Дислокации при ползучести

Как и скорость скольжения, плотность движущихся дислокаций при ползучести пока с достаточной точностью измерить нельзя. Попытки прямого [c.31]

В последние годы были получены прямые доказательства того, что дислокации могут испускаться границами субзерен [123, 138]. Так, в работе [123] было установлено, что при ползучести монокристаллов меди границы субзерен являются источниками или, по меньшей мере, одним из источников дислокаций. Впоследствии прямые наблюдения поведения дислокаций при ползучести методом высоковольтной электронной микроскопии показали [148], что (по крайней мере, в случае алюминия) источниками дислокаций являются, по-видиМому, исключительно границы субзерен. Даже учитывая все оговорки, которые можно (поскольку речь идет о прямом наблюдении дислокаций при ползучести) отнести к этому методу, указанные результаты следует признать очень важными. [c.77]

Для того, чтобы перейти к анализу разрушения при ползучести, необходимо рассмотреть механизм стадии повреждаемости при длительной высокотемпературной деформации. Как известно, повреждаемость при ползучести связана с порообразованием на фаницах зерен, инициируемом коллективными дислокационными процессами. Они так или иначе зависят от термически-активируемых процессов скольжения и переползания дислокаций с развитием диффузии по дислокационным трубкам или объемной диффузии. Экспериментальные данные, накопленные к настоящему времени, позволяют составить иерархическую последовательность (рисунок 4.34) включения механизмов пластической деформации в зависимости от параметра ре, характеризующего эффективную энергию активации в терминах К. [c.316]

I - скольжение дислокаций II - переползание дислокаций, диффузия по дислокационным трубкам III - переползание дислокаций, объемная диффузия IV - приграничное скольжение Рисунок 4.34 - Последовательность контролирующих механизмов диссипации энергии при ползучести [c.318]

Структурная чувствительность процесса разрушения в перлитных сталях объясняется следующими факторами. Фрагментация матрицы, вызванная фазовым наклепом, способствует появлению большого числа мест преимущественного зарождения микропор. Высокая плотность дислокаций в игольчатом сорбите обеспечивает интенсивный приток вакансий в пору и способствует более быстрому ее росту. Развитие процессов возврата приводит к ускорению деформирования металла при ползучести, появлению избытка вакансий тем в большей степени, чем выше исходная плотность дислокаций. Это также способствует быстрому росту пор. Высокая удельная плотность зародышевых пор и создание условий для интенсивного роста пор определяют наблюдаемый характер накопления повреждений в металле с сорбитной структурой. [c.18]

Эффективным мероприятием по уменьшению влияния гибки на процесс накопления поврежденности при ползучести является высокий отпуск. Отпуск при 710 в течение 1 ч приводит к перераспределению накопленных при пластической деформации дислокаций с образованием стенок и сеток. Вследствие частичной аннигиляции дислокаций их плотность несколько уменьшается. Закономерности накопления повреждений при испытании отпущенного металла приближаются к уровню исходного состояния независимо от структуры стали. [c.27]

В работе рассматривается вопрос изменения плотности дислокаций при упрочнении, ползучести и под действием знакопеременных напряжений для поликристаллических материалов и влияние на характер этого изменения энергии дефектов упаковки. Получены соотношения для плотности дислокаций, ползучести, коэрцитивной силы при упрочнении, термоэдс при упругой и пластической деформациях. [c.260]

Для термической усталости характерно значительное увеличение плотности дислокаций в начальный период испытаний (10— 15% jVp) и образование ячеистой дислокационной структуры в конечный период. С другой стороны, с увеличением максимальной температуры цикла и времени выдержки при ней, т. е. факторов, обусловливающих диффузионные явления свойственные ползучести, начинает образовываться полигональная структура с очищением тела блоков от дислокаций. При термической усталости эти процессы протекают быстрее чем при ползучести [39]. [c.119]

Слабыми местами считаются границы зерен у сплава, так как именно в этих местах наблюдается скопление огромного количества точечных и линейных дефектов (вакансии, дислокации и т. д.), которые при высоких температурах имеют большую энергию, что облегчает прохождение диффузионных процессов. При небольшом размере зерна у материала при ползучести происходит перемещение одного зерна относительно другого вдоль поверхности их раздела, т. е. наблюдается скольжение и дислокации могут переползать на новые плоскости, что совсем нежелательно. [c.138]

Для повышения уровня диссипируемой при ползучести энергии необходимо формирование исходной микроструктуры, снижающей скорость переползания дислокаций, контролируемую потоком вакансий к экстра- [c.256]

Нуль-мерные упрочнители имеют очень малые размеры одного порядка во всех трех измерениях. Ими являются дисперсные частицы карбидов, оксидов нитридов и др. В дисперсно-упрочненных материалах несущим компонентом, воспринимающим нагрузки, является матрица. Дисперсные частицы препятствуют движению дислокаций при деформировании материала, за счет чего и происходит упрочнение. Поэтому дисперсно-упрочненные материалы имеют металлическую матрицу. Эти материалы характеризуются высокими показателями длительной прочности и сопротивления ползучести и применяются в качестве жаропрочных. [c.260]

Границы зерен —это тот фактор, который приводит к уменьшению сопротивления ползучести при повышении температуры. Это вызвано тем, что границы зерен являются источниками дислокаций. Они обеспечивают легкость движения дислокаций и диффузии вакансий, в результате чего соседние зерна могут поворачиваться и перемеш,аться относительно друг друга. В предыдущем разделе рассмотрена сущность деформации ползучести внутри зерен, в данном разделе авторы описывают зернограничное скольжение при ползучести. [c.80]

Процесс повреждаемости металла при ползучести находится во взаимосвязи с перестройкой дислокационной структуры. Так, на первой стадии ползучести хромомолибденованадиевой стали поры отсутствуют, при этом плотность дислокаций в ферритных зернах невелика, и более высокая вблизи фаниц зерен и у крупных карбидов. [c.18]

На второй стадии ползучести появляются единичные поры размером до 0,1 мкм (часто называемые микропорами ввиду их слишком малого размера, которые можно выявить лишь с помощью электронной микроскопии) и располагаются на границах зерен, при этом плотность дислокаций растет процесс увеличения размера пор развивается с одновременным повышением плотности дислокаций. При переходе от второй к третьей стадии ползучести размер пор достигает 1. .. 3 мкм с плотностью до 100 пор/мм и более с последующим появлением цепочек пор по фа-ницам зерен. [c.18]

Наиболее опасен при ползучести процесс накопления повреждаемости. В результате перемещения дислокаций и вакансий на границы зерен образуются микропоры, которые в дальнейшем сливаются в микро- и макротрещины. В результате подготавливается разрушение элемента конструкции. Наиболее слабым элементом теплоэнергетического оборудования являются гибы. При гибке утоняется стенка трубы по растянутому волокну, искажается правильная круговая форма. Первые микропоры, как правило, образуются на наружных поверхностях гиба. На этих поверхностях расположены максимально нагруженные волокна. Напряжения, вызывающие пластическое течение на границах зерен, способствуют образованию множества пор. Некоторые из них, деформируясь, становятся концентраторами напряжений. Максимальные растягивающие напряжения, действующие у заостренных частей пор, способствуют оседанию вакансий в этих местах [227]. Постепенно пора развивается в трещину. Наиболее вероятно ее распространение вдоль границы зерна, поскольку на границе располагается много пор, присоединяющихся к трещине, и быстро протекает диффузия вакансий. [c.360]

П И1 таких гомологических температурах, когда возлит практически не происходит, скорость скольжения можно измерить в процессе деформирования каким-либо способом хорошо отожженных монокристаллов. Первыми такие измерения провели Джонсон и Гилман [39] на монокристаллах фторида лития, а позже Стейн и Лоу [40] на монокристаллах твердого раствора Fe - 3Si. Методика измерений, примененная этими авторами, не может быть использована при высоких гомологических температурах, главным образом, потому, что при таких температурах дислокации могут перемещаться не только скольжением, но и переползанием. Методы высоковольтной просвечивающей электронной микроскопии позволяют наблюдать движение дислокаций непосредственно в процессе ползучести (in situ) при гомологических температурах выше 0,5, что в принципе дает возможность измерить скорость перемещения дислокаций при скольжении, В опубликованных до сих пор работах (например, [41, 42]) не удалось, однако, отличить дислокации, движущиеся скольжением, от дислокаций, перемещающихся переползанием. Следовательно, даже эта методика не дает надежной возможности измерения скорости скользящих дислокаций при ползучести. [c.28]

Движения дислокации, при которых нарушается условие (14.9.1), называются неконсервативными. Эти движения принципиально возможны вследствие того, что в кристаллической решетке имеются дефекты — вакансии и внедренные атомы, которые перемещаются в результате неравномерного распределения между атомами энергии их тепловых колебаний. Можно представить себе, что дефект, находящийся вблизи дислокации, движется, это движение посит диффузионный характер, т. е. описывается математически с помощью уравнения диффузии, и дислокация следует за ним, выходя из своей плоскости скольжения. Подобные диффузионные движения дислокаций возможны, главным образом, при высоких тб мпературах, за их счет относят некоторые механизмы ползучести. [c.472]

Границы субзерен при активном нагружении также могут являться барьерами для движения дислокаций. Но отдельные дислокации могут выбиваться из стенки, образующей субпрани-цу, другой дислокацией, движущейся в той же плоскости скольжения. Необходимо отметить, что в условиях длительных нагрузок (например, при ползучести) эффективность границ субзерен, как барьеров для распространения скольжения, резко возрастает вследствие относительно высокого сопротивления стенок дислокаций действию термических флуктуаций. Поэтому у металлов и сплавов с развитой полигональной структурой сопротивляемость ползучести повышена. [c.13]

Под действием высоких температур и напряжений в металле происходят изменения в дислокационной структуре, характерные для процесса ползучести накопление хаотически расположенных дислокаций с высокой плотностью распределения, перераспределения дислокаций с образованием ячеистой субструктуры с клубковыми субграницами, декорированными дисперсными карбидами. Деформационные процессы при ползучести оказывают влияние на коррозионные свойства стали. [c.62]

Ползучесть. При ползучести (о = onst) происходит постепенное уменьшение плотности подвижных дислокаций [1—3]. При этом [17] [c.155]

Основным процессом, определяющим термоциклическое упрочнение стали в области рабочих температур и деформаций, является динамическое деформационное старение с формированием дислокационной субструктуры внутри зерна. В результате образуются равномерно распределенные мелкодисперсные частицы карбида Ti , связанные со сплетениями дислокаций и обладающие высокой устойчивостью. При ползучести эффект упрочнения зерна вследствие деформационного старения выражен гораздо слабее и не достаточно устойчивый. Наряду с этим на первой стадии термоциклического и длительного статического деформирования происходит упрочнение границ зерен за счет выделения более крупных частиц карбида MeasQ. Таким образом, термоциклическое упрочнение является важным фактором, определяющим долговечность во всех режимах комбинированного нагружения. [c.123]

Ползучесть — характерный вид необратимой деформации, обусловленной главным образом скольжением по границам между отдельными кристаллами или перемещениями дислокаций. При этом может протекать диффузионный переносо атомов от границ зерен, находящихся под напряжением сжатия, к границам зерен, находящихся под действием растягивающих напряжений. Чтобы правильно применять конструкционную керамику, /необходимо знать о ее деформации при ползучести. Скорость ползучести керамики зависит от нагрузки, температуры, размера зерен кристаллов и в общем виде имеет зависимость, соответствующую кривым на рис. 1. С увеличением нагрузки или температуры (показано на рис. 1 стрелкой) скорость ползучести возрастает. [c.9]

Таким образом, пластическая деформация возможна только с участием дефектов. Если дислокации закреплены, а взаимодействие их с вакансиями затрудпено, то будет действовать диффузионный механизм деформации. Скольжение дислокаций играет основную роль при пластической деформации разновидность скольжения с переползанием имеет большое значение при ползучести (на установившейся стадии). [c.293]

Механизм разрушения металлов при высоких температурах И. А. Одинг и В. С. Иванова объясняют образованием и перемещением вакансий. Имеющегося количества ваканаий в металле недостаточно для массового образования трещин. Взаимодействие и перемещение дислокаций во время пластической деформации при ползучести вызывает возникновение вакансий. Для уменьшения свободной энергии металла необходимо, чтобы вакансии перемещались в упруго-сжатые участки его решетки. Образование трещин, [c.394]

В уравнении (139) последнее слагаемое контролирует эффект взаимодействия подвижных дислокаций с "облаками" растворенных атомов коэффициент р зависит от концентрации последних и их диффузионной способности. С другой стороны, в уравнении (141) рр представляет собой источник медленных дислокаций. И, наконец, р описывает иммобилизацию медленно движущихся дислокаций при превышении некоторой критической скорости их перемещения. При определенных соотношениях констант скоростей реакции система (139)—(141) имеет периодические решения в виде предельного цикла. В работе [227] в предположении, что средняя скорость подвижных дислокаций т постоянна, получено аналитическое описание ступенчатообразных кривых ползучести. При совместном решении системы нелинейных уравнений (139)—(141) и уравнения, описывающего режим активного нагружения, [c.126]

Выше было принято, что константы материала, входяш,ие в приведенные уравнения, не зависят от напряжения, но зависят от температуры. При повышении температуры коэффициент В, например, увеличивается, показатель а в целом уменьшается Величина а становится равной 1 при диффузионной ползучести при высоких температурах, когда миграция вакансий активируется (ползучесть Херринга—Набарро обусловлена диффузией по узлам кристаллической решетки, ползучесть Кобла—зернограничной диффузией). При ползучести, обусловленной движением дислокаций, при высоких температурах (Т/Г > 0,5) в чистых металлах величина а равна 4—6, в сплавах 2—4, при низких температурах (Т/Т <0,5) она равна [26, 28] соответствуюш,ей величине при высоких температурах плюс 2. Однако даже в низкотемпературной области в реальных сплавах при понижении температуры величина а повышается часто принимают а > 10. На рис. 3.19 показана диаграмма а —е для малоуглеродистой стали S1EG, полученная авторами с помощью испытаний на ползучесть, и приведены величины а. [c.67]

Тот факт, что границы зерен служат источниками высокотемпературного усталостного разрушения, является одной из характерных особенностей высокотемпературного разрушения вообще, сходной с закономерностями высокотемпературной ползучести. Однако высокотемпературное усталостное разрушение не всегда является ннтеркристаллит-ным, доминирует циклическая деформация, обусловленная движением дислокаций. При образовании узких полос скольжения возникают трещины от таких же выступов и впадин, как и при усталости при комнатной температуре. На рис. 6.14 показаны выступы, наблюдаемые на поверхности образца из сплава Udimet 500 (см. табл. 1.4) при малоцикловой усталости при 815 °С такой выступ служит источником образования трещины. [c.205]

В процессе длительной эксплуатации при ползучести в стали 15Х1М1Ф происходят структурные изменения, характеризующиеся обеднением твердого раствора, изменением фазового состава карбидов с коагуляцией карбидных частиц, типичные процессы сфероидизации продуктов распада упрочняющей фазы, изменение плотности дислокаций. Одновременно развивается микроповреждаемость металла, которая может быть схожа с характером повреждаемости стали 12Х1МФ для структуры отпущенного бейнита (линия 2, см. рис. 1.6). [c.26]

В исходном до эксплуатации состоянии сварные соединения характеризуются наибольшей длительной прочностью. В процессе эксплуатации в условиях ползучести жаропрочные свойства сварных соединений снижаются, что обусловлено структурными изменениями в металле (обеднением твердого раствора, коагуляцией карбидных частиц, сфе-роидизацией перлитной составляющей с распадом упрочняющих составляющих, изменением плотности дислокаций) и накоплением микропо-врежденности металла при ползучести. [c.73]

Деформация при ползучести осуществляется как сдви говым механизмом, т е путем движения дислокаций, таки диффузионным в основном посредством диффузии вакан сий С повышением температуры влияние препятствий на движение дислокаций уменьшается, снимается упрочнение, созданное предварительной деформацией или термической обработкой, плотность дислокаций снижается вследствие их рекомбинации при переползании и поглощения мигрирую щими границами зерен Большое значение имеет при высо ких температурах зернограничная ползучесть [c.296]

В дисперсноупрочненные КМ искусственно вводят мелкие, равномерно распределенные тугоплавкие частицы карбидов, оксидов, нитридов и др., не взаимодействующие с матрицей и не растворяющиеся в ней вплоть до температуры плавления фаз. Чем мельче частицы наполнителя и меньше расстояние между ними, тем прочнее КМ. В отличие от волокнистых, в дисперсноупрочнен-ных КМ основным несущим элементом является матрица. Ансамбль дисперсных частиц наполнителя упрочняет материал за счет сопротивления движению дислокаций при нагружении, что затрудняет пластическую деформацию. Эффективное сопротивление движению дислокаций создается вплоть до температуры плавления матрицы, благодаря чему дисперсноупрочненные КМ отличаются высокой жаропрочностью и сопротивлением ползучести. [c.867]

О возможности переползания дислокаций при малых величинах напряжений указывалось в ряде работ. Например, А.Л. Ройтбурд [618] отмечает, что неконсервативное движение дислокаций, по-видимому, является основным механизмом пластической деформации при повышенных температурах или малых нагрузках . О принципиальной возможности перемещения ростовых дислокаций за счет образования неравновесной концентрации точечных дефектов при электронном и ионном облучении свидетельствуют также работы [619—620]. Некоторые расчетные подходы, описывающие модель стока точечных дефектов на дислокации, были рассмотрены также в [621]. Обработка экспериментальных данных на рис. 141 показала, что низкотемпературная ползучесть Ge и Si подчиняется логарифмическому закону е = а1пт,+ 5, где a=kTjqh — коэффициент, равный углу наклона прямых е Inr для каждой ступени нагружения В — некоторая постоянная q = kT/ah — активационный объем h = AajAe — коэффициент упрочнения Да — величина ступени нагружения Де — величина ступени деформации е - величина микропластической деформации на переходной стадии ползучести. [c.213]

Можно выделить два вида элементарных процессов ползучести. В первом препятствия на пути движения дислокаций имеют масштаб ядра дислокации и преодолеваются при помощи теплового возбуждейия в сочетании с приложенным напряжением (ползучесть, контролируемая скольжением). Во втором препятствия слишком велики, чтобы их можно было преодолеть с помощью теплового возбуждения, но они могут исчезнуть при процессах возврата, контролируемых диффузией (ползучесть, контролируемая возвратом).. В этом случае движение дислокации непосредственно термически не активируется, однако косвенно оно, контролируется термоактивируемым процессом. Рассматриваются модели ползучести для обоих типов процессов. Показатель степени при напряжении в степенном законе ползучести п и энергия активации р дают слабые ограничения на модели ползучести. Обсуждаются специфические проблемы, касающиеся металлических сплавов, керамики и минералов диссоциация дислокаций при переползании, ползучесть в оливине и ползучесть в окисле водорода — льде. [c.110]

Весвма вероятно, что по мере расширения исследований ионно-ковалентных кристаллов необычная температурная зависимость напряжения течения или скорости ползучести будет становиться все более и более обычной и во многих случаях будет обнаружено, что причиной этого является процесс диссоциации дислокаций при их переползании. [c.154]

Предлагаемая монография посвящена изучению физичесжих механизмов ползучести и разрушения при ползучести металлических материалов, т. е. исследованию механизмов дислокационной и диффузионной ползучести, на-, копления межкристаллитных повреждений и разрушения при ползучести. Она предназначена для широкого круга читателей, знакомых с основами теории дислокаций и пластической деформации. [c.8]

Прямое измерение плотности движущихся дислокаций (так же, как скорости скольжения и переползания) при ползучести методом высоковольтной электронной микроскопии очень сложно в методическом отношении. Едва ли можно себе представить, что в ближайшем будущем возрастут возможности повышения точности испытаний на ползучесть в смысле измерения напряжений, а TEKxfe разделения двух способов движения дислокаций скольжения и, переползания. Кроме того, характер движения дислокаций в фольгах далеко не соответствует движению дислокаций в массивных образцах. При ускоряющем напряжении 1 Мв толщина фольги, как правило, значительно меньше среднего размера субзерен, и роль свободной поверхности может быть определяющей. Тем не менее прямое наблюдение движения дислокаций в условиях высокотемпературной ползучести может дать чрезвычайно важные результаты. Однако в ближайшем будущем необходимо считаться с тем, что плотность движущихся длслокаций необходимо будет выводить из модельных представлений или определять на основании ка1Кого-либо предположения о соотношении между движущимися и свободными дислокациями. [c.32]

Как уже говорилось, при ползучести в области температур, для которой характерна значительная скорость диффузии (объемной или трубчатой), самым важным механизмом возэрата являются переползание и аннигиляция краевых дислокационных сегментов. Если дислокации испускаются источниками Франка-Рида, то краевые сегменты, движущиеся в параллельных плоскостях скольжения, могут аннигилировать способом, покЕванным на рис. 2.3. Краевой участок дислокационной петли преодолевает расстояние Ь скольжением, расстояние — переползанием, а затем встречается с краевым участком противоположного знака. В результате встречи происходит аннигиляция обоих участков. [c.36]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...