Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Надыкто Б.А. -> "Плутоний Фундаментальные проблемы Том 2" -> 47

Плутоний Фундаментальные проблемы Том 2 - Надыкто Б.А.

Надыкто Б.А., Темофеева Л.Ф. Плутоний Фундаментальные проблемы Том 2 — Саров, 2003. — 212 c.
Скачать (прямая ссылка): plutoniyfundamentalnieproblemit22003.djvu
Предыдущая << 1 .. 41 42 43 44 45 46 < 47 > 48 49 50 51 52 53 .. 159 >> Следующая


Каждый механизм перемещения дефектов на атомном уровне может быть описан различными видами зависимости скорости деформации от уровня напряжения, температуры и структуры вещества в данный момент времени (включая плотность дислокаций и другие микро-структурные свойства, а также свойства материалов). Параметры в кинетических уравнениях определяются из экспериментов, таких как испытания на растяжение при постоянной скорости деформации, пример которых приведен на рис. 1. Другим распространенным экспериментом является испытание на ползучесть, при котором материалы находятся при постоянной нагрузке, а изменение длины образца измеряется в зависимости от времени.

На основании модельных уравнений и результатов измерения скоростей деформации Фрост и Эшби разработали карты механизмов деформации для металлов, керамик и некоторых минералов с указанием областей напряжения и температуры, в которых преобладает каждый механизм деформации. (Карта для чистого алюминия показана на рис. 7, а преобладающие механизмы деформации при низких и высоких гомо-

логических температурах соответственно на рис. 8 и 9.) Карты иллюстрируют стадию установившейся ползучести в широком диапазоне уровней напряжений и температур. На них показаны расчетные контуры постоянной скорости деформации при соответствующем наложении всех действующих механизмов деформации в условиях данной температуры и напряжения.

Мы не располагаем достаточной экспериментальной информацией или теоретическими представлениями, чтобы построить такие карты для плутония и его сплавов. Мы представим лишь краткий обзор механизмов деформации, приводящих как к установившейся стадии, представленной на этих картах, так и к неустановившейся стадии, измеренной, например, при испытании на растяжение.

В самом верху карты на рис. 7 проведена горизонтальная линия, соответствующая идеальной, или теоретической, сдвиговой прочности. Выше этого уровня напряжений идеальный кристалл, или кристалл, в котором нет дефектов, больше не будет упругим и катастрофически разрушится. Теоретические значения прочности рассчитаны с использованием соответствующего межатомного потенциала. Некоторые оценки с использованием потенциала Ленарда-Джонса дают идеальные значения прочности металлов (при 0 К) в пределах от 0,05 до 0,1 от модуля сдвига (ji) - очень высокие уровни напряжений, которые, по существу, никогда не достигаются на практике.

При напряжениях ниже этого уровня в условиях низких гомологических температур (обычно T/TUJl< 1/3) преобладающим механизмом деформации является скольжение дислокаций. На атомном уровне движение дислокаций ограничивается внутренним периодическим сопротивлением, связанным с атомной структурой решетки (известным как напряжение Пайерлса), и дискретными препятствиями, такими как другие дислокации, примеси или включения и границы зерен (см. рис. 8). Мы уже обсуждали ограничение для скольжения дислокаций в поликристаллическом a-плутонии. С другой стороны, в гцк алюминии и 6-фазных сплавах плутония скольжение дислокаций проис-

348

Los Alamos Science Number 26 2000
Механические свойства плутония и его сплавов

Температура (°С)

Гомологическая температура

Рис. 7. Карта механизмов деформации для чистого алюминия

Карта механизмов деформации для чистого алюминия (с размером зерна 10 мкм) построена Фростом и Эшби (1982). Различные области течения (дислокационная ползучесть, неустановившаяся ползучесть, ползучесть по степенному закону и диффузионное течение) соответствуют механизмам, отраженным на рис. 8 и 9. Область динамической рекристаллизации раскрашена в крапинку. Тонкими черными линиями обозначена скорость сдвиговой деформации, ожидаемая в этих областях для данного уровня нормированного напряжения сдвига и гомологической температуры. Например, при TITnn = 0,4 и нормированном напряжении 3 ¦ 10~3 в процессе деформации алюминия будет происходить низкотемпературное разрушение в режиме ползучести со скоростью сдвиговой деформации у = 10-8/с. Заметим, что в области дислокационного скольжения зависимость от скорости очень небольшая. Например, при TITnn = 0,2 нормированное напряжение сдвига меняется лишь на ~ 25%, в то время как скорость сдвиговой деформации - на 13 порядков. Фрост и Эшби также показали, что дислокационное скольжение слабо зависит от размера зерна. Однако другие режимы деформаций

СИЛЬНО ЗавИСЯТ ОТ размера зерна. (Этот рисунок приводится с разрешения М. Ф. Эшби)

ходит легко, поскольку действуют 12 равноценных систем скольжения, все с чрезвычайно низким сопротивлением решетки при всех температурах. Поэтому эти материалы имеют низкую прочность и высокую пластичность. Кроме того, на карте стационарных состояний для алюминия (рис. 7) напряжение, необходимое для устойчивой деформации путем скольжения дислокаций, слабо зависит от температуры и скорости деформаций, опять же потому, что имеет-

ся много систем скольжения с низким сопротивлением решетки.

Однако в процессе неустановившей-ся деформации, такой как при испытании на растяжение при комнатной температуре, поведение этих металлов на атомном уровне очень сильно меняется. Вместо того, чтобы проявлять устойчивое скольжение, дислокации размножаются в процессе скольжения, создавая все возрастающее число препятствий пластическому течению и тем
Предыдущая << 1 .. 41 42 43 44 45 46 < 47 > 48 49 50 51 52 53 .. 159 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed