Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
напряжений, возникающая вследствие образования скоплений дислокаций у границ, обусловливает действие источников дислокаций в соседних зернах.
в
Фиг. 9.1. Изменение энергии границы зерна E в зависимости от угла разориентировки 0.
§ 3. Влияние гра шиї, зерен на прочность кристаллов
1. Бинристаллы
Чалмерс [8] провел систематическое исследование роли единичной меж-зеренной границы на специально выращенных бикристаллах олова с продольной границей, совпадающей с осью образца. Два кристалла, составляв
ю ZQ 30 40 50
Угол разориентировки ,град
60
70
во
Фиг. 9.2. Упрочнение бикристаллов алюминия в зависимости от угла
разориентировки [9].
шие образец, имели одинаковую ориентировку относительно оси образца, но угол между тетрагональными осями (осями с) кристаллов изменялся. Ока-
13-1235
194
Глава 9
залось, что предел упругости бикристаллов возрастает почти линейно с увеличением угла между тетрагональными осями образующих образец кристаллов, а экстраполяция этого угла до нуля приводит к значению предела упругости, характерному для монокристалла, Кларк и Чалмерс [91 провели аналогичное исследование бикристаллов алюминия, у которых межкристал-литная граница также была параллельна оси растяжения, причем оба кристалла имели общую плоскость {111}, расположенную под углом 45° к оси растяжения. Различие в ориентировке двух составляющих кристаллов было обусловлено их взаимным поворотом вокруг нормали к общей плоскости {111}. Эти авторы нашли, что с возрастанием угла разориентировки до 30° предел текучести увеличивается с 90 до 130 гс/мм2, а затем остается постоянным вплоть до максимального угла разориентировки (76°). Коэффициент деформационного упрочнения на ранних стадиях деформации постоянен, однако в дальнейшем наклон кривой упрочнения возрастает с увеличением угла разориентировки между кристаллами до 60°; при этом значении угла коэффициент упрочнения в 5 раз больше, чем для монокристалла (фиг. 9.2).
Гилман [10] исследовал деформацию бикристаллов цинка с общей границей, параллельной оси растяжения. Пока углы между плоскостью границы и главной плоскостью скольжения для обоих кристаллов совпадали, упрочнение было незначительным, однако когда ориентировки были изменены путем поворота кристаллов относительно оси растяжения, наклон кривых напряжение — деформация значительно увеличивался.
2. Деформация крупнозернистых агрегатов — различия в деформации
Хотя эксперименты с бикристаллами дают полезную информацию, необходимо также непосредственно изучать образцы, в которых распределение границ типично для поликристаллических агрегатов. Известен ряд исследований крупнозернистых агрегатов, при которых удалось изучить изменение деформации и деформационного упрочнения внутри отдельных зерен.
Уже давно известно, что пластическую деформацию отдельных зерен в агрегате никак нельзя считать однородной. Боас и Харгривс [11], взяв крупнозернистый технический алюминий, провели количественное исследование локальных значений деформации и упрочнения вдоль линий, параллельных оси растяжения и пересекающих ряд границ зерен. Они произвели измерение микротвердости алмазным индентором через определенные интервалы вдоль этих линий; при этом отпечатки индентора служили не только для установления твердости, но также в качестве масштабных отметок длины для определения локальных деформаций (фиг. 9.3). Затем образцы подвергали растяжению и снова измеряли расстояние между первоначальными отпечатками индентора. Таким путем было показано, что при общем удлинении 5% удлинение различных зерен изменяется от 2 до 14%. Было отмечено, что имеет место не только большая разница в величине деформации отдельных зерен, но и внутри зерен степень деформации существенно изменяется. Например, часто деформации вблизи границы и в центре зерна значительно различаются; если степень деформации соседнего зерна меньше, чем первого, то деформация первого зерна вблизи границы имеет тенденцию быть меньше, чем в центре. Если же, наоборот, соседнее зерно деформировано больше, то деформация первого зерна вблизи их общей границы обычно больше, чем в центре. Из этого можно сделать следующее важное заключение: деформация не прерывается при переходе через границу зерен, хотя в этой области может существовать резкий градиент ее значения.
Указанное обстоятельство более четко выявили Юри и Уэйн [12], которые наносили на полированную поверхность образца из крупнозернистого алюминия высокой чистоты решетку методом фотопечати с целью получить шаг 0,5 мм вместо использованного в работе Боаса и Харгривса расстояния
Деформация поликристаллических агрегатов
195
между отпечатками индентора 5—10 мм. Пользуясь такой более чувствительной методикой, они обнаружили, что величина удлинения может изменяться в 10 раз; в дополнение к этому указанные авторы часто наблюдали минимумы удлипения вблизи границ у зерен с меньшей степенью деформации при наличии значительной разницы между средними степенями деформации соседних зерен. Заметное ограничение деформации имеет место также в области границы в зерне с более высокой степенью деформации. Описанные результаты
