Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
Третья стадия в кристаллах сплавов имеет характеристики, аналогичные таким же характеристикам в чистых металлах. Полосы скольжения широкие и короткие и связаны друг с другом поперечным скольжением. Более низкая энергия дефекта упаковки сплавов обусловливает то, что напряжения, при которых наблюдается данное явление, существенно выше, чем в чистых металлах. Однако поперечное скольжение может порождаться на второй стадии другим механизмом, при котором скопление дислокаций в первичной плоскости скольжения приводит к активации ближайших источников на плоскостях поперечного скольжения. Поскольку дислокации зарождаются на плоскостях поперечного скольжения, сжатия растянутых дислокаций не требуется и процесс может осуществляться в отсутствие термической активации. Подобный тип поперечного скольжения свойствен кристаллам а-латуни на второй стадии деформации [41].
§ 5. Деформация упорядоченных твердых растворов
В твердых растворах замещения, состоящих из атомов двух сортов, последние обычно располагаются в узлах решетки случайным образом, образуя неупорядоченный твердый раствор [5]. Однако ряд твердых растворов, особенно близких по составу к стехиометрическому, таких, как AB1 A2B
Твердые растворы
153
и т. д., претерпевает ниже определенной критической температуры Ткр структурную перестройку, или упорядочение с образованием сверхрешетки. В упорядоченном состоянии оба сорта атомов располагаются друг относительно друга закономерно, составляя сверхрешетку. Например, в упорядоченном растворе CuZn, решетка которого является объемнонентрированным кубом, атомы цинка находятся в центрах элементарных ячеек, а в сплаве Cu3Au атомы меди занимают положения в центрах граней гранецентриро-ванной кубической решетки, тогда как атомы золота располагаются в вершинах куба.
Если разупорядоченные твердые растворы пластически деформируются таким образом, как это было описано выше, то в упорядоченных сплавах
фофофофофоф офофофофофо
ф о ф о_ф_о_ф_о_ф о ф о ф"ьо"ф~о~ф~о"іф о
фофофофоф офофофофо фофофофоф
Фиг. 6.22. Сверхдислокация в кубической упорядоченной структуре типа AB [62]. Пунктирной линией обозначена антифазная граница.
дислокации обладают некоторыми особыми свойствами. Эти свойства обусловлены тем фактом, что при движении обычной одиночной дислокации в кристаллах такого типа позади нее будет происходить разупорядочение поперек плоскости скольжения, которую называют антифазной границей. Келер и Зейтц [48] впервые показали, что энергетически более выгодно движение дислокаций парами или группами по антифазным границам, так чтобы полный вектор Бюргерса группы был равен периоду сверхрешетки в направлении скольжения. Такие сверхструктурные дислокации впервые наблюдались Марцинковским и др. [49] в сплаве Cu3Au при использовании просвечивающей электронной микроскопии тонких фольг, а затем в ряде других упорядоченных сплавов [5, 50]. Такие дислокации часто имеют характерный вид: они расположены парами с малым расстоянием между ними, порядка 100—200 А. Структура подобной сверхструктурной дислокации в упорядоченном твердом растворе типа AB показана на фиг. 6.22, где изображена пара дислокаций с антифазной границей между ними. Ширина антифазной границы устанавливается в результате равновесия между силами упругого отталкивания двух дислокаций (одного знака) и энергией антифазной границы (или дефекта упорядочения). Здесь имеется близкая аналогия с расщеплением дислокаций в плотно упакованных решетках, таких, как гране-центрир о ванная кубическая.
Давно известно [51], что имеется заметное различие между кривыми напряжение — деформация упорядоченных и неупорядоченных кристаллов одного сплава. Например, разупорядоченный кристалл сплава Cu3Au имеет высокие критические напряжения сдвига, длинный участок первой стадии упрочнения, и для него наблюдается явление «перескока» ориентировки оси кристалла через границу [001] — [111] стандартного стереографического треугольника.
154
Глава 6
В противоположность этому высокоупорядоченный кристалл того же сплава более схож по поведению с чистым металлом, имеющим низкую энергию дефекта упаковки; вторая стадия упрочнения хорошо развита, и переход к третьей стадии происходит при высоких напряжениях. В упорядоченном сплаве, содержащем сверхструктурные дислокации, поперечное скольжение так же затруднено, как в чистом металле с низкой энергией дефекта упаковки, поскольку в обоих случаях должно произойти слияние частичных дислокаций, чтобы скользящая дислокация могла двигаться в плоскости поперечного скольжения.
Наличие упорядочения играет важную роль в определении поведения при деформации многих интерметаллических соединений, пластические свойства которых часто существенно зависят от температуры. Вестбрук опубликовал по этому вопросу подробные обзоры [52, 53].
§ в. Теории упрочнения при образовании твердого раствора
Имеется несколько теорий упрочнения при образовании твердого раствора, которые условно можно разделить на две группы [6]. К первой группе относятся теории, основанные на различных моделях блокировки дислокаций, в которых дислокации рассматриваются в покое, тогда как другая группа теорий оперирует силами трения, обусловленными сопротивлением атомов растворенных веществ движению дислокаций. Ряд различных механизмов блокировки дислокаций рассмотрен выше в данной главе, поэтому мы остановимся кратко лишь на двух теориях этой группы, выдвинутых Коттрелом и Сузуки [9, 46].
