Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
?уст~ A1 exp ^ kT ) ^ ^
(а — активац. объём), а при T > 0,5 Tnjl
еуст=Д2 ехр(“(9)
Характер зависимости еуст от T указывает на то, что П. м. является термически активируемым процессом, конкретный механизм к-рого зависит от свойств материала, темп-ры и напряжений. Прн низких Т, когда диффузия подавлена, одним нз таких процессов в крис-таллич. материалах (прежде всего, в металлических и керамических) может быть преодоление сопротивления движению дислокаций со стороны периодич. по-тенц. поля кристаллич. решётки (т. и. внутр. напряжений овн Пайерлса — Набарро). Перемещение дислокаций в этом случае нз одного положения в другое осуществляется не одновременно по всей её длине, а путём образования перегибов и нх движении вдоль дислокации. Прн термич. антивации перемещение дислокаций происходит при а, меньших чем авн. П. м. с таким механизмом наблюдают при T < 0,2 Тпл. Величина АН для металлов составляет 20—75 кДж/моль, т. е. є ламе* няется с темп-рой незначительно.
При T от 0,2 до 0,5 Tnn еусг определяется тем, что скольжение днслокаций тормозится др. дислокациями, к-рые пронизывают плосности скольжения. Пересече-*
Рис. 1. кривая ползучести.
ПОЛЗУЧЕСТЬ
ПОЛЗУЧЕСТЬ
ние дислокаций также термически активируемый процесс, связанный с образованием стяжек на расщеплённых дислокациях (степень расщепления зависит от энергии дефектов упановки и величины о, действующих на дислокациях). В этой же области темп-p препятствия скольжению дислокаций могут преодолеваться путём поперечного скольжения. Переход расщеплённых дислокаций с одной плосности на другую в результате поперечного скольжения также требует термич. активации процесса стяжки дефекта упаковки расщеплённых дислокаций. В изложенных случаях зависимость Ёуст от о и T описывается выражением (8), в к-ром акти-вац. объём и предэкспоненц. множитель зависят от конкретного атомного механизма возврата. При T > 0,5 Tmi скорость П. м. зависит от диффузионных процессов возврата. Если последний осуществляется путём переползания дислокаций от мест, где они застопорены (поля напряжений др. дислокаций и их образований, границы зёрен и пр.), то єуст описывается выражением
і . Г IV* / AS \ , АН
е^100[т?^3"] <Ц—)а*.»01р—. (10)
Здесь V — частота колебаний атомов, b — вектор Бюр-герса дислокаций, M — число источнинов дислокаций, ДЯ — энергия активации ползучести для металлов, к-рая совпадает с энергией активации самодиффузин.
Известны также дислокац. модели, в к-рых процессом, ограничивающим скорость ползучести, является диффузия точечных дефектов от порогов на винтовых дислокациях. Ohh приводят к зависимости ЄуСТ от Гнав виде (8).
При предплавнльных темп-pax и напряжениях о!Е < 10"* наблюдают т. н. диффузионную П. м. еДИф, к-рая описывается выражением вида (9) прн п = 1. Такая П. м. осуществляется без участия дислокаций и связана с направленным диффузионным переносом атомов в поле градиента приложенных напряжений, что приводит к изменению формы материала. В частности, прн одноосном напряжении поликристаллич. материала возникает градиент концентрации вакансий между продольными н поперечными границами зёрен. Потоку вакансий отвечает равный по величине н обратный по направлению поток атомов (рнс. 2). Эти потоки
Рис. 3. Карта механизмов деформации при ползучести вольфрама (средняя величина зёрен 10 мкм).
Разнообразие механизмов деформации и зависимость их вклада в общую деформацию от величин T н а для конкретных материалов наглядно иллюстрируются т. и. картами механизмов деформации (рнс. 3), на к-рых проводят кривые, отвечающие пост, скорости ползучести, к-рые определяют экспериментальным или расчётным путями.
Ускоренная ползучесть и разрушение. П. м. на стадии IlI часто может занимать половину и более общего времени ползучести от нагружения и до разрушения. На ней накапливается значительная (иногда и большая) часть деформации. На стадии III, когда идёт ускоренный процесс П. м., кинетика деформации не описывается единой зависимостью. На нач. этапах, когда скорость еш превышает на 10—20 % еуст, деформация
є =єус<рі-|-йТі (13)
при больших скоростях еуст величина деформации становится равной:
е =е +/VexpMi. (14)
ПІ III
Здесь Ky N . и M — постоянные, к-рые зависят от материала и увеличиваются при повышении T н а.
Рис. 2. Схематическое изображение потока атомов к поперечным границам (сплошные стрелки) и встречного потока вакансий к продольным границам (пунктирные стрелки) в зерне, к которому приложены напряжения .
12
приводят к удлинению зериа в продольном направлении и сокращению в поперечном. Изменение формы зёрен сопровождается самосогласованным диффузионно-вязким течением по границам зёрен, что обеспечивает сохранение рплошности материала.
Диффузионная П. м. (т. н. Херринга — Набарро — Лифшица ползучесть) имеет пост, скорость и вызывает малую деформациір. Переползание неск. дислокаций в объёме зерна приводит к более высокой скорости течет
ния, чем чисто диффузионный механизм П. м. Скорость диффузионной П. м. зависит от темп-ры и напряжений
