Плутоний Фундаментальные проблемы Том 2 - Надыкто Б.А.
Скачать (прямая ссылка):
Атомы Октаэдрические металла поры
Плоскости скольжения и направления скольжения
металла поры
310
Los Alamos Science Number 26 2000
Плутоний и его сплавы
Скольжение появляется при достижении в одной из плотноупакованных систем скольжения (комбинация плоскости и направления скольжения) критического разрешенного напряжения сдвига (напряжение, при котором начинается движение дислокаций и возникает пластическое течение). Чем больше число кристаллографически одинаковых систем скольжения, тем легче достичь критической величины разрешенного напряжения сдвига в одной из систем. Гцк структура имеет 4 одинаковые плотноупакованные плоскости - октаэдрические плоскости или плоскости с индексами Миллера {111}-и в каждой из этих плоскостей имеется по 3 одинаковых плотноупакованных направления (диагонали граней или направления <110>) при общем числе систем скольжения, равном 12. Такой резерв систем скольжения обеспечивает характерную высокую пластичность (или ковкость) гцк металлов. С другой стороны, в гпу структурах основание является единственной плотноупакованной плоскостью. Она имеет три плотноупакованных направления (те же, что и в гцк решетке) и, следовательно, три одинаковые системы скольжения.
Однако в некоторых гпу монокристаллах с правильной ориентировкой (например, в магнии) может еще проявляться большое число систем скольжения. Кроме того, при повышенных напряжениях или температурах
могут активизироваться и другие системы скольжения. К тому же в тех металлах с гпу структурой, где скольжение затруднено, может появиться совершенно другой механизм деформации - двойникование.
Еще одно серьезное осложнение в металлах с гпу структурой состоит в том, что структура является плотноупакованной только в том случае, если отношение da равно 1,633, идеальной величине для сферических атомов. Большинство же металлов с гпу структурой отклоняются от этого значения, и это указывает на то, что атомы не имеют идеальную сферическую форму. Пластичность большинства поли-кристаллических металлов с гпу структурой ограничена в силу их неспособности задействовать одновременно достаточное количество систем множественного скольжения.
В оцк структуре нет плотноупакованных плоскостей, аналогичных плоскостям {111} в гцк структурах. Наиболее плотноупакованными являются шесть плоскостей {110}, имеющих по два плотноупакованных направления <111 >, вдоль которых жесткие сферы должны соприкасаться. В большинстве оцк кристаллов скольжение происходит почти по любой плоскости, в которой имеются плотноупакованные направления. Плоскости скольжения {112} являются наиболее
(в) оцк
Пространственная решетка
я rV \
\ /
\ /У
"Ж
к*
Общая плоскость скольжения {110}
Направления скольжения <111 >
V—^
N >' I і I ¦ Л 1 f І І І • ь І ¦1 І І І k І І.'- t І І І W І І ¦ і і і I j і
іМ г
распространенными в оцк кристаллах при атмосферном давлении. При низких температурах плоскости {110} являются преобладающими. На практике наблюдается, что правило, в соответствии с которым во всех структурах скольжение происходит по плотноупакованным направлениям, почти никогда не нарушается, в то время как правило, что плоскость должна быть плотноупакованной, является менее жестким. Характер скольжения по многим плоскостям в оцк кристаллах решительным образом отличается от скольжения в гцк и гпу структурах. Еще одна особенность оцк кристаллов заключается в том, что при сдвиге в плоскости {110} в направлении <110> они, по существу, являются неустойчивыми. Такая неустойчивость играет важную роль в сжатии большинства оцк решеток и превращении в плотноупакованные структуры при мартен-ситных фазовых превращениях.
Междоузлия в решетках. Размер, форма и расположение междоузлий (или пустот) в различных решетках определяют, насколько легко чужеродные атомы могут занимать положения в междоузлиях. В плотноупакованных структурах (а) и (б) имеется два типа пор - октаэдрические и тетраэдрические (в этих двух решетках поры расположены по-разному). Октаэдрические пустоты вмещают сферу с максимальным радиусом, равным 0,41 г (где г - радиус сферы плотноупакованного атома), а в тетраэдрические пустоты помещается сфера с радиусом 0,225г. В оцк структуре
(в) междоузлия имеют меньшие размеры, несмотря на то, что эта структура считается более открытой. Тетраэдрические пустоты вмещают сферы радиусом 0,291 г, а октаэдрические - сферы радиусом 0,154г. Тем не менее важна также и форма междоузлий. Например, для атома углерода (г = 0,8 А) в оцк железе предпочтительными являются октаэдрические поры с меньшим диаметром (0,19 А), а не тетраэдрические поры размером 0,36 А, так как из-за различной формы и расположения междоузлий атом углерода может занять тетраэдрическую пору между 4 атомами железа и только между 2 атомами железа в октаэдрической поре.
Number 26 2000 Los Alamos Science
311
Плутоний и его сплавы
Таблица II. Зависимость некоторых металлургических процессов от температуры
Процесс Интервал температур
