ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Внутризеренная деформация из "Сверхпластичность промышленных сплавов " В условиях СП течения наряду с проскальзыванием зерен по границам происходит и внутризеренная деформация, обусловленная движением дислокаций. Это положение является общепринятым для деформирования СП материалов с высокими скоростями, отвечающими области П1. Выяснение роли и участия дислокаций в процессе СПД в областях I и П потребовало постановки специальных исследований. [c.45] В результате обсчета различных вариантов было получено, что экспериментально наблюдаемые типы текстур получаются при моделировании деформации со скольжением либо по базисным СС (максимумов ПН), либо по пирамидальным СС при совместном действии (с+а) и (с—а) скольжения (максимум в HP). Попеременное действие этих СС в зависимости от вкладов в деформацию приводит к смене одного типа текстур другим. [c.47] С учетом ЗГП, приводящего к хаотическому размытию полюсной плотности, были получены следующие количественные резуль таты. При соотношении вероятностей действия базисных и пирамидальных систем скольжения р=1 формируется текстура с максимумом в направлении растяжения. /нр=1,4, при р = 1,5 /нр = 1,0 и при р=3 /нр = 0,6. Таким образом, результаты моделирования объясняют характер текстурообразования при СПД сплава Zn—22 % А1. Формирование текстурного максимума в HP при малых е происходит в результате преимуществетного скольжения по пирамидальным системам типа 1122 1123 . По мере увеличения е в скольжение начинает вовлекаться все большее число базисных СС типа 0001 1120 . В результате максимум в HP начинает ослабляться и при некоторых скоростях преимущественная ориентировка зерен после СПД не возникает. Дальнейшее повышение е приводит к преимущественному скольжению по базисным системам и возникновению максимума в ПН. [c.47] В работе [2] на различных материалах обнаружена скоростная зависимость текстурообразования при СПД. Этот эффект объяснен развитием ВДС, а также увеличением действующих систем скольжения при повышении скорости СПД. [c.47] Однако интерпретация действующих систем скольжения на основании текстурных данных далеко не всегда однозначна, особенно при исследовании материалов с высокой симметрией кристаллической решетки, например кубической. В связи с этим большой интерес при текстурных исследованиях представляет использование функции распределения кристаллографических ориентировок, позволяющих получать информацию о распределении зерен в трехмерном пространстве и подсчитывать долю различных идеальных ориентировок. [c.47] Такие обстоятельные исследования были проведены и их результаты обобщены в обзоре [3]. Установлено, что при СПД отдельные компоненты исходной текстуры размываются с различной скоростью, причем некоторые из них могут сохраняться. Авторы работы [3] пришли к выводу, что в сплавах Zn—-40 % А1 и А1—33 % Си кристаллографическое скольжение развивается при всех скоростях деформации, но множественное скольжение имеет место только в III скоростном интервале. Однако в работе [126] используя аналогичную методику, на сплаве А1—6 % Си—0,3 % Zr не удалось получить доказательств ВДС в области I. Возможно, это связано с недостатком методического подхода авторов, которые изучали изменение текстуры, а не их образование, что приводит к неоднозначности трактовок экспериментальных данных, особенно в материалах с высокой симметрией кристаллических решеток. [c.48] Во-вторых, понижение температуры экспоненциально уменьшает коэффициент диффузии, что должно уменьшить вклад диффузионных процессов в деформацию. В результате вклад роста зерен в текстурообразование должен резко падать с уменьшением температуры деформации. Однако проведенные специальные исследования показали, что появление максимума в направлении растяжения в р-фазе бестекстурного в исходном состоянии сплава Zn—22 7о А1 наблюдается не только при 250 С, но и при снижении температур деформации до 150 °С и даже при 20 °С. [c.48] В-третьих возникающая в процессе растяжения текстура в. р-фазе имеет четко выраженный аксиальный характер, соответствующий схеме деформации образца. [c.49] Таким образом, хотя изучение текстур дает важную информацию о развитий внутризеренного скольжения при СПД, однако трактовка полученных данных не всегда однозначна и необходимы дополнительные методы исследования особенностей внутризерен-ной деформации. В связи с этим в последние годы вновь возрос интерес к использованию дифракционной микроскопии. [c.49] Исчезновение дислокаций, возможное в период разгрузки и охлаждения образца, может быть предотвращено дисперсными выделениями в объеме зерен и быстрым охлаждением образца с температуры СПД. [c.49] Исследование тонких фольг, приготовленных из сплавов, содержащих дисперсные выделения, проведено в работах [59, 64—67]. Оказалось, что в этих случаях часто удается наблюдать дислокационную структуру в зернах (см. рис. 5) — при малых е (в области I) наблюдаются, как правило, отдельные дислокации, при переходе во И скоростной интервал плотность дислокаций несколько увеличивается, но развитая субструктура не образуется, и только после растяжения с высокими скоростями во многих зернах можно обнаружить дислокационные сплетения и субграницы. В магниевом сплаве МА8 на основании анализа дислокационных структур проведена идентификация действующих систем скольжения [65]. Показано, что с увеличением скорости деформации (при переходе из области I в область И) происходит вовлечение в действие наряду с базисным скольжением пирамидальных систем. Этот вывод совпал с данными, полученными при текстурных исследованиях. Поэтому результаты работы [65] дают однозначное доказательство важности внутризеренного скольжения при СПД этого сплава. Однако следует отметить, что эти эксперименты были проведены на материале с относительно крупным зерном (примерно 10 мкм) и полученные данные могли отражать особенности его поведения. Исследование дислокационной структуры зерен алюминиевой фазы в типичном СП сплаве Zn—40 % А1 [64] во многом подтвердило результаты работы [65]. Установлено, что хотя все дислокации имели векторы Бюргерса, принадлежащие семейству а/2 110 , с увеличением скорости деформации также наблюдается повышение числа действующих направлений скольжения. К сожалению, в работе [64] имеется один недостаток — высокая плотность дислокаций в исходном материале. Поэтому до конца-не ясно, в какой мере наблюдаемая после деформации дислокационная структура связана с процессом СП течения. [c.49] Наряду с работами, в которых фиксировали дислокации, образующиеся в процессе СП течения, следует отметить исследования [123], где использовали мелкозернистые сплавы, содержащие внутри зерен двойники. Как известно [124], в границах двойников поглощение решеточных дислокаций не происходит почти до предпла-вильных температур, поэтому двойники могут служить ловущка-ми для дислокаций. В работе [123] при исследовании тонких фолы из образцов, деформированных в СП состоянии, не было обнаружено дислокаций в двойниковых границах после деформации в области I, но они наблюдались после деформации с оптимальными Скоростями и особенно много их было при высоких 8 (в области П1). Аналогичные исследования были проведены недавно на аустенит-ной стали с размером зерен около 2 мкм. Установлено, что в двойниковых границах решеточные дислокации диссоциируют на зернограничные, которые перемещаются по границам двойников и стекают в границы зерен. На рис. 18 показаны решеточные дислокации в границе двойника, диссоциирующие на две зернограничные. Видны характерные изгибы и извилистость линий дислокаций, свидетельствующие об их подвижности в двойниковых границах. [c.51] Скорость такого процесса меньше, чем скорость непосредственного исчезновения дислокаций в межзеренных границах, поэтому неудивительно, что удалось наблюдать дислокации после СПД во П скоростном интервале. Однако скорость возврата высока, чтобы наблюдать дислокации после деформации с малыми скоростями. [c.51] Прямое наблюдение движения отдельных дислокаций при растяжении фольг из СП материалов непосредственно в электронном микроскопе связано с рядом методических трудностей [106. Если дислокации генерируются и легко исчезают на границах зерен, то возможность их наблюдения ограничивается временем их перемещения через зерно. Так как дислокации нельзя наблюдать, когда это время меньше 0,1 с при размере зерен 1 мкм, скорость движения дислокаций для их прямого обнаружения не должна превышать 10 5 м/с. Однако их реальная скорость может быть значительно выще. Например, в монокристаллах цинка скорость движения дислокаций при комнатной температуре и напряжениях порядка 10 МПа составляет около 1 м/с. Кроме того, при СПД мелкозернистых сплавов число подвижных дислокаций в зернах очень мало. Так, для обеспечения деформации зерна, по величине равной лоловине деформации всего образца, достаточно, чтобы в каждом зерне проходила одна дислокация только через 6 с [106]. [c.52] Суммируя рассмотренные выше результаты исследований, можно отметить, что, несмотря на сложность трактовки экспериментов,, в настоящее время имеется большое количество данных, доказывающих, что во всех трех областях СП течения имеет место движение дислокаций. С увеличением скорости деформации происходит изменение характера внутризеренного скольжения, связанное с увеличением числа действующих систем. Эти положения справедливы для различных СП материалов. [c.54] К настоящему времени накоплено еще мало данных о вкладе вну-тризеренной деформации, обусловленной движением дислокаций в общую деформацию при СПД. Для этой цели можно использовать два способа оценок---по изменению формы зерен и с помощью маркеров внутри зерна. В первом случае используют методику Речингера [см. формулу (19)]. Однако в изменение формы зерен при СПД наряду с внутризеренным скольжением делают вклад другие процессы, в частности миграции границ, что может сильно исказить результаты [6, 99]. [c.54] Определение величины y вдс результатам смещений внутренних маркеров при СПД сплава Zn—0,4 % А1 непосредственно в колонне электронного микроскопа подтвердило правильность метода и справедливость количественных оценок [106]. [c.55] Как видно из представленных выше данных, величина Твдс у исследуемых сплавов минимальна при деформации с оптимальными скоростями и имеется тенденция ее увеличения и с повышением, и уменьшением скорости деформации. Следует отметить, что полученные результаты не противоречат факту непрерывного повышения плотности подвижных дислокаций с увеличением скорости деформации и обусловлены особенностями внутреннего скольжения при СПД (см. ниже). [c.55] В работе [6] предложена новая методика определения вклада внутризеренной деформации, которая могла бы быть использована для оценок в сплавах с ультрамелким зерном. Авторы предлагают измерять изменения максимальных хорд зерен от границы до границы в направлении растяжения подряд у всех зерен на выбранном для исследования участке поверхности, а затем алгебраически суммировать измерения длин этих пород. Однако эта методика не учитывает образование деформационных зон вблизи границ зерен, которое затрудняет определение истинного размера зерен на поверхности образца (см. 1.2), вследствие чего возможно значительное искажение результатов. Неудивительно, что значения 7вдс полученные в работе [6], заметно отличаются от представленных выше данных. [c.55] Вернуться к основной статье