ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Физические модели сверхпластического течения из "Сверхпластичность промышленных сплавов " Ряд теоретических моделей для объяснения СП был предложен уже в середине 70-х годов. В них в качестве основного, доминиру ющего механизма, дающего наибольший вклад в общую деформацию, рассматривались ДП, ВДС и ЗГП. [c.72] Использование представлений о ДП для объяснения природы сверхпластичности предложено Бэкофеном с сотр. [72]. Не останавливаясь детально на критике этой гипотезы [1—3], отметим, что наиболее трудным для нее является объяснение экспериментально наблюдаемой зависимости между а и е. Кроме того, она не учитывает роли внутризеренного скольжения при СПД, а также соотношения вкладов действующих механизмов деформации. В последнее время диффузионная гипотеза была поддержана в работе [6]. Однако, как показано в 2.1.3, при экспериментальных исследованиях получены существенно завышенные данные о вкладе ДП, что привело к неправильному выводу о роли этого процесса при СПД. [c.72] Существует несколько гипотез, в которых авторы пытаются объяснить СП течение, основываясь на представлениях об обычном движении дислокаций в зернах. В частности, одна из гипотез опирается на предположение о том, что СПД является результатом взаимодействия двух конкурирующих процессов—упрочнения при ВДС и динамической рекристаллизации [1, 3]. Рекристаллизация устраняет упрочнение и сохраняет равноосный характер микроструктуры. Однако многие экспериментальные данные противоречат этой модели не получено доказательств зарождения новых зерен при СПД, форма и размеры зерен мало изменяются во время деформирования, но перераспределяются в объеме материала путем проскальзывания (см. 2.1.1). Недавнее исследование динамической собирательной рекристаллизации в алюминии — процесса, в котором происходит ВДС и одновременно рост исходных зерен, прямо показало, что в этом случае напряжение течения имеет низкую скоростную чувствительность, а материал — невысокую пластичность [140]. [c.72] ЗГП—доминирующий механизм СП течения (см. 2.1.4). Неудивительно, что на этом положении основывается большинство современных моделей СПД. Однако принятие факта о доминирующей роли ЗГП далеко не решает всей проблемы. Одновременно с ЗГП действуют другие механизмы — ВДС и ДП и необходимо учитывать их взаимосвязь и роль. В принципе контролирующим механизмом СПД может быть как основной механизм — ЗГП, так и аккомодационные процессы. Существуют также различные точки зрения и на природу самого ЗГП (см. 2.2.2) они обусловили многообразие моделей СПД. Можно выделить три группы этих моделей, в которых контролирующими процессами являются диффузионная аккомодация, движение решеточных дислокаций и собственно ЗГП. [c.73] Следует отметить, что в моделях первой и второй групп обычно предполагается, что ЗГП развивается относительно легко и его микромеханизм, как правило, не рассматривается, а скорость деформации контролируется аккомодационными процессами. [c.73] Большинство теоретических моделей предназначено для описания СП поведения сплавов в оптимальных скоростных условиях, т. е, области П. Для области П1 обычно полагают, что здесь домИ пирующим механизмом является ВДС и поведение материала описывается уравнениями, характерными для дислокационной ползучести. Построение модели СПД для области I представляет большой интерес с точки зрения физики процессов, но здесь достигнут относительно слабый прогресс. Это связано с недостаточной ясностью феноменологических закономерностей в этой области (см. разд. 1) и значительно меньшим числом структурных исследований. [c.73] Критический анализ модели Эшби — Верралла недавно проведен в работах [141, 142]. На основании данных последних лет, авторы доказали, что модель в предложенной форме плохо объясняет сигмоидальный вид кривых а=/(б), полученных для различных размеров зерен. Кроме того, она не объясняет экспериментально наблюдаемые увеличение энергии активации и уменьшение вклада ЗГП при переходе от области II в область I. Следует также отметить, что хотя модель согласуется с некоторыми структурными данными, например сохранением равноосности зерен, она не учитывает важности ВДС, не рассматривает природу ЗГП, а как показали экспериментальные результаты, без этого невозможно объяснить СПД. [c.74] Аналогичный анализ проведен в работе [143], где принято, что проскальзывание зерен осуществляется не группами, а индивидуально. [c.74] Обе гипотезы предсказывают т = 0,5 и зависимость скорости деформации от размера зерен, близкую к экспериментально наблюдаемой. Главный недостаток гипотез, основанных на этих моделях, — отсутствие экспериментальных доказательств наличия дислокационных скоплений в зернах после СПД. [c.74] Херринга. В то же время в модели Джифкинса [144] аккомодация ЗГП обусловлена перемещением решеточных дислокаций в узкой приграничной зоне мантии . Модель конкретизирует проскальзывание по границам как результат движения зернограничных дислокаций, которые, скапливаясь в тройных стыках, вызывают зарождение дислокаций решетки и их движение в мантии вдоль границ соседних зерен. [c.75] Таким образом, общим для дислокационных моделей является предположение, что снятие препятствий для развития ЗГП (тройных стыков, порогов) связано с движением решеточных дислокаций и их переползанием вблизи границ зерен, которое и контролирует скорость процесса. Хотя каждая из моделей имеет определенные достоинства, они не согласуются с многими экспериментальными данными, выявленными в последние годы (см. 2.1). В частности, представления, лежащие в их основе, противоречат установленным фактам преимущественного перемещения решеточных дислокаций путем скольжения внутри зерен и легкого входа в границы, т. е. представлению о том, что движение решеточных дислокаций не может быть процессом, контролирующим СП течение. [c.75] Модель Падманабхана подробно рассмотрена и подвергнута критике в работах [141, 147]. Принципиальный недостаток этой модели — отсутствие учета роли аккомодационных процессов, без чего нельзя объяснить многие особенности изменения структуры СП материалов — рост зерен, искривление границ, порообразование и др. Кроме того, поскольку в теории не рассматривается микромеханизм проскальзывания, то при выводе основного уравнения. СП в виде e=f o) сделано много условных предположений. [c.76] В целом рассмотрение теоретических моделей позволяет сде-лась заключение, что ни одна из них не объясняет все изменения механических свойств и микроструктуры при СПД. Хотя большинство моделей не противоречит феноменологии явления, но при выводе уравнения СПД используются разные, порой противоречащие друг другу предположения и вводятся различные параметры, непод-дающиеся прямой экспериментальной проверке. Удовлетворительная модель СПД должна прежде всего опираться на надежно установленные микроскопические параметры и закономерности. К такому выводу пришли авторы большинства последних обзоров по теории СПД [52, 141, 142]. Однако сложность проблемы заключается в том, что в структурном аспекте необходим учет необычайной протяженности областей, занятых границами зерен в мелкозернистых материалах, а с точки зрения механизма деформации — поведения и роли границ зерен в процессах пластического течения. В то же время вопросы физики границ зерен до недавнего времени оставались слабо изученными. Неудивительно, что представления о структуре и свойствах границ зерен еще недостаточно используются при анализе природы СПД. В этой связи целесообразно обратиться к результатам последних исследований структуры и свойств границ зерен, поскольку они позволяют глубже понять атомные аспекты механизма СПД. [c.76] Вернуться к основной статье