Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
2. Начальная плотность дислокаций больше нуля, а количество подвижных дислокаций N равно нулю. Дислокации присутствуют, но заблокированы примесями. В этом случае зуб текучести может иметь место в результате либо разблокировки дислокаций (слабое закрепление), либо образования новых дислокаций (сильное закрепление).
3. N > 0 и напряжение возрастает с увеличением скорости дислокаций V. В этом случае подвижные дислокации уже существуют и предел текучести
появляется в результате их размножения. Такой тип течения часто наблюдается у неметаллических кристаллов.
Ю
2 4 6 Удлинение, %
Фиг. 6.8. Зуб текучести при испытании нитевидного кристалла меди [18J.
140
Глава 6
§ 4. Деформация нристаллов твердых растворов 1. Критическое ианряжение сдвига твердых растворов
Все элементы, находящиеся в твердом растворе, повышают критическое напряжение сдвига при скольжении относительно значения, свойственного чистому металлу. Однако надежных данных, подтверждающих это утверждение, мало отчасти вследствие определенных экспериментальных трудностей, таких, как появление сегрегации во время роста кристаллов, или связанных с проблемой точного измерения критического напряжения сдвига при наличии зуба текучести.
Классическая работа Голера и Закса [19] на твердых а-растворах медь — цинк показала, что критическое приведенное напряжение сдвига T0 почти
0,6 і-1
OA
0,2
? 20 40 60 80 WO
Au Содержание Aq, am. %
а
О 20 40 60 80 !0O
Cu Содержание Nl, am. X
O
Фиг. 6.9. Критическое напряжение сдвига кристаллов твердых растворов.
о. — сплавы Au — Ag [21]; б — сплавы Cu — Ni [20].
линейно возрастает при малых концентрациях цинка, но при более высоких концентрациях происходит отклонение от линейного хода зависимости. Освальд [20], который исследовал полную область твердых растворов медь — никель, показал, что кривая напряжения т0 в зависимости от содержания никеля имеет максимум при 60 ат.% никеля (фиг. 6.9,6). Аналогичные результаты получили Закс и Вертс [21] (фиг. 6.9, а), исследовавшие твердые растворы серебро — золото во всей области составов, которые нашли четко выраженный максимум при 50 ат.%, соответствующий напряжении) 500 гс/мм2, что на порядок выше, чем критические напряжения сдвига чистых компонентов данных сплавов.
Эксперименты с более разбавленными растворами показали, что добавки оказывают особенно заметный эффект при малых концентрациях; например Гринланд [22] установил, что концентрация 10~4 серебра в ртути повышает критические напряжения сдвига в 5 раз при испытании кристаллов при —50° С. Первые систематические исследования разбавленных твердых рас-
Твердые растворы,
141
творов меди с сурьмой, германием, золотом, индием, марганцем, никелем, кремнием и оловом были проведены Линде и др. [23, 24]. Монокристаллы сплавов были приготовлены с концентрациями растворенных веществ в основном до 1 ат.%, и критические напряжения сдвига определялись при комнатной температуре (фиг. 6.10). Кривые зависимости напряжения T0 от состава в этом интервале были линейными, но наклон кривых существенно изменялся для различных регирующих элементов. Наименьшее влияние на напряжение
Ф и г. 6.10. Зависимость т0 для кристаллов разбавленных твердых растворов меди от содержания растворенного вещества [23].
течения оказывали добавки никеля и кремния, размеры атомов которых близки к размеру атомов меди, тогда как сурьма, индий и олово, имеющие существенно большие атомные радиусы, давали значительно больший эффект. Роль относительного размера атомов растворителя и растворенного вещества видна более четко на графике зависимости логарифма отношения приращения напряжения т0 к приращению концентрации dx0/dc от логарифма разности гольдшмидтовских атомных диаметров х) растворителя и растворенного вещества AD (фиг. 6.11). Можно также строить график зависимости отношения dx0/dc от величины
а ас
1J Атомные диаметры, определяемые по межатомным расстояниям в кристаллах Элементов (плотно упакованная структура).
142
Глава 6
где а —постоянная решетки. В каждом случае для разбавленных растворов получается линейный график, который описывается соотношением типа
^Г = КЪп> (6.13>
где п 7& 2.
Флейшер [25], исследовавший упрочнение сплавов на основе меди, учитывал влияние как размерного фактора, так и различия модулей упругости
%5
Am
от Ag* Si / о *
IP
«5
2ft
70
0.2
Sn,
I ^ па
Щ 28 St
Pt о, f
¦7 і
OA
0,8
1.6
5.Z
Фиг. QAt. Соотношение между упрочнением твердых растворов и искажением решетки в сплавах на основе меди.
AD — разность атомных диаметров растворителя и растворенного вещества.
Фиг. 6.12. Зависимость упрочнения твердых растворов от величины комбинированного параметра рассогласования [25].
растворителя и растворенного вещества. Результаты представлены на фиг. 6.12 в зависимости от комбинированного параметра рассогласования es, который определяется как
в. = (еЬ - Зеь), (6.14>
где єь — параметр, учитывающий различие атомных размеров, иєі — параметр, учитывающий различие модулей упругости. Выражение (6.14) применимо для винтовых дислокаций. Эти результаты демонстрируют важность учета как атомных размеров, так и модуля сдвига для оценки упрочнения растворов. Флейшер пришел к выводу, что оба эффекта являются существенными, но их вклад в возрастание прочности сплава различен в зависимости от растворенного металла.
