Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
В модели, которую Зегер развил для поздних этапов второй стадии, рассматриваются плоские скопления дислокаций у препятствий; ими могут быть барьеры Ломер — Коттрела, но последние исследования показывают, что это, вероятнее всего, дислокационные сгущения. Модель сидячих дислокаций показана на фиг. 4.20, где для простоты изображена серия растянутых винтовых дислокаций, заблокированных барьером Ломер — Коттрела. Повышенные напряжения в голове скопления дислокаций вызывают уменьшение ширины расщепления d0 лидирующих дислокаций. Однако, если эти дислокации обходят препятствие путем поперечного скольжения на третьей стадии, они должны для этого сначала стянуться и устранить дефект упаковки. В противном случае возникла бы трудная геометрическая ситуация, которая была бы крайне невыгодной энергетически. Способ, требующий наименьшей энергии, включает образование стяжки на лидирующей дислокации длиной, например, 2Ь0, которая, будучи по своему характеру винтовой, способна перейти путем поперечного скольжения на сопряженную* плоскость скольжения (111), содержащую то же направление скольжения [110], что и первичная плоскость скольжения (111). Как только петля сжатой
96
Глава 4
винтовой дислокации начинает двигаться по новой плоскости поперечного скольжения, она снова может свободно расщепляться, образуя двойную
Десрект упаковки
-44 К (п- 5) дислокаций_/
Препятствие (дислокации Ломера -Ноттрела)
Скопление п винтовые дислокации
'¦if
в плоскости
Ф и г. 4.20. Скопление винтовых дислокаций у барьера Ломер — Коттрела (Зегер [1]).
петлю, ограниченную частичными дислокациями и содержащую слой дефекта упаковки (фиг. 4.21). Когда петля уходит достаточно далеко от исходного
(In)
(ПО
1$
'77/
\еажкт пакої
іешект , Іпаковни в _ і плоскости (Ut1
ковки в _ поскости (H I)
Фиг. 4.21. Поперечное скольжение участка растянутой винтовой дислокации путем
образования стяжки (Зегер [ 1 ]).
препятствия, она может под действием приложенных напряжений снова расщепиться и вернуться обратно в первоначальную систему скольжения, но на плоскость, отстоящую на некотором расстоянии от первичной плоскости скольжения.
Деформация металлических кристаллов
97
Для процесса сжатия дислокации и движения по плоскости поперечного скольжения необходима энергия активации, величина которой зависит от размера стяжки. Шоек и Зегер [40] для алюминия получили расчетным путем значение энергии активации, близкое к 1,0 эВ; это показывает, что в данном металле поперечное скольжение должно быть частым при напряжениях около 100 гс/мм2 и температуре немного выше комнатной. Однако для меди необходима значительно более высокая энергия, поскольку равновесная ширина расщепленной дислокации много больше; поэтому, как показывают экспериментальные результаты, для поперечного скольжения требуются более высокие напряжения или температуры. Зегер вывел следующее выражение для сдвигового напряжения, необходимого для нового расщепления двух частичных дислокаций в модели плоского скопления:
(4.5)
где п — число дислокации в скоплении; отсюда видна зависимость напряжения т от энергии дефекта упаковки у.
Таким образом, это рассмотрение позволяет понять, почему так различаются кривые напряжение сдвига — сдвиговая деформация для кристаллов алюминия и меди, например при комнатной температуре. Различия в преобладании второй или третьей стадии упрочнения можно объяснить с точки зрения сильно различающейся энергии дефекта упаковки для этих металлов. Последнее обстоятельство существенно влияет на такой тип движения дислокаций, как поперечное скольжение, которое является одним из способов преодоления препятствий для скольжения.
С другой стороны, если вместо сравнения деформационного поведения различных металлов при одинаковой деформации сопоставить их на одной и той же стадии упрочнения, то оказывается, что гранецентрированные кубические металлы проявляют в своем поведении определенную закономерную картину. Для каждого металла одни и те же явления следуют в одинаковой последовательности, и различия состоят только в уровнях напряжения и (или) температуры, необходимых для осуществления дислокационных реакций, определяющих характеристики упрочнения.
Н. Температурная зависимость напряжения течения
г,
T2 >т%
Результаты, подробно описанные в предыдущем разделе, относятся прежде всего ко всей кривой напряжение — деформация в целом. Чтобы исследовать влияние температуры, были испытаны кристаллы тождественной ориентировки отдельно при различных температурах. Однако этот способ решения вопроса содержит неточность, так как аналогичные деформации при разных температурах даже в тождественных кристаллах связаны с различным распределением дислокаций, благодаря чему возможны необратимые температурные эффекты. Чтобы устранить эту трудность, Коттрел и Стоке [41] предложили
метод, который позволяет сопоставлять напряжения течения при двух различных температурах в одном кристалле для одинакового распределения дислокаций. Кристалл деформируется до данной степени деформации при температуре Ti, и измеряется напряжение течения Tr1 (фиг. 4,22). Затем
