Особенности деформирования монокристаллов

Если при деформировании монокристалла плоскость скольжения оказалась параллельной направлению касательного напряжения, то монокристалл не упрочняется, а его деформация велика. Начальную стадию I деформирования называют стадией легкого скольжения (рис 4.12). При этом дислокации перемещаются в монокристалле, практически не встречая препятствий. Деформация монокристаллов с ГП решеткой на стадии легкого скольжения достигает 1000%, ГЦК и ОЦК монокристаллов она не превышает 10 – 15%.

С ростом деформации скольжение распространяется на другие системы, и возникает множественное скольжение. На этой II стадии дислокации перемещаются в пересекающихся плоскостях, возрастает сопротивление их движению, и образуется сложная дислокационная структура.

Наконец, Ш стадия характеризуется более замедленным упрочнением по сравнению со II стадией. Винтовые дислокации переходят в смежные плоскости скольжения, и возникает поперечное скольжение, которое по своей сути, является процессом разупрочнения. Разупрочнение на III стадии развивается по мере деформирования, и его называют динамическим возвратом.

В процессе скольжения возникают новые дислокации, и их плотность повышается от 108 до 1012 см-2.

Существует несколько механизмов образования новых дислокаций. Важным из них является источник Франка – Рида (рис. 4.13). Под действием касательного напряжения закрепленная дислокация выгибается, пока не примет форму полуокружности. С этого момента изогнутая дислокация распространяется самопроизвольно в виде двух спиралей. При встрече спиралей возникают расширяющаяся дислокационная петля и отрезок дислокации. Отрезок распрямляется, занимает исходное положение, и генератор дислокаций готов к повторению цикла. Один источник Франка – Рида способен образовать сотни новых дислокаций.

Движению дислокаций мешают различные препятствия – границы зерен, дефекты упаковки, межфазные поверхности, дислокации, пересекающие плоскость скольжения. Через некоторые препятствия дислокации проходят, но при более высоких напряжениях. Такими препятствиями являются, например, пересекающиеся с плоскостью скольжения дислокации.

Каждое скопление дислокаций создает поле напряжений, отталкивающее приближающуюся дислокацию. Чем больше дислокаций в скоплении, тем сильнее отталкивание и тем труднее деформируется металл. Когда плотность дислокаций в скоплении достигает определенного значения, в этом месте зарождается трещина.

При нагреве выше 0,3Тпл начинает действовать другой механизм перемещения дислокаций – переползание. Оно представляет собой диффузионное смещение дислокации в соседние плоскости решетки в результате присоединения вакансий (рис. 4.14). Вакансии присоединяются последовательно к краю избыточной полуплоскости, что равносильно перемещению края на один атомный ряд вверх, и «атакуют» дислокацию в разных местах, в результате чего на дислокации появляются ступеньки. По мере присоединения вакансий дислокация на значительном участке своей длины смещается на десятки межатомных расстояний. Из-за переползания ослабляется тормозящий эффект частиц второй фазы. Переместившиеся дислокации далее сдвигаются путем скольжения под действием напряжения (см. рис. 4.14, в). При нагреве выше 0,3Тпл вакансии весьма подвижны, а необходимое число вакансий создается пластической деформацией.

 

Дата: 2019-02-18, просмотров: 31.