, чтобы могла протекать диффузия, то краевые составляющие дислокаций получат возможность переползать и возврат будет протекать полностью, что приведет к установившейся ползучести.
Ползучесть чистых металлов и сплавов
321
в. Механизм ползучести при низких температурах
Первая стадия ползучести при достаточно низких температурах может быть описана логарифмической зависимостью, установленной в той или иной форме для большого количества металлов и сплавов. Если образец подвергнуть постоянному напряжению, то это немедленно приведет к деформации, а в результате деформационного упрочнения напряжение течения повысится от T0 до т. Если приложенное к образцу напряжение сохранять постоянным, то часть дислокаций будет находиться в таком состоянии, что для приведения их в движение необходим будет лишь небольшой толчок; расположение же других дислокаций будет менее благоприятным. Флуктуации тепловой энергии с течением времени вызовут движение большинства благоприятно расположенных дислокаций, однако этот процесс термически активируемого скольжения будет постепенно затухать по мере того, как более благоприятно расположенные дислокации будут передвигаться; таким образом, скорость деформации будет постепенно снижаться. Итак, при низких температурах ползучесть протекает за счет обычного дислокационного скольжения, которое блокировано достаточно слабыми препятствиями, которые можно преодолеть за счет термической активации. В чистых металлах в отличие от сплавов таким путем могут быть преодолены следующие препятствия:
1. Дислокации леса, которые должны быть пересечены дислокациями первичного ^скольжения с образованием ступенек.
2. Соседние сидячие дислокации.
3. Трение, обусловленное силой Пайерлса — Набарро.
Первую попытку разработать формальную теорию, включающую термическую активацию подвижных дислокаций для осуществления местной деформации, сделал Орован [36], который выразил количество локальных актов деформации в единицу времени N следующим образом:
N = ™*p{v-)[ (13-22>
где h — наклон кривой напряжение — деформация данного материала, є — сдвиговая деформация, V — активационный объем, &2е2 = (тг — т)2 (т — приложенное напряжение, — локальное напряжение, необходимое для осуществления деформации). Отсюда следует, что напряжение активации, необходимое для осуществления элементарной деформации при ползучести, равно (Ti — т). Далее скорость деформации была выражена через N и s (s — средняя деформация, обусловленная единичным актом, которую Орован принял обратно пропорциональной квадрату полной деформации):
Из соотношений (13.22) и (13.23) следует
Принимая, что экспоненциальный член не зависит от 1/еа, после интегрирования получаем
e = const-<I/3. (13.25)
Результаты многих экспериментов удовлетворяют этому соотношению, которое связано с формулой Андраде, описывающей компоненту течения ?, соответствующую неустановившейся стадии ползучести. Однако получено много других результатов, для которых показатель степени существенно отличается от V3.
Теория Орована не постулирует какие-либо конкретные виды взаимодействия дислокаций, для преодоления которых требуется термическая
21—1235
322
