Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
Аналогичные систематические эксперименты были проведены на кристаллах магния, содержащих в небольших концентрациях алюминий, кадмий, индий, таллий и цинк [26]. Результаты, приведенные на фиг. 6.13, а, также-указывают на то, что для различных растворенных веществ изменение свойств колеблется в широких пределах. Влияние растворенных веществ на постоянную решетки магния представлено на фиг. 6.13, б. Эти результаты показывают, что, хотя относительное различие атомных размеров или эффект изменения постоянной решетки могут быть значительными, не только эти факторы нужно принимать во внимание. Так, например, хотя таллий очень мало меняет постоянную решетки магния, обусловленный им эффект упрочнения больше, чем при добавлении кадмия.
Уместно обратиться к экспериментам Энсли и др. [27], проведенным на поликристаллических бинарных твердых растворах на основе меди с одинаковым размером зерен и лишенных текстуры. В этой работе в качестве
wo
izo
I
40
<p Нелегированный магний • Магний - индий Л Магний - кадмий ш I ^Магний'-талий I а Магний- алюминий /щ ш Магний-цинк
Ij '* / ' Магний'-индий і Магний-цинк ( (Доу) 'Доу) •
-шш—-J-- / ?¦ rf
OA O?
Содержание добавки, am. %
а
OJZ
2 4 6 8
Содержание добпз!-:;:, ст. %
v
IO
г. 6.13. Упрочнение кристаллов твердых растворов на основе магния (а) [26] и влияние растворенных веществ на величину постоянной решетки магния (б) [60].
144
Глава 6
критерия упрочнения было принято отношение концентрации валентных электронов к концентрации атомов в сплаве е/а х); оказалось, что три сплава меди с алюминием, цинком и кремнием с близким отношением е/а имели одинаковый предел текучести. Однако этот критерий не оправдался для сплавов медь — олово, у которых при значительно меньших отношениях е/а, чем у других сплавов, были гораздо более высокие напряжения начала течения.
Очевидно, как относительные атомные размеры растворителя и растворенного вещества, так и их упругие характеристики, а также средняя концентрация валентных электронов на атом являются существенными переменными факторами, определяющими напряжения течения твердых растворов. Этот вопрос рассматривается в параграфе, посвященном теориям упрочнения при образовании твердых растворов (§ 6 данной главы).
2. Температурная зависимость ианряжепия твердых растворов
Имеются веские экспериментальные доказательства, указывающие на то, что изменения напряжения течения с температурой в кристаллах сплавов больше, чем в чистых металлах [281. Результаты различных исследований
о ЮО 200 зоо Ш SOO wo
Температура, H
Фиг. 6.14. Температурная зависимость напряжения т0 кристаллов меди и сплавов
медь — цинк [3].
на меди и сплавах медь — цинк приведены на фиг. 6.14, где видно, что температурная зависимость T0 растет с увеличением концентрации цинка [3]. Основной эффект наблюдается ниже 300 К.
Тщательный анализ результатов показывает, что возрастание температурной зависимости т0 заметно только при более высоких концентрациях легирующих элементов. Это подтверждается исследованиями на меди и ее разбавленных растворах с серебром и германием, в которых было обнаружено, что отношение напряжений T293 к/т§ок для меди и трех слабо легированных сплавов практически одинаково [281. Аналогичные результаты были получены для алюминия и медноалюминиевых сплавов с содержанием до 14 ат.% Al [291, для сплавов медь — германий и медь — галлий [30], твердых растворов никель — кобальт [31] и сплавов серебро — индий [551.
Было обнаружено, что температурная зависимость напряжений течения на ранних стадиях деформации (первая стадия упрочнения), определяемая методом изменения температуры на одном образце, аналогична температурной зависимости критического приведенного напряжения сдвига т0, найден-
*) Для валентностей металлов принимались обычные значения.
Тверділе растворы,
145
ной для группы кристаллов [30]. Этот результат указывает на то, что основной вклад в напряжение T0 дает сила трения движущихся дислокаций, а не напряжение, необходимое для отрыва дислокаций от атмосфер атомов растворенного вещества.
3. Кривые напряжение—деформация для кристаллов твердых растворов
Предел текучести. При испытаниях на растяжение кристаллов большинства сплавов переход от упругой к пластической деформации совершается резко, если соблюдены соответствующие меры предосторожности. Часто
......
О О/і 0^1 Сдвиговая деформация е, %
Фиг. 6.15. Кривые напряжение — деформация кристаллов меди и сплавов медь — цинк при комнатной температуре [32].
1 — первое нагружение; 2 .— повторное нагружение !непосредственно вслед за первым; 3 — после
выдержки при 2UO0 С в течение 2 час.
наблюдается зуб текучести, за которым при благоприятных условиях следует растянутый нижний предел или площадка текучести. Для поликристаллических сталей площадка текучести отвечает области, в которой течение распространяется вдоль образца при одинаковом макроскопическом напряжении; движущийся фронт деформации, или полоса Людерса, обусловливает появление поверхностного рельефа. Подобное поведение имеет место в монокристаллах твердых растворов, когда концентрация растворенного вещества достаточно высока.
