Пластическая двойникование

Пластическая деформация металла — это последовательное массовое перемещение атомов по определенным плоскостям и направлениям кристаллической решетки. Перемещение происходит в результате скольжения или двойникования атомных слоев металла по [c.80]

Скольжение и двойникование при пластической деформации обычно наблюдаются одновременно. [c.81]

Главные источники АЭ - процессы пластической деформации, связанные с появлением, движением и исчезновением дефектов кристаллической решетки трещин, фазовых превращений, двойникования и скольжения. [c.256]

Ученый И.Чохральский был первым, кто связал "крик олова" с процессом спонтанного двойникования. Это произошло в 1917 г. Позднее А.Ф. Иоффе и М.В. Классен-Неклюдова обнаружили звуковые эффекты при деформировании нагретой каменной соли и цинка и связали их с развитием скольжения. А.Ф. Иоффе 1929 г. так описывал эти наблюдения "...сдвиг нагретой каменной соли и цинка происходит малыми скачками, причем каждый их них сопровождается шумом, наподобие тиканья часов. В комнате при отсутствии шума эти тики хорошо слышны и следуют через правильные промежутки времени. Можно отметить много сотен тиков, причем частота их зависит от приложенного груза. Скачки становятся заметными и слышными только при значительной уже пластической деформации". [c.353]

С момента начала пластической деформации реализуются два основных типа процесса деформации кристалла скольжение и двойникование. Для того чтобы происходила пластическая деформация, независимо от ее типа необходимо наличие касательных (сдвиговых) напряжений. [c.129]

Рис. 4.12. Пластическая деформация двойникованием

В выражении для приведенного напряжения сдвига (63) подразумевается, что как в начале пластической деформации (напряжение то), так и на любой ее стадии (напряжение т) приложенное растягивающее напряжение Сти для кристаллов разной ориентировки изменяется в широких пределах при одинаковой деформации. Это означает, что для предельных значений углов (3i, чтобы достичь требуемого приведенного напряжения сдвига в неблагоприятно ориентированной базисной плоскости, необходимы значительные растягивающие напряжения. В этих условиях часто происходит скольжение по другим плоскостям — пирамидальным или призматическим, или двойникование поэтому поведение таких кристаллов нельзя просто связать с характерными особенностями кристаллов, деформируемых исключительно путем скольжения по базисной плоскости. В общем идеального поведения можно ожидать для кристаллов с величиной угла Ро в интервале 10—80°. [c.121]

Как уже отмечалось в гл. П, пластическая деформация кристаллических тел может осуществляться не только скольжением, но и двойникованием. Двойникование для кристаллов с о. ц. к., г. ц. к. и г. п. у. решетками можно наблюдать при особых условиях деформирования. При этом металлографическими способами выявляются области, иначе травящиеся, чем окружающий матричный кристалл. Отличительными признаками этих областей являются прямолинейность и строгая кристаллографическая направленность двух параллельных границ. Дифракционными (рентгеновскими и др.) методами установлено, что эти области закономерно отличаются своей ориентировкой и расположением атомов относительно матрицы. Расположение атомов внутри этой области представляет собой зеркальное отражение расположения атомов в матричном кристалле (см. рис. 77,а). Плоскости зеркального отражения, пересечение которых с плоскостью шлифа имеют вид прямолинейных границ, являются плоскостями двойникования. Так, на рис. 77,а п б плоскостью двойникования является плоскость (112). Переориентированные области называют двойниками, а процесс их образования двойникованием. Двойники в кристаллах делятся на двойники роста (рост кристалла из расплава, в процессе рекристаллизации и отжига) и деформационные двойники. Двойникование при деформации — один из механизмов сдвиговой деформации. Для деформационного двойникования характерны высокие скорости и выделение энергии в форме звука с характерным потрескиванием в процессе деформации кристалла. Двойникование сопровождается скачкообразным изменением деформирующего усилия, [c.131]

Двойникование в металлах с г. п. у. решеткой — наиболее часто встречающийся механизм пластической де- [c.138]

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ДВОЙНИКОВ С ДРУГИМИ ДЕФЕКТАМИ. РОЛЬ ДВОЙНИКОВАНИЯ В ПРОЦЕССЕ ПЛАСТИЧЕСКОГО ТЕЧЕНИЯ. Двойникование вызывает значительные локальные деформации в самом двойнике (см. табл. 6), в окружающей его матрице и особенно вблизи препятствий, с которыми двойник сталкивается. Эти деформации сильно влияют на характер упрочнения и разрушения металлов. [c.145]

Двойникование может вносить существенный вклад в общую пластическую деформацию металла. Оценка [c.147]

Для сплавов с о. ц. к. решеткой в случае двойникования по плоскости 112 величина е максимальна при а=р = 54,7° и равна 41,4%. Итак, минимально возможный вклад двойникования в процесс пластического деформирования может быть достаточно высоким. Реальный вклад двойникования в процесс деформаций будет рассмотрен при анализе деформации моно- и поликристаллов (гл. IV и V). [c.148]

Для пластической деформации скольжением и двойникованием общим являются их дислокационный механизм и однородность деформации. Геометрия и дислокационная модель скольжения объясняют поворот осей кристалла в процессе деформации. Теория пересечения двойника скользящей дислокацией — перегибы на двойниковой границе и ее искажение, при этом общим здесь является однородность деформации по всему кристаллу во время скольжения или в двойниковой прослойке при двойниковании. Однако в деформированных кристаллах распределение дислокаций неравномерное, а возникающие дислокационные сетки и субграницы при избытке дислокаций одного знака приводят к микроскопической неоднородности, создавая локальную разориентировку, достигающую нескольких градусов. При простейших видах деформации (растяжение, сжатие) возникают значительные разориентировки. Для неоднородных и неравномерных полей напряжений и деформаций в макромасштабе (прокатка, кручение, изгиб, прессование и т. п.) появление существенной разориентировки неизбежно. [c.148]

Наряду со скольжением пластическая деформация гексагональных металлов может осуществляться также двойникованием, которое происходит (см. гл. III) в том случае, если ось деформации образует малые углы с гексагональной осью и базисной плоскостью. Если ось кристалла близка к базисной плоскости, то касательное напряжение в базисной плоскости очень мало, тогда как в призматических и пирамидальных плоскостях оно может иметь довольно большую величину в зависимости [c.202]

РОЛЬ ДВОЙНИКОВАНИЯ в ПРОЦЕССЕ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ ПОЛИКРИСТАЛЛОВ [c.244]

Одновременно с двойникованием возможно развитие пластической деформации скольжением. Реализация того или иного вида пластической деформации будет оп-. ределяться соотношением критических напряжений сдвига ао для скольжения и Оод для двойникования внутри фрагментов. Размер зерна dx (или фрагмента), соответствующий равенству напряжений сдвига и двойникования, получается совместным решением уравнений Холла—Петча для сдвига и Петча—Стро для двойникования [c.246]

Рис. 147. Зависимость деформирующего напряжения Од при сдвиге /) и двойниковании (2) от величины зерна. Кривая 3 — максимально возможная пластическая деформация вследствие двойникования

Пластическая деформация сталей и сплавов на основе железа и никеля на современных скоростных прокатных станах заканчивается при температурах ниже 800—950 °С, т. е. фактически происходит теплая пластическая деформация с характерными признаками множественного внутризеренного скольжения с подавлением рекристаллизационных процессов. В данном случае наблюдается повышенная пластичность, так как температурная зависимость пластичности характеризуется повышением пластичности задолго до температуры начала рекристаллизации. Это особенно заметно для металлов с г. п. у. решеткой (бериллий, магний) и объясняется облегчением сдвига по небазисным плоскостям. При этом двойникование подавляется облегченным скольжением. [c.513]

Двойникование часто встречается в металлах с гексагональной и гранецентрированной кубической решеткой. Области сдвигов при двойниковании включают множество атомных слоев. По сравнению с исходным состоянием (ДО пластической деформации, рис. 55, а) атомы в каждом слое при двойниковании сдвигаются на одно и то же расстояние относительно слоя, лежащего под ним (рис. 55, б). В результате двойникования возникают двойниковые полосы, внутри которых расположение атомов является зеркальным отражением структуры решетки соседних частей кристалла. Если при скольжении металлы упрочняются (наклепываются), то при двойниковании они обычно разупрочняются. [c.77]

Основным механизмом пластической деформации металлов и сплавов является сдвиговое перемещение частей кристалла (зерна) относительно друг друга по плоскостям скольжения (двойникования), которое происходит благодаря движению под действием приложенных напряжений линейных дефектов кристаллической решетки — дислокаций [4, 8, 10, 11]. [c.6]

Особенно интенсивно происходит двойникование в металлах с ограниченным числом систем скольжения. При этом, создавая мощные концентраторы напряжения, двойникование инициирует, например, в ГПУ-металлах скольжение по дополнительным призматическим и пирамидальным системам, что приводит к существенному повышению пластичности [5, 17]. В некоторых ориентировках монокристаллов с ГПУ-решеткой двойникование вообще является доминирующим механизмом пластической деформации [5, 18]. В ОЦК-металлах концентраторы напряжений у верщин двойников и высокая скорость протекания процесса двойникования способствуют раскрытию трещин и соответственно хрупкому разрушению металлов [9, 19] ограничивая таким образом их низкотемпературную пластичность. [c.9]

Рис. 2.11. Схема передачи пластической деформации через границу между зернами / и // скольжением или двойникованием.

Характерное для ОЦК-металлов повышение предела текучести в области низких температур приводит во многих случаях к включению дополнительного механизма пластической деформации — механического двойникования [5, 17, 111]. Обязательным условием начала двойникования является, как известно [111, 22], наличие определенного уровня концентраций напряжений. Такие концентрации напряжений возникают под нагрузкой на отдельных элементах структуры материала (включения, стыки трех зерен и т. д.) или могут быть обусловлены геометрической формой испытываемых образцов (галтели). Кроме того, концентрации напряжений могут возникать у вершин плоских скоплений возле границ зерен [26, 103]. [c.56]

Двойникование при низких температурах наблюдается также в ГЦК-металлах [5, 112] и особенно важную роль оно играет в процессе пластической деформации ГПУ-металлов [17, 113], имеющих ограниченное число систем скольжения, что затрудняет релаксацию концентраторов напряжений, следовательно, способствует началу двойникования. [c.56]

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]

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]

Отсюда получаем окончательное выражение для максимально возможной величины пластической деформации двойникованием [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]

Дтйникование. Пластическая деформация некоторых металлов, имеюших плотноупакованные решетки К12 и Г12, кроме скольжения может осуществляться двойникованием, которое сводится к пере- [c.46]

В зависимости от внутреннего строения различают следующие типы мартенсита пластинчатый и пакетный. Пластинчатый мартенсит также называют игольчатым, низкотемпературным и двойниковым. Он образуется в высоко- и среднеуглеродистых легированных сталях и имеет форму тонких линзообразных пластин с двойниковыми прослойками в средней части. Б началь- НЯС ный момент превращения, когда образуется средняя часть пластины (так называемый мидриб ), пластическая деформация аустенита, обусловливающая перестройку решетки, происходит путем двойникования. Переферий- [c.523]

Нри больших степенях деформации в условиях интенсивной пластической деформации в этих сталях обнаружено и проанализировано формирование областей локализованной деформации. Для малоуглеродистых и низколегированных сталей — это вытянутые до 10 мкм (при ширине 1 мкм) области с ультродисперсной фрагментированной структурой, а для легироЦанных сталей, где пластическая деформация осуществляется двойникованием — сУбласти с мощными разворотами решетки. [c.66]

Заметим, что критические скалывающие напряжения, необходимые для начала пластической деформации путем скольжения, обычно меньше, чем критические напряжения для деформации путем двойникования, поэтому пластическая деформация двойни-кованием встречается значительно реже. Например, для Zn критическое напряжение для начала скольжения равно 0,18-10 Па, а для двойникования —29-10 Па. В некоторых материалах деформация может осуществляться обоими способами — скольжени- [c.132]

Основным механизмом пластической деформации металлов и сплавов является внутризеренное сдвиговое перемещение одних частей кристалла (кристаллита) относительно других, осуществляемое с помощью многочисленных видов движения дислокаций. В этом случае говорят о внутризеренной пластической деформации. Сдвиговые механизмы пластической деформации разнообразны. Основными из них являются скольжение, двойникование, сбросообразование. [c.105]

ДВОЙНИКОВАНИЕ И ЕГО ГЕОМЕТРИЯ В МЕТАЛЛАХ С О. Ц. К., Г. Ц. К. и Г. П. У. РЕШЕТКАМИ, При ударном нагружении а-железа, например, во время скоростной пластической деформации, осуществляемой взрывом, возникают очень тонкие, кристаллографически правильно расположенные пластины — это двойники. Они образуются при деформации многих металлов с о. ц. к. структурой, включая молибден, вольфрам, хром, ниобий, тантал, а-железо. Двойники здесь обычно длинные и тонкие, редко достигающие толщины 5-10" см, поскольку с двойникованием связано протекание большой (7=0,707) пластической деформации (см. табл. 6). Плоскостями двойникования являются 112 (на рис. 77, а они перпендикулярны плоскости чертежа). Плоскости 112 упакованы в последовательности AB DEFAB . ... (79) [c.135]

Сбросообразование как механизм пластической деформации с описанными выше отличительными признаками объясняет рассмотренные ранее механизмы пластинкования А. В. Степанова, иррационального двойнико вания (т. е. двойникования не по кристаллографическим плоскостям с малыми индексами, а по произвольным плоскостям). [c.150]

Наблюдения за поведением би- и поликристаллов гексагональных металлов показали, что их деформационное упрочнение определяется в основном наличием скольжения по небазисным плоскостям. При 77 К поликрис-сталлы цинка разрушаются совершенно хрупко, поликристалл магния — после деформации е 0,03-=-0,05, а поликристалл кадмия —при 8 0,15- 0,20. Даже при комнатной температуре поликристаллы цинка и магния выдерживают малую пластическую деформацию, в то время как монокристаллы кадмия разрушаются при е 0,35. Это происходит потому, что небазисное скольжение в магнии очень ограниченно и встречается только в призматических плоскостях. Несмотря на развитие двойникования, облегчающего пластическую деформацию вследствие переориентации отдельных областей в положение, удобное для скольжения, из-за хаотичности ориентировки общая деформация и пластичность поликристалла остаются малыми. В кадмии наблюдается существенное небазисное скольжение по пирамидальной системе 1122 <1123> и комбинация базисного и пирамидального скольжений удовлетворяет требованию пяти независимых систем скольжения. В результате у поликристаллического кадмия появляется заметная пластическая деформация до разрушения, при этом более высокая, чем у магния и цинка пластичность. [c.228]

ДИАГРАММЫ а—8 ПРИ БОЛЬШИХ СТЕПЕНЯХ ДЕФОРМАЦИИ. Связь между соседними зернами сохраняется в результате множественного скольжения. Сохранению связи способствует также и двойникование. При взаимодействии зерен могут возникать изгибающие моменты, даже если извне приложено напряжение растяжения или сдвига. Такие моменты снимаются в результате образования полос сброса. Сбросообразование и двойникование приводят к релаксации напряжений, способствующей дальнейшему протеканию пластической деформации. Если такой релаксации недостаточно, то около границ возникают трещины. [c.236]

Микроструктурная оценка 8, d и N в опытах дает значения е = 1 4%, несравненно более низкие, чем общая пластическая деформация до разрущения. Таким образом, вклад деформации двойникованием в общий уровень пластичности поликристалла оказывается небольшим, несмотря на то, что, кроме концентрации напряжений в местах нагромождения дислокации на различных препятствиях (например, в местах пересечения полос скольжения), благоприятствующих процессу двойникования, в поликристалле создается дополнительная концентрация напряжений, облегчающая двойникование тем больше, чем больше величина зерна. Снижение температуры и повышение скорости деформации приводят к уменьшению эстафетного скольжения, затрудняя релаксацию напряжений и, следовательно, способствуя развитию двойникования. Как показывают расчеты и эксперимент, вклад двойникования при деформации монокристалла существенно ниже, чем предсказываемый по формулам (85) и (149). Подобно тому, как уменьшение величины зерна приводит к снижению концентрации напряжений и, как следствие этого, не достигаются значительные по величине напряжения старта двойникового источника Од= д.у/6 ( д,у=1,4-10-2 мДж/см2 — энергия дефекта упаковки для железа и ад—2000 МПа), можно утверждать, что в результате раздробления исходного зерна поликристалла на фрагменты , ограниченные каркасом из двойниковых пластин, возникает (В. И. Трефилов с сотр.) своеобразный эффект само- [c.245]

Механическое двойникование. В поликристаллических металлах двойникование, или закономерная (симметричная) переориентация кристаллической решетки при механическом воздействии, является дополнительным механизмом пластической деформации, которыш обычно вступает в действие при низких температурах, когда сопротивление началу скольжения очень высоко. [c.9]

В отличие от монокристаллов механическое двойникование в поликристаллах играет, согласно современным представлениям [22], роль только дополнительного механизма деформации, который не вносит заметного вклада в пластичность материала, однако существенно влияет на протекание скольжения при низких температурах, как бы моделируя скольжение за счет локальных концентраций напряжения. Важно отметить при этом двойственную роль механического двойникования, которое из-за пониженной релаксационной способности материала, связанной с высокими значениями сопротивления движению дислокаций при низких температурах, может вызывать раскрытие хрупких микротрещин и последующее разрушение без заметной пластической дефюрмации (особенно в жестких схемах нагружения с элементами растяжения). [c.56]

При образовании скопления дислокаций и соответствующей концентрации напряжений у вершины скопления представляется весьма вероятным, что пластическая деформация в соседнем зерне начнется в результате работы зернограничных источников [54, 102]. Удаляясь от поверхности зерна, дислокации, эмитированные этими источниками, взаимодействуют с дислокациями сетки Франка и могут создать новые источники типа источников Франка — Рида. Поскольку эти новые источники не заблокированы примесями, они оказываются способными либо к размножению полных дислокаций, либо (при достаточно высоком уровне напряжений сдвига) — к размножению частичных дислокаций, т. е. к образованию двойника, например, по полюсному механизму Коттрелла — Билби или по механизму Шлизви-ка [20] (рнс. 2.17). Развитая в работе [22] модель, в которой двойникование начинается после частичной (за счет скольжения) релаксации концентраторов напряжений, приводит к получению аналогичной уравнению Холла — Петча для скольжения зависимости напряжения начала двойникования от размера зерна [c.60]

Для понимания роли двойникования в пластической деформации и разрушении металлов и их сплавов с ОЦК-решеткой представляет интерес оценка максимально возможного вклада двойникования в общую пластическую деформацию материала. Впервые такую оценку выполнили Шмид и Боас [135] для монокристаллического образца. По данным работы [135], относительное удлинение е при полном передвой-никовании монокристалла составляет [c.65]

Микроструктурная оценка б и Л на исследовавшихся в работе [22] образцах поликристаллического армко-железа О — 0,37 мм, Т = = —185 °С и е — 10 с ) позволяет получить по выражению (2.49) 8д = 0,09 %, а обжатие на 4 % образцов из сплавов Сг — 20 % Ре (О 0,3 мм) дает 8д = 3,9 %. Однако общая пластическая деформация до разрушения указанных образцов значительно превышала величины деформации двойникованием. Другими словами, вклад деформации двойникованием в общий уровень пластичности образца оказывается сравнительно небольшим. В работе [137] это объясняется [c.67]

В процессе упрочнения (после образования фрагментов ) eure др, начала двойникования внутри фрагментов возможно развитие пластической деформации скольжением (рис. 2.23). Реализация того или иного вида пластической деформации будет определяться соотношением [c.68]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...