Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
Стрелками обозначено окончание распространения деформации Людерса; пунктирная линия — кривая прерывистого течения.
Другим фактором, действующим в направлении полного устранения третьей стадии упрочнения, является наступление двойного скольжения. В отличие от чистых металлов в твердых растворах наблюдается явление «перескока» симметричной границы стандартного треугольника, которое заключается в том, что во нремя деформации ориентировка оси образца, поворачиваясь, довольно далеко заходит за симметричную границу [001] — [111], прежде чем начинается скольжение по вторичной системе. Это явление обычно сильнее выражено в твердых растворах с низкой энергией дефекта упаковки, поскольку наличие широко растянутых дислокаций в первичной системе скольжения затрудняет движение дислокаций по вторичным системам. Другое объяснение основано на упрочнении во вторичной системе скольжения (латентное упрочнение), т. е. рассматривает повышение критического напряжения для вторичного скольжения благодаря действию различных механизмов, например вследствие возникновения дислокационных скоплений в первичной системе. Наступление двойного скольжения, как правило, вызывает резкий переход к горизонтальному участку на кривой напряжение — деформация, который часто связан с распространением двойного скольжения через кристалл по типу фронта деформации Людерса.
Еще одной особенностью кривых напряжение — деформация кристаллов сплавов, испытываемых при повышенных температурах, является наличие мелких зубцов (пилообразная форма кривой). Это явление подобно эффекту Портевена — Ле-Шателье, наблюдаемому в малоуглеродистой стали и
Твердые растворы
151
некоторых поликристаллических сплавах алюминия при повышенных температурах. Как и в стали, зубцы на кривой исчезают, если температура деформации достаточно высока. Указанное явление, несомненно, связано с диффузией атомов растворенного вещества к скользящим дислокациям, и. вероятно, отому процессу способствуют вакансии, образующиеся во время деформации, которые соединяются с атомами примесп.
4-. Дислокации и твердых раствори*
Измерения па дислокационных узлах в сплавах 1) указывают на то, что энергия дефекта упаковки металла у понижается многими элементами в твердом растворе. Kcли энергию дефекта упаковки твердого раствора откладывать в зависимости от средней концентрации валентных электронов на атом,
Ф и г. П.21. Сплан серебра с І0 ат.?« галлпя, деформированный на 5°6 при комнатной температуре (а), и сила» серебра с 17 ат.% галлия, деформнровапный на 5% при комнатной температуре (6) (электронные микрофотографии, х 50 OUO) (Хатчисон).
то вначале кривая резко падает [01 (фиг. G.Ii), а и б). Следовательно, при той же атомной концентрации растворенные вещества с высокой валентностью оказывают большее влияние на у, чем вещества с низком валентностью. 1? концентрированных твердых растворах меди и серебра с металлами высокой валентности, такими, как алюминии, галлий пли германии, :> нор гни дефекта упаковки составляет 1—Г» зрг/ом* Тем не .менее металлы с низ-
кой валентностью, например цинк, также оказывают заметное влияние па величину энергии дефекта упаковки (фиг. 6), и поскольку они часто
образуют обширную по концентрации область твердых растворов, низкие апачеппя у н этом случае могут быть достигнуты при большой копнет ранни растворенного вещества. Следовательно, с увеличенном концентрации растворенного вещества в твердом растворе дислокации становятся более широко расщепленными.
IJa фиг. 0.1М, а и о показано влияние увеличения концентрации галлии и серебре на вид л истока кии |ГИ|. При концентрации Ю ат. % галлия
1j Измерения приводятся па алектроняо-мнкроскопнческих изображениях дислокационных сеток при просиечшцишп тонких фолы* сплавов.-- Прим. персе.
152
Глава 6
(6,7 вес.%) расщепление некоторых дислокаций едва различимо, но при повышении концентрации до 17 ат.% (11,7 вес.%) расщепление столь велико, что на образцах тонких фольг в электронном микроскопе видны длинные полосы дефектов упаковки. Такие микрофотографии показывают, что при малых деформациях дислокации распределены по вполне определенным полосам скольжения (они копланарны) и что тенденция к образованию субграниц или плотных дислокационных сеток, как, например, в алюминии, мала.
Хови [5] исследовал постепенное изменение дислокационной картины в типичной серии сплавов меди с алюминием. Он обнаружил, что на стадии легкого скольжения с увеличением содержания алюминия возрастает склонность к выстраиванию дислокаций по плоскостям скольжения. Кроме того, отмечена явная тенденция к образованию диполей, которые состоят из пар положительных и отрицательных дислокаций. Подобная структура наблюдалась также Мадером [5] на первой стадии упрочнения монокристаллов сплавов никель — кобальт. Типичные примеры структуры в деформированном кристалле твердого раствора Cu — In можно видеть на фиг. 3.19.
Мадер и др. [4] применили методику тонких срезов, параллельных действующей плоскости скольжения, для исследования расположения дислокаций в монокристаллах сплава никель — кобальт. При использовании темно-польного метода электронно-микроскопической съемки им удалось показать, что большая часть наблюдаемых дислокаций принадлежит к первичной системе скольжения. На второй стадии кривой упрочнения наблюдались длинные прямые дислокации, которые лежали вдоль направления пересечения первичной плоскости скольжения с сопряженной плоскостью. Авторы работы полагали, что по крайней мере часть этих дислокаций является барьерами Ломер — Коттрела, которые, согласно теории упрочнения Зеге-ра, должны образовываться на второй стадии. На этой стадии деформации распределение дислокаций менее закономерно, чем на первой стадии, и становится все более неупорядоченным при увеличении степени деформации. Диполей становится меньше, но плотность вытянутых дислокационных петель возрастает. Влияние энергии дефекта упаковки видно при сравнении кристаллов чистого никеля (большое значение у) с кристаллами, содержащими 67% кобальта (сравнительно малое значение у). В кристалле сплава дислокации преимущественно прямые, тогда как в чистом никеле они более искривлены, как и следовало ожидать, поскольку в последнем случае поперечное скольжение осуществляется легче.
