ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ из "Деформационное упрочнение и разрушение поликристаллических металлов " Интерес к исследованию механического двойникования был обусловлен началом в 60-е годы широкого изучения исключительно важного в практическом отношении явления хрупкого разрушения материалов и конструкций в условиях низкотемпературной деформации. Двойникование в этом вопросе рассматривалось с двух альтернативных позиций во-первых, как одна из вероятных причин вязко-хрупкого перехода, а, во-вторых, как потенциальный способ повышения низкотемпературной пластичности материала. Поэтому одной из основных задач физики прочности того периода стало изучение общих закономерностей пластической деформации и разрушения при механическом двойниковании. Одно из первых решений указанной задачи было предложено в работе [121] в виде схемы перехода от скольжения к двойникованию в поликристаллах. Построение схемы основывалось на данных работы [117] и собственных результатах авторов [121], полученных при низкотемпературном растяжении армко-железа со скоростями 10 — 10 с . [c.57] В результате обработки данных по пределам пропорциональности для разных размеров зерен и разных температур испытания были получены [22] температурные зависимости сопротивления движению дислокаций при скольжении и двойниковании для армко-железа, а также температурные зависимости параметров Холла — Петча /Су для этих двух видов деформации (рис. 2.15). Приведенные на рис. 2.15 экспериментальные данные работы [22] иллюстрируют два принципиально важных момента во-первых, сопротивление движению дислокаций при двойниковании во всем температурном интервале ниже, чем при скольжении, во-вторых, параметр Ку для двойникования имеет резкую температурную зависимость в отличие от скольжения, где при низких температурах Ку — постоянная величина [53], что подтверждается для исследуемого а-железа данными рис. 2.15. [c.58] Проанализируем эти данные с позиций известных моделей деформационного двойникования, учитывая, что для зарождения двойника требуется определенная концентрация напряжений [17, 21, 111], которая может быть обеспечена, например, за счет предшествующего скольжения [117, 123]. [c.58] Соотношение вероятностей этих трех процессов определяет или дальнейшее развитие пластической деформации, или разрушение материала. Будем полагать, что вероятность третьего способа мала, ограничимся рассмотрением первых двух процессов. [c.59] Экспериментальные и расчетные данные по температурной зависимости сопротивления движению двойникующих дислокаций а и параметра Ку для двойникования [22] позволяют уточнить предложенную в работах [121, 122] схему изменения механизма деформации (скольжение двойни кование) в поликристаллических металлах с ОЦК-решеткой. [c.62] Рассмотрим совместно ход температурных зависимостей напряже--ний начала двойникования и начала скольжения для поликристалла с размером зерна О (рис. 2.19). Кривая напряжения начала двойникования о в отличие от аналогичной кривой для скольже-. ния а° имеет несколько необычный вид с повышением температуры кривая понижается, проходит через минимум при некоторой температуре Т, затем начинает расти. Такой ход кривой (Т) обусловливается температурной зависимостью величины Ку, влияние которой в интервале температур Т Т значительно превосходит понижение напряжения начала двойникования за счет уменьшения оо при повыше- НИИ температуры (см. рис. 2.19). [c.62] Экспериментальные кривые [22] температурной зависимости (рис.2.20) предела пропорциональности (который в первом приближении принимается за напряжение начала пластической деформации) при наличии перехода от скольжения к двойникованию несколько отличается от схемы, приведенной на рис. 2.19, так как ряд участков кривых о и ол практически не реализуется. Действительно, при температуре Т Гд (см. рис. 2.20) в процессе роста внешней нагрузки первым достигается уровень напряжений о и начинается пластическая деформация скольжением, в течение которой резко увеличивается плотность подвижных полных дислокаций, что, как неоднократно отмечалось. [21, 118, 121] приводит к подавлению двойникования, т. е. участок кривой сгД выше температуры Гд фактически не существует. С другой. стороны, при температуре Г Тд из-за наличия концентраторов. [c.63] Температурная зависимость напряжения начала двойникования,. аналогичная полученной в работе [22] зависимости оД, наблюдалась также на железе [130] и сплаве Сг — Re [131]. [c.64] Температурная зависимость сопротивления движению дислокаций Оц (/) т (2) на пределе пропорциональности и параметров Ку (Ф и Ку (4) для сплава Сг — 45 % Ре при е = 10 с . [c.64] Переход от скольжения к двойникованию в сплаве Сг — 45 % Ре полностью отвечал схеме, предложенной в работе [221, а двойникова-пие благодаря низкому значению у наблюдалось даже при 100 °С, несмотря на малую скорость деформации. [c.65] Выражение (2.43) использовали в работе [136Г при оценке доли двойниковой деформации после сжатия образцов из сплавов Сг 36,6 % Ве и Сг — 35,1 % Ре на 6 %. Величину / д определяли по микроструктуре. Авторы [1361 оценили максимальную деформацию, вносимую двойникованием, в 4,9 и 4,0 % соответственно. Эти результаты, вероятно, завышены из-за растравливания двойниковых пластин в процессе приготовления шлифа и искажения формы двойниковых прослоек в произвольном сечении, что приводит к значительным ошибкам при мйкроструктурном определении значения /д. [c.65] В работе [137] оценка макси-, мальной (при О с1 пластической деформации, которая может быть получена только за счет двойникования, заключается в следующем. Максимальная степень деформации двойниковани-ем будет, очевидно, наблюдаться в случае, когда образующийся двойниковый каркас имеет размер фрагмента Число двойников, возникших при этом зерне. [c.69] На рис. 2.25 представлено изменение едщах в зависимости от размера зерна О, рассчитанное по формуле (2.53) для трех конкретных случаев испытаний армко-железа, по данным работ [22, 1221. Результаты микроструктурной оценки степени деформации двойникованием с помощью выражения (2.49), которая была выполнена для образцов с размером зерна больше 1 мм показали хорошее согласование с расчетными кривыми Едтах на рис. 2.25. [c.70] Таким образом, как видно из данных рис. 2.25 и расчета по микроструктур-ным измерениям, вклад двойникования в пластичность материала сравнительно мал и, следовательно, основная роль механического двойникования в низкотемпературной пластической деформации поликристаллов заключается в инициировании скольжения за счет концентрации напряжений при высоком сопротивлении движению дислокаций. [c.70] К сожалению, концентраторы напряжений, которые создаются двойниками, остановленными возле препятствий, инициируют не только скольжение, но и способствуют зарождению хрупких микротрещин, что резко ограничивает возможность практического использования механического двойникования, по крайней мере, в ОЦК-металлах. [c.70] При больших размерах зерна наблюдалось [22] хрупкое разрушение. [c.70] Многокомпонентные сплавы, в которые для получения дисперсного упрочнения введены элементы внедрения, обладают достаточно сложной структурой. Даже при одном и том же составе сплава за счет предшествующей термической и термомеханической обработки существенно изменяются структура и характер взаимодействия упрочняющей фазы и матрицы в процессе деформации, что отражается на уровне дисперсного упрочнения сплава. [c.71] Механические свойства гетерогенных систем подробно исследованы в работах [19, 95,138—147]. Улучщение прочностных характеристик, прежде всего предела текучести, этих систем по сравнению с гомогенными материалами обусловлено наличием структурных неоднородностей, создающих дополнительное сопротивление движению дислокаций. Согласно работе [145], эти неоднородности можно классифицировать следующим образом 1) локальные изменения, вызванные флуктуациями состава и приводящие к образованию метастабильных групп-кластеров, которые могут длительно существовать при низких температурах в силу замедленных процессов диффузии 2) мета-стабильные зоны типа зон Гинье — Престона (предвыделения) 3) выделения второй фазы, имеющие когерентную или некогерентную связь с матрицей, а также включения второй фазы 4) смесь двух фаз, представляющая собой поликристалл, состав отдельных зон которого может быть различным (следуя Гуарду [139], часто применяется термин конгломератная структура ). [c.71] Применительно к задачам настоящей работы наибольший интерес представляет рассмотрение случаев дисперсного упрочнения выделениями и включениями второй фазы, что в физическом плане можно сформулировать как упрочнение когерентными и некогерентными частицами. [c.71] Когерентные выделения возникают на ранних стадиях распада пересыщенных твердых растворов. Условия их образования, кристаллография выделения, взаимодействие с твердым раствором и механизмы упрочнения рассмотрены в работах [141, 143, 148—150]. [c.71] Вернуться к основной статье