Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
Существует несколько других способов объяснения влияния размера зерен на предел текучести; было обнаружено, что значение ку для железа не чувствительно не только к температуре, но также к химическому составу и к термообработке. Было предложено [39] считать ку мерой напряжения, необходимого для образования дислокационных петель на границах зерен. Поэтому значительному влиянию температуры на предел текучести необходимо искать другое объяснение. Приведенные выше результаты экспериментов показывают, что это влияние, по-видимому, является результатом сильной зависимости сил Пайерлса от температуры, причем эта зависимость должна иметь одинаковый характер как для монокристаллов, так и для поликристаллических агрегатов.
§ 8. Деформация ноликриеталличееких твердых растворов
Мы рассмотрели важнейшие факторы, определяющие упрочнение монокристаллов твердых растворов, поэтому остается установить, применим ли этот анализ в случае поликристаллических агрегатов. Многочисленные эксперименты показали, что растворенные примеси, оказывающие наиболее сильное влияние на постоянную решетки основного металла, наиболее сильно влияют и на прочность. Например, Фрай и Юм-Розери [40] исследовали упрочнение поликристаллического серебра в результате добавки различных растворимых компонентов и обнаружили приблизительно линейную зависимость между твердостью и квадратом изменения постоянной решетки.
Деформация поликристаллических агрегатов
215
Работа Френча и Хиббарда [41] показала, что изменение предела текучести на 1 ат. % растворенной примеси линейно возрастает с увеличением постоянной решетки также на 1 ат. % растворенной примеси. Согласно данным Ал лена, Скофилда и Тэйта [42], по-видимому, имеет значение также относительная валентность атомов растворителя и растворенного вещества; эти авторы обнаружили, что твердые растворы меди с цинком, галлием, германием и мышьяком имеют почти тождественные кривые напряжение — деформация (фиг. 9.19), если отношение числа электронов к числу атомов е/а одинаково, тогда как атомная концентрация существенно различна.
Дорн и др. [43] сделали попытку оценить совместное влияние различия атомных размеров и валентностей путем введения эмпирического параметра,
38,75л--.
31,00-
15J50-
7.75
?
4P
Ck#> А
8,78 am. X Zn 4,26 am. X Ga 2.35 am. XGe 2JZ am. X As
1 1 1_I_¦ ¦ і
о at аг OjS Q4
Дєдюрмация
Фиг. 9.19. Кривые напряжение — деформация четырех твердых растворов на основе меди с одним н тем же отношением е/а (;? 1,082) [42].
с помощью которого им удалось расположить точки, соответствующие ряду алюминиевых сплавов, на одной кривой. Хиббард [44] также пришел к выводу, что важными факторами являются валентность и отношение размеров атомов. Для ряда сплавов на основе меди, имеющих одинаковую постоянную решетки, были получены сильно различающиеся кривые напряжение — деформация, но сходство было ближе, если деформировали сплавы с одинаковым отношением е/а.
Эйнсли и др. [45] приготовили серию сплавов на основе меди с одинаковым пределом текучести и тоже иашли, что зависимость его от постоянной решетки весьма слаба; при этом значения е/а были в большинстве случаев одинаковыми, что подтверждает наблюдения Аллена, Скофилда и Тэйта.
Позднее Флейшер [46] рассчитал влияние изменения модуля сдвига в области, занятой атомами растворенного вещества; в результате ему удалось объяснить упрочнение сплавов на основе меди совместным влиянием размера атомов и изменения модуля сдвига (гл. 6). Фактор электронной концентрации, фигурировавший в ранних работах, был заменен фактором изменення модуля сдвига; при этом интересно отметить, что степень измене-
216
Глава 9
ния модуля с изменением атомной концентрации растворенного элемента тем больше, чем больше валентность последнего (фиг. 9.20).
Влияние возрастания концентрации данной растворимой примеси состоит в смещении всей кривой напряжение — деформация вверх, так что кривые остаются почти параллельными друг другу во многих системах; однако имеются и некоторые отклонения от этой закономерности. Сравнение следует производить при температурах, при которых преобладает вторая стадия упрочнения и, таким образом, какое-либо влияние энергии дефекта упаковки на переход к третьей стадии сводится к минимуму.
/,05
/,да
з со"
%0,95
090
0?5
Концентрация растворенного компонента ,ат.%
Фиг, 9.20. Зависимость модуля сдвига сплавов на основе меди от концентрации растворенного компонента [46].
Баллен и Хатчисон 147] исследовали поликристаллические твердые растворы кремния, алюминия, цинка и сурьмы в меди; во всех случаях кривые, соответствующие разным концентрациям растворенной примеси, были практически параллельны друг другу при температуре 77 К. Упрочнение в результате растворения примесей было представлено в виде полного сопротивления в форме / (1 + є), ГДЄ / — коэффициент полного сопротивления, пропорциональный корню квадратному из концентрации растворенной примеси и представляющий собой разность (асплава — сгметалла) при малых деформациях, а є — деформация при растяжении. Такой подход подчеркивает тот факт, что упрочнение можно представить как механическое полное сопротивление или трение, накладывающееся на кривую упрочнения чистой меди, что, однако, не раскрывает механизм явления.
