Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
Чтобы поддержать данную скорость деформации, N дислокаций должны двигаться со скоростью v, но если количество дислокаций возрастает, скажем до 2N4 то требуемая скорость их движения будет равна только v/2. Если предположить теперь, что меньшую скорость можно получить при более низком напряжении, то отсюда следует, что на кривой напряжение — деформация должно наблюдаться падение напряжения. Джоистон и Гилман [15, 58] тіровели измерения напряжений в зависимости от деформаций на кристаллах фтористого лития и путем использования метода ямок травления для выявления дислокаций показали, что для наличия зуба текучести необходимы следующие два условия:
1) увеличение числа движущихся дислокаций;
2) наличие прямой пропорциональности между напряжением и скоростью дислокаций.
Они обнаружили, что предел текучести кристалла фтористого лития становится менее выраженным при возрастании количества свободных дислокаций; это было показано экспериментами с повторным деформированием за пределом текучести путем последовательных разгружений и нагружений
138
Глава 6
(фиг. 6.6). Кривые, рассчитанные в предположении различной плотности дислокаций, оказались в близком соответствии с экспериментальными кривыми.
При изучении дислокационной плотности на ранних стадиях деформации методами ямок травления или просвечивающей электронной микроскопии [15, 17] было обнаружено (для є < 0,1), что
р = ро + сє°, (6.9)
где р — плотность дислокаций, р0 — начальная плотность дислокаций (составляющая от 103 до 107 см-2), с — постоянная ~108 см-2, а — постоянная ~1 + 0,5.
Исходя из соотношения (6.8), мы можем теперь определить скорость деформации на верхнем (ев) и нижнем (еи) пределах текучести:
600 г
(6.10)
Удлинение
•Ф и г. 6.6. Влкяние предварительной деформации на характер кривых напряжение — деформация кристаллов фтористого лития [59].
є в = pBvBb,
Єн = Рнї>н&,
где рв и рн — плотности подвижных дислокаций на верхнем и нижнем пределах текучести, a vB и уя —их скорости, так что
= Ph Pb *
Скорость дислокаций зависит от напряжения и, как было показано, подчиняется следующему соотношению:
v = kxm; (6.11)
величина т может изменяться от 1 до 100. Следовательно,
<. «р. и/» (в12)
ГДЄ T а И Xn — ВерХНИИ И НИЖНИЙ
пределы текучести соответственно.
Отсюда следует, что как т, так и рв являются критериями величины зуба текучести. При малых значениях т отношение тв/тн будет большим, соответствуя сильно выраженному зубу текучести, тогда как при значениях т от 100 до 300 предел текучести едва различим. Кристаллы фтористого лития (т а? 16,5) дают четкий зуб текучести. Кристаллы германия, деформированные при 500° С, также характеризуются низким значением т и •большим зубом текучести. На фиг. 6.7 приведены рассчитанные кривые напряжение — деформация, построенные для различных значений яг. Начальная плотность подвижных дислокаций должна быть также мала; например, в случае а-железа, где ш а; 35, зуб текучести существенно проявляется только тогда, когда начальная плотность свободных дислокаций меньше чем примерно 103 см-2. Поскольку наблюдаемая плотность дислокаций в отожженных железе и стали во много раз больше этого значения, отсюда следует, что основная часть первоначальных дислокаций сильно закреплена.
Рассмотренный выше механизм может иметь место в чистом металле, если выполняются необходимые условия; однако экспериментальные факты свидетельствуют о том, что четкий зуб текучести обнаруживается тогда, когда атомы примесей имеют наиболее благоприятные возможности для взаимодействия с дислокациями. Вследствие этого представляется, что главная роль блокировки дислокаций атомами примесей в происхождении зуба текучести заключается в определении количества подвижных дислокаций. Кро-
Твердые растворы
139
ме того, для теории не столь важен действительный механизм блокировки, и закрепление дислокаций частицами выделении также может приводить к появлению зуба текучести (гл. 7). 2?oo
Коттрел [4] предположил, что предел текучести является неким z^00 типом пластической нестабильности, которая проявляется обычно только тогда, когда скорость упрочнения в области критической деформации мала. Это объясняет, почему предел текучести легче обнаружить в гранецентрирован- ^ ^00 ных кубических монокристаллах, ^ чем в поликристаллах, поскольку іяоо монокристаллы имеют первую стадию на кривой напряжение — деформация, где деформационное упрочнение мало. G другой стороны, в поликристаллах вторая стадия упрочнения появляется на самых начальных этапах деформации, так что предел текучести оказывается завуалированным, за исключением материалов с относительно высокой концентрацией растворенного вещества. Коттрел определил три условия для возникновения предела текучести.
1. Начальная плотность дис-
2200 2000 J800 WOO
ЮОО 800 600 400 200
0,5 % Удлинение
Фиг. 6.7. Кривые напряжение — деформация, рассчитанные в предположении различной зависимости скорости дислокаций от напряжения [59].
локаций равна нулю. В этом случае мы имеем совершенный кристалл и течение начнется при очень высоких напряжениях (близких к теоретической прочности), необходимых для зарождения дислокаций в кристалле. Затем напряжение резко падает до низкого значения, которое требуется для движения новых дислокаций через кристалл. Подобное поведение иногда наблюдается в нитевидных металлических кристаллах; пример такого поведения показан на фиг. 6.8 для нитевидного кристалла меди [18].
