Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
Эффекты, связапные с размерами и формой кристалла, а также роль поверхностных слоев, дают некоторые дальнейшие указания, позволяющие подойти к пониманию природы деформационного процесса на первой стадии упрочнения. Тот факт, что на этот процесс может влиять длина пути скольжения пли состояние поверхности, показывает, что дислокации в кристаллах пробегают относительно большие расстояния без встречи с препятствиями. Высокая плотность внутренних препятствий (например, скольжение по другим системам) должна приводить к увеличению скорости упрочнения, как, например, в случае кристаллов с симметричной ориентировкой. С другой стороны, малая плотность препятствий означает, что поверхность играет значительную роль как макроскопический барьер, особенно в том случае, если окисная пленка препятствует полному уходу дислокаций из кристалла.
2» Мнкрострувтдоа на первой стид в н
Имеются три способа, с помощью которых можно изучать непосредственно процесс деформации, используя микроскопические методы. Во-первых, с помощью светового или электронного микроскопа можно исследовать поверхностные особенности, линии и полосы скольжения, которые дают информацию о дислокациях, вышедших из кристалла во время деформации. Во-вторых, используя для выявления дислокаций методику избирательного травления или, в некоторых случаях, образование выделений па дислокациях, можно косвенно изучать распределение дислокаций, оставшихся в кристалле после данной деформации. В-третьих, расположение дислокаций можно изучать непосредственно, используя метод электронной микроскопия тонких фольг, но, поскольку процесс утонения, вероятно, разрушает или изменяет дислокационные конфигурации, предпочтительнее исследовать топкие фольги, приготовленные параллельно первичной плоскости скольжения. Для этого требуется специальная методика, которая использовалась лишь в некоторых случаях (например, в работах [25, 94]).
Для обычных исходных кристаллов меди типичное значение плотности дислокаций составляет около 10е см-2, но она может быть снижена до 104 см~а
6»
84
Глава 4
путем термоциклического отжига [7]. К моменту достижения напряжений на уровне микроскопического предела текучести до 75% всех -еуществовав-ших в исходном кристалле дислокаций уже сдвинулись из первоначального положения, приводя к микротечению [23], т. е. к малой пластической деформации ниже напряжений макроскопического течения, и, таким образом, начало цервой стадии деформации для всех кристаллов происходит при плотности дислокаций не ниже чем 106 см-2.
Иа первой стадии возникают длинные тонкие линии скольжения, которые равномерно покрывают поверхность кристаллов (фиг, 4.8), но с приближением к концу области легкого скольжения можно, хотя и не совсем
Ф и г. 4.8. JJiihhh скольжения па первой стадии деформации кристаллов меди (электронная микрофотография, реплика) [102].
четко, различить следы скольжения по другим системам. Мак-Киннон 124] путем выявления следов скольжения по взаимодействию с выделениями показал, что вторичное скольжение более развито во внутренних областях деформированного кристалла. В то время как на поверхности можно было видеть только первичную систему скольжения, внутри кристалла виявлялись по меньшей мере три системы. Другое доказательство скольжения по вторичным системам дает изучение неоднородиостей такого типа, как, например, полосы сброса и полосы вторичного скольжения (гл. 8), которые развиваются даже на первой стадии деформации; оба типа полос являются областями, имеющими преимущественные условия для протекания скольжения по вторичным системам [18].
Распределение дислокаций на стадии легкого скольжения исследовалось методом ямок травления [7, 23], и было обнаружено, что дислокации скапливаются у субграниц на первичных плоскостях скольжения. На ранней стадии имеется также существенное увеличение количества дислокаций на плоскости поперечного скольжения. Типичное распределение ямок травления для кристалла меди после удлинения на 1,5% показано на фиг. 4.9. На этой стадии средняя длина пробега L1 рассчитанная из соотношения е = NbL, где N — плотность дислокаций в 1/см2, равна 1—2 мм. Это макро-
Ф и г. 4.0. Ямки травления на поверхности кристалла меди, деформированною на 1,5%
растяжением (X 140) [1031.
Ф и г. 4.10. Тонкий срел параллельно первичной плоскости скольжения кристалла меди, деформированного па первой стадии (электронная микрофотография) [104].
86
Глава 4
скопическое расстояние подтверждается другими косвенными данными (например, влияние размера образца).
В последнее время были проведены электронно-микроскопические исследования на тонких фольгах, приготовленных из срезов образцов, параллельных первичной плоскости скольжения [8, 25, 94]. Они подтверждают результаты исследований, проведенных методом ямок травления, в том отношении, что распределение дислокаций очень неравномерно и дислокационные сгущения (соответствующие субграницам в случае ямок травления) располагаются периодически. Кроме того, имеется много доказательств существования дислокационных диполей между субграницами. Вероятно, они образуются вначале как очень длинные диполи, которые непрерывно пересекаются во время последующей деформации. На фиг. 4.10 показано типичное расположение дислокаций в кристалле меди, отвечающее первой стадии деформации. Концы диполей в первичной плоскости скольжения часто лежат в направлении [101] ^например, на участке S), которое является направлением следа пересечения^ плоскости поперечного скольжения с первичной плоскостью. Это служит веским доводом в пользу того, что дислокации двигались по плоскости поперечного скольжения и, таким образом, подтверждает более ранние наблюдения относительно вторичного скольжения на первой стадии.
