Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
8диф:
32Ь*Ра
nd*kT
л d‘kT
exp
hT
(И)
Здесь Ь — межатомное расстояние, d — линейный размер элементов структуры (в частности, зёрен), D и Qck — коэф. н энергия активации объёмной самодиффузии. Если процесс диффузии осуществляется гл. обр. по границам зёрен и зёрна мелкие, а темп-ры ниже пред-плав ильных, но более 0,5 Т, то диффузионная П. м., наз. ползучестью Кобла, определяется диффузией по границам зёрен:
ISOVa
8 =
d*kT
ю/?Гр,
(12)
где V — атомный объём, ю — эфф. ширина границы, по к-рой идёт диффузия. Диффузионная П. м.— осн. механизм, к-рым осуществляется спекание дисперсных порошков. Этот вид П. м. является аккомодац. механизмом снижения локальных концентраций напряжений, возникающих при ползучести.
О ОД 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,0 0,9 Г/Гм
ложению винтовых дислокаций соответствует сетка пересекающихся дислокаций {граница кручения). Для образования таких конфигураций дислокаций необходимо не только их скольжение, но и переползание, т. е. диффузия. Поэтому П. протекает (после небольшой пластич. деформации) лишь при достаточно высокой темп-ре. Ho скорость переползания зависит ие только от скорости притока точечных дефектов к дислокациям, но и от характера нх взаимодействия (в частности, от числа порогов и ширины расщепления дислокаций). В связи с этим сложный процесс П. не описывается одной энергией активации.
Процесс П. наглядно демонстрируется при отжиге слегка (чтобы не вызвать рекристаллизации) изогнутого монокристалла (рнс. 1). Дислокации разного знака,
Рис. 1. Схема, иллюстрирующая распределение дислокаций в кристалле после изгиба и отжига: а — изгиб при низкой температуре; б, в — образование системы субграниц после нагрева.
Ускоренную стадию наблюдают и в случае сжатия, когда сечение испытываемого объекта не уменьшается, а увеличивается. Установлено, что коэф. деформац. упрочения х на стадии III не изменяется, а остаётся таким же, как на стадия II. Однако резко изменяется скорость возврата —г. Для Fe гш = Pexp(pf), где P и р — постоянные, зависящие от материала и режима испытаний. Имеется прямопропорц. связь между изменением скорости возврата н скорости ползучести на стадии III.
Если прервать проведение испытаний П. м. на первом этапе стадии III и провести отжнг, то свойства материала восстанавливаются. При переходе ко второму этапу стадии III П. м., кинетика к-рого описывается выражением (14), происходит необратимая повреждённость материала. Экспериментально для мн. материалов установлено постоянство произведения 8уст • ip = const <ip — время до разрушения).
Мик рост руктурные исследовании разл. материалов в процессе П. м. выявили многообразные проявления дислокац. скольжения (прямолинейные, волнистые, поперечные следы скольжения, складки у стыков зёрен, полосы сброса). Установлено, что вблизи границ зёрен действует большее число систем скольжения, чем в их объёме. Вдоль границ зёрен возникают ступеньки, наблюдается миграция границ, в объёме зёрен образуются малоугловые субграницы, приводящие к фрагментации (полнгоннзацни) исходных зёрен, увеличивается разориеитировка между образовавшимися субзёр-яамп. Анализ наблюдаемых изменений микроструктуры показывает, что ползучесть ррнсталлич. материалов является гл. обр. результатом дислокац. деформации. Термич. возврат также связан с перераспределением н аннигиляцией дефектов кристаллич. строения — линейных и точечных.
Стадия III П. м. оканчивается разрывом материала. Разрыв является лишь завершением процесса разрушения, к-рый протекает на всём нлн почти всём протяжении высонотемпературной П. м. Уже на стадии I обнаруживается образование несплошностн материала, сопровождаемое уменьшением его плотиостн. На стадии II на границах зёрен выявляются поры и трещины, слияние к-рых друг с другом приводит к окончат, разрушению материала. Зародыши трещин и пор могут быть в материале до начала процесса ползучести либо образоваться в результате деформации. Рост пор осуществляется путём диффузии вакансий к ним, взаимного слияния пор и прн несогласованности проскальзывания зёрен. Пути повышения сопротивления материалов такие же, как для повышения прочности при комнатных темп-pax. Это — упрочнение растворимыми добавками и создание струитуры, содержащей дисперсные частицы вторых фаз. Трудностью прн создании материалов с высоким сопротивлением П. м. является не получение необходимой структуры н фазового состава материала, а их сохранение при высоких темп-pax длит, время.
Лит.: Физическое металловедение, 3 изд., т. 3, М., 1987, гл. 23; Розенберг В. М., Основы жаропрочности металлических материалов, М., 1973; Регель В. Р., С л у ц-к е р А. И., Томашевский Э. E., Кинетическая природа прочности твердых тел, М., 1974; Зубарев П. В., Жаропрочность фаэ внедрения, М., 1985; Чаде к И., Ползучесть металлических материалов, пер. с чеш., М., 1987.
В. М. Розенберг.
ПОЛИГОНИЗАЦИЯ (от греч. polygonos — многоугольный) — перераспределение дислокаций, первоначально расположенных в плоскостях скольжения незакономерно, с образованием более или менее правильных стенок (субграниц), разбивающих кристалл на фрагменты — субзёрна. Прн П. происходит выигрыш энергии из-за упорядочения в расположении дислокаций. Наиб, устойчива и энергетически выгодна ионфигура-ция краевых дислокации одного знана при их расположении друг над другом в направлении, перпендикулярном плоскости скольжения (т. н. вертикальная стенка, нли граница наклона). Нанб. стабильному распо-
