ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Упругая и пластическая деформация и разрушение монокристалла металла из "Прикладная механика твердого деформируемого тела Том 1 " Упругая деформация представляет собой первый этап работы материала под нагрузкой. Если нагрузка не снимается и продолжается ее рост, то последовательно возникают еще два этапа работы материала — пластическая деформация и разрушение. [c.238] В общем процессе работы материала под нагрузкой в случае доведения его до разрушения, как правило, имеют место все три этапа упругая деформация, пластическая деформация и разрушение. Однако относительный удельный вес отдельных этапов в разных случаях может быть различным. Иногда пластической деформации предшествуют очень небольшая, труднообнаруживаемая упругая деформация в ряде случаев разрушение наступает после еле заметной пластической деформации. Сам процесс разрушения в одних случаях носит почти внезапный характер, в других — еще в области остаточных деформаций зарождается разрушение. До зарождения последнего остаточные деформации являются чисто пластическими после возникновения первых зародышей разрушения в виде микротрещин остаточная деформация складьшается из пластической и из элементов разрушения структуры. [c.238] Пластическая деформация металла происходит по одному из двух вариантов — либо скольжением одного слоя атомов по другому, либо двойникованием. При этом, в отличие от упругой деформации, атомы под влиянием внешних сил переходят из одной позиции устойчивого равновесия в другую. [c.238] Разрушение в свою очередь также может происходить по одному из ниженоясняемых путей —либо посредством среза, либо — отрыва. [c.238] расположенных по разные от нее стороны. Такая плоскость называется плоскостью скольжения. Скольжение имеет место в каком-то направлении, располагающемся в указанной плоскости, которое называется направлением скольжения. Плоскостью скольжения оказывается плоскость, разделяющая два слоя атомной решетки с наиболее плотно упакованными в них атомами. В слое атомов, параллельном плоскости скольжения, можно найти наиболее плотно упакованные ряды. Проекция линии, расположенной между этими рядами, на плоскость скольжения и является направлением скольжения. [c.239] При повышении температуры плоскостями и направлениями скольжения могут стать и некоторые другие плоскости и направления. Наиболее вероятные плоскости скольжения и направления скольжения в чистых металлах приведены в табл. 4.4. Металлы с кубической гранецентрированной решеткой более пластичны, чем с объемноцентрированной. Для каждого металла и каждой его плоскости и направления характерно так называемое предельное касательное напряжение, при котором возникает скольжение. С другой стороны, в каждой из плоскостей и каждом из направлений в ней под влиянием нагрузки возникает некоторая определенная но величине касательная составляющая полного напряжения. Скольжение в монокристалле возникает в той из плоскостей и в том направлении, в которых касательное напряжение, вызываемое нагрузкой, прежде всего достигает предельной величины. [c.239] Скольжение может происходить и сразу по нескольким системам плоскостей и направлений, одинаково предрасположенным к его возникновению. [c.239] В монокристаллах с гранецентрированной кубической решеткой, в силу наличия большого числа однотипных потенциальных систем плоскостей и направлений скольжения, добиться такой пластической деформации, в которой скольжение происходит лишь в одной системе кристаллографических плоскостей, затруднительно. Гораздо легче этого добиться в монокристаллах с гексагональной решеткой. [c.239] На рис. 4.10, а изображено исходное (до сдвига) положение атомов. [c.240] Френкель Яков Ильич (1894—1952) — физик-теоретик, работавший, в частности,, в области механики твердых деформируемых тел. [c.240] Величина G, называемая модулем упругости при сдвиге, находится экспериментально. [c.242] Между элементами, проскальзывающими один относительно другого и изображенными на рис. 4.11, находится не одна плоскость скольжения, а тонкий слой, содержащий группу плоскостей скольжения, минимальные расстояния между которыми оказываются порядка тысяч атомных размеров. Между отдельными пачками скольжения смещения достигают величины порядка 1000 А. Число плоскостей скольжения в группе скольжения (порядка единиц или небольшого числа десятков) и расстояния между группами зависят от природы материала, степени деформации и от температуры. [c.243] Смещение п плоскостям скольжения является не единственным видом изменения формы кристалла, находящегося под нагрузкой. Другой вид связан со смещениями по другим плоскостям, называемым плоскостями двойникования, о которых говорится ниже. [c.243] Уступы, образующиеся вследствие проскальзывания пачек скольжения (рис. 4.12), малы и воспринимаются не как уступы, а как следы плоскостей скольжения на боковой поверхности монокристалла. Следы скольжения позволяют определить ориентацию плоскостей скольжения, но не направлений скольжения, и лишь в одном случае, когда грань поверхности монокристалла расположена параллельно направлению скольжения, на ней нет следов (так как нет уступов) и возникает возможность определения направления скольжения (рис. 4.13). [c.243] На самом же деле скольжение происходит там, где уже имеются дислокации. Механизм скольжения есть механизм перемещения дислокации. В относительное смещение поочередно вовлекаются различные атомы сдвигающихся слоев. Для такого поочередного вовлечения в смещение требуется сила намного меньшая, чем та, которая нужна для одновременного смещения всех атомов слоя. [c.244] Кнттель образно выразил эту мысль так Складка перемещается легче, чем весь ковер одновременно, но при перемещении складки имеет место и некоторый сдвиг ковра в целом . [c.244] На рис. 4.7 изображена картина постепенного перемещения л,исл0кации, в результате которого происходит сдвиг пачек кристалла на одно межатомное расстояние. [c.244] Остановимся на источниках возникновения дислокаций, связанных с нагружением монокристалла. [c.245] О д и н г И. А., Теория дислокаций в металлах и ее применение, Изд-во АН СССР, 1959. [c.245] Вернуться к основной статье