Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
Фиг. 7.6. Кривые напряжения сдвига — сдвиговая деформация кристаллов меди с различной объемной долей частиц SiO3 диаметром около 900 A [18],
і — чистая медь; 2 — медь окисленная, а затем раскисленная, / = 0: 3 — / = 0,33-10-3; 4 — і —
= 0,66-10-2; S — / = ЫО-г.
168
Глава 7
§ 8* Влияние степени дисперсности частиц на напряжение
течения
Мы рассмотрели теории Орована и Анселла и Ленела, которые позволяют выразить напряжение течения дисперсионно твердеющего кристалла через расстояние между частицами и объемную долю дисперсной фазы. Теперь мы приведем результаты некоторых систематических экспериментов, которые могут быть использованы для проверки правильности этих теорий.
Эшби [15] исследовал зависимость напряжения течения внутренне окисленных монокристаллов меди с кремнием, алюминием и бериллием. Он определил средний радиус частиц г электронно-микроскопическим методом (частицы SiO2 имеют сферическую форму, но форма частиц BeO и Al3O3 иная),, затем, зная объемную долю окисла /, иашел среднее расстояние Л между частицами из соотношения
Далее он использовал точную форму соотношения Орована, которое учитывает влияние радиуса частиц г на расстояние между частицами Л. Если тв — напряжение течения матрицы без выделений и величина ф постоянная, то
Эшби рассчитал напряжение течения для исследованных им дисперсионно упрочняющихся сплавов при 77 и 293 К и получил результаты, представленные в табл. 7.1.
Таблица 7J
Измеренные и рассчитанные значения напряжений течения кристаллов внутренне о ей елейных медных сплавов [15]
Сплав, вес.% Объемная доля окисла Радиус частиц г, А Расстояние между частицами Л, А Напряжение течения то, 108 дин/см2
77 К 293 К
изйер. рассч. измер. рассч.
0,3 Si 0,25 Al 0,34 Be 0,026 0,011 0,028 485 100 76 3000 900 450 3,4 8,0 15,7 3,3 11,2 20,7 2,5 6,4 11,2 3,8 10,5 19,4
Наилучшее согласие было получено для кристаллов, содержащих сферические частицы SiO2; расхождения увеличивались при более высокой температуре, когда дислокации обладают большей способностью к уходу из первоначальных плоскостей скольжения путем поперечного скольжения или переползания.
Другая проверка соотношения Орована была выполнена Дью-Хьюзом и Робертсоном [13], которые определили критические приведенные напряжения сдвига кристаллов сплавов алюминий — медь с содержанием меди от 1,3 до 2,1 ат.%, перестаренных до различной степени дисперсности находящихся в равновесном состоянии некогереитиых выделений 9-фазы CuAl2. Они установили, что зависимость напряжения сдвига от величины, обратной среднему расстоянию между частицами, А"1 представляет собой прямую линию: такая зависимость предсказывается упрощенным соотношением Орована (фиг. 7.7). Кроме того, зависимость напряжения сдвига от логарифмического члена в соотношении Орована (7.14) оказывается также прямолинейной с наклоном, совпадающим с теоретическим с точностью до коэффициента 2.
Деформация кристаллов, содержащих вторую фазу
169-
Оригинальная двухфазная система была изготовлена Мейклджоном и Шкода [16], которые диспергировали очень малые сферические частицы железа в ртутной матрице, испытываемой в твердом состоянии при —60° С.
І I
ii
Il
s
18
U6 ГА
иг Ко
0,8 0,6
OA о,г
ершание С д Ub о /,7 ? 2,1 и в а/ ? о
?
Д D D a S о
і О и о
, P О - О
О А
О / 2 3 4 5 6
Величина .обратная расстоянию меягду частицами, А~\ Ю3ш~'
Фиг. 7.7. Соотношение между"напряжением t0 кристаллов сплава алюминий — медь и величиной, обратной расстоянию между частицами [13].
Эти авторы установили, что для размеров частиц, лежащих в области 50— 800 А, пригодно соотношение Анселла и Ленела (7.13); однако недавно Эшби [15] поставил под сомнение его справедливость.
§ 9« Влияние температуры на процесс деформации состаренных кристаллов сплавов
Установлено, что слегка состаренные кристаллы сплава алюминия с 2 ат.% меди, содержащие зоны Гинье — Престона первого типа, обнаруживают заметную температурную зависимость напряжения течения, в то-время как напряжения течения кристаллов, состаренных на максимум прочности, почти совершенно не зависят от температуры [11]. Берн и др. [12] исследовали температурную зависимость критического приведенного напряжения сдвига кристаллов сплава Al — 1,7 ат.% Cu в широкой области температур от 4 до 400 К. Их исследования показали, что температурная зависимость напряжения t0 кристаллов, содержащих зоны Гинье — Престона первого и иторого типов, значительно больше, чем кристаллов с 9'-фа-зой, и еще больше, чем кристаллов с 9-фазой (фиг. 7.8). Аналогично кристаллы сплава Al — 6% Ag и Al — 5% Zn, состаренные до образования зон Гинье — Престона, обнаруживают подобную температурную зависимость критического приведенного напряжения сдвига [17]. Интересно отметить, что состаренные кристаллы, подвергнутые операции возврата в прежнее состояние, т. е. краткой термообработке при более высокой температуре после низкотемпературного старения, которая приводит к некоторому уменьшению размера зон, обнаруживают наибольшую температурную зависимость напряжения t0.
