ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основные элементы дислокационной структуры из "Материаловедение и технология металлов " В дислокационном механизме пластической деформации и разрушения металла участвуют не только дислокации, но и другие элементы дислокационной структуры. К дислокационной структуре относятся все факторы, влияющие на передвижение дислокаций под действием приложенной силы. [c.18] Основными элементами дислокационной структуры являются дислокации, характер их расположения друг относительно друга, а также все факторы, непосредственно затрудняющие передвижение дислокаций. Основными из них являются границы зерен и субзерен, атмосферы Коттрелла, атмосферы Сузуки и высокодисперсные твердые включения — стопоры. Рассмотрим каждый ю перечисленных элементов. [c.18] Дислокации. Характеристикой, непосредственно влияющей на сопротивление сплава пластической деформации, является плотность дислокаций, т. е. их суммарная длина, приходящаяся на единицу объема металла. Размерность плотности дислокаций принято выражать в см (см/см ). [c.18] Согласно теории И. А.Одинга, зависимость между прочностью металла о и плотностью дислокаций р может быть представлена графиком (рис. 1.12). [c.18] Характер взаимного расположения дислокаций. В зависимости от условий кристаллизации и температуры формирования дислокационной структуры дислокации могут располагаться в кристаллической решетке зерен хаотически, образуя так называемый лес дислокаций, или строго упорядочено, образуя дислокационные стенки (рис. 1.13, а, б). [c.19] Набарро, удерживается от передвижения выше- и нижерасположенны-ми дислокациями. Поэтому при более сложной, чем лес дислокаций, дислокационной структуре прочность металла оказывается выше (см. рис. [c.19] О влиянии на прочность металла границ его зерен говорилось в 1.5.2. При этом бьшо отмечено, что мелкозернистые сплавы обладают более высокой прочностью, чем крупнозернистые. [c.20] Атмосферы Сузуки, также являющиеся элементом дислокационной структуры, образуются на основе поверхностных дефектов упаковки кристаллической решетки. Эти дефекты оказывают влияние на процесс прохождения дислокаций во время пластической деформации металла. [c.20] При наличии дефектов упаковки образуется избыток энергии, который относят к единице площади и назьшают энергией дефекта упаковки. У одновалентных непереходных металлов (Си, Ag, Аи) энергия дефекта упаковки невелика по сравнению с многовалентными металлами (А1, Mg, 2п). Так, например, для алюминия эта энергия составляет 2-10 Дж/см , а для меди — 0,4Т0 Дж/см . [c.21] Высокодисперсные твердые включения — стопоры. Этот элемент дислокационной структуры представляет собой очень мелкие, измеряемые нанометрами частицы очень твердых химических соединений — карбидов, нитридов, интерметаллидов. [c.21] Если расстояния между ними короче дислокаций, то при пластической деформации эти частицы препятствуют свободному движению дислокации. Дислокации вынуждены или продираться между стопорами (рис. 1.16), или переползать через них благодаря образующимся над ними вакансиям. В обоих случаях требуется наращивание внешней силы. [c.21] Напряжение т, необходимое для преодоления сопротивления стопоров, обратно пропорционально расстоянию между ними I. Оно вычисляется по формуле X = аСЬ/ /, где а — коэффициент, зависящий от вида дислокации. [c.21] Стопоры, как правило, образуются во время термической обработки при старении. Их размеры зависят от температуры, при которой они возникают. Если стопоры очень мелки, то их оказывается очень много, а расстояния между ними получаются весьма незначительными. В этом случае сплав упрочняется максимально. В случае нагрева происходит коагуляция частиц, размеры их возрастают, увеличиваются и расстояния между ними. [c.21] Упрочнением сплавов за счет стопоров можно управлять, подбирая соответствующим образом их химический состав и подвергая сплав соответствующей термической обработке. [c.21] Из изложенного вьпие следует, что от дислокационной структуры существенно зависят прочностные свойства металла и что этими свойствами можно управлять, целенаправленно изменяя дислокационную структуру за счет выбора химического состава сплава, режимов его термической обработки или обработки какими-либо другими специальными методами. [c.22] Характер изменения прочности в зависимости от плотности дислокаций и особенностей дислокационной структуры см. на рис. 1.12, линии 5С и S . [c.22] В заключение рассмотрим сводный график, на котором изобразим зависимость прочности сплава от деформации и влияние на прочность таких факторов, как концентраторы напряжений, металлургическое качество сплава и особенности дислокационной структуры (рис. 1.17). [c.22] Наиболее интенсивно снижается прочность при наличии в металле концентраторов напряжений (рис. 1.17, точка кн). В этом случае металл разрушается во время упругой деформации задолго до начала пластической деформации. [c.22] Концентраторами напряжений являются имеющиеся в металле трещины, несплошности и всевозможные включения с острыми краями, а также резкие переходы в детали от одного сечения к другому. Концентраторы напряжений в местах их расположения увеличивают расчетные напряжения в десятки и даже сотни раз. [c.22] Вернуться к основной статье