Дефекты структуры дислокация

Структура металлов при термоциклировании формируется в несколько стадий. На первой стадии нагревы устраняют дефекты, присутствовавшие в металле в исходном состоянии. Однако под влиянием термических напряжений происходит образование новых дефектов структуры — дислокаций и их скоплений, избыточных вакансий. В результате разупрочнение, имевшее место на первой стадии, сменяется упрочнением. На третьей стадии появляются микротрещины, прогрессирующие от цикла к циклу развитие их приводит к росту крупных магистральных трещин, которые квалифицируются при технической оценке термостойкости как трещины термической усталости. По числу циклов до образования трещин или достижения ими определенных размеров обычно оценивают сопротивление материала термической усталости. О накоплении дефектов при термоциклировании можно судить и по данным изменения физических свойств металлов и сплавов 149, 1851. [c.13]

Роль дефектов структуры (дислокаций) рассмотрена раньше. После образования атмосфер вблизи дислокаций начинается образование е-карбида (рис. Ill) и цементита. Высказано мнение о том [186—188], что локальное зарождение фазы связано с тем, что данный участок оказывается более выгодным в силу концентрационного или структурного фактора. Поверхностная энергия на границе а-твердого раствора и фаз а и а", выделяющихся при старении, мало и при малом размере частиц ею можно пренебречь. Фактор упругой деформации будет наибольшим при образовании е-карбида и наименьшим при образовании цементита и а -фазы. [c.251]

Энтропийный критерий длительной прочности формулируется Следующим образом. Разрушение элементарного объема материала происходит в тот момент времени, к которому в нем накопится некоторое предельное значение плотности энтропии s . Еще М. Борн обратил внимание на подобие процессов плавления и разрушения.. Энтропия, которую необходимо подвести к единице массы (или объема) вещества, находящегося при абсолютном нуле, для того чтобы расплавить его, может рассматриваться как константа материала, равная s . В действительности нам приходится иметь дело с материалами, которые к моменту их силового или теплового нагружения находятся при некоторой температуре Т>0 (по абсолютной шкале). При этом в единице массы (или объема) рас- сматриваемого материала уже содержится некоторая начальная энтропия So- Заметим, что эта начальная энтропия зависит не только от температуры, но и от накопившихся к моменту начала нагружения внутри материала дефектов структуры (дислокаций и т. п.). Тогда, в соответствии с приведенной выше формулировкой критерия, накопленная в процессе силового и теплового нагружения внутри единицы объема материала энтропия As в момент разрушения должна удовлетворять соотношению [c.208]

Особенность керамики и минералов состоит в том, что они имеют несколько подрешеток, частично или полностью заполненных ионами различной природы, размеров и электрических зарядов Кристаллическая структура является результатом компромисса между геометрическими и электростатическими ус-ловиям я. Она определяет природу точечных дефектов, структуру дислокаций и характер возможных взаимодействий между ними обзор см. в работе [246]), [c.144]

Приведенные теоретические построения и примеры дают лишь общую схему подхода к решению вопросов структурной коррозии. Необходимо отметить еще некоторые особенности коррозии многофазных сплавов. Во-первых, состав и строение поверхности сплава постоянно меняются в процессе коррозии. В частности, в связи с тем что в коррозионную среду прежде всего переходят наиболее активные фазы, поверхность сплава все время обогащается более стойким компонентом. Изменяется также концентрация твердого раствора. Это влияет на величину компромиссного потенциала. Во-вторых, ионы, переходящие в среду с различных структурных составляющих сплава, могут образовать труднорастворимые соединения с анионами, оксиды или гидроксиды. Это приводит к пассивации и к повышению степени гетерогенности поверхности сплава. В-третьих, на процесс структурной коррозии существенное влияние оказывают неметаллические включения, имеющиеся в сплавах. В процессе коррозии поверхностная концентрация этих включений все время меняется, что оказывает влияние и на кинетику катодного процесса, и на величину компромиссного потенциала. В-четвертых, на процесс коррозии влияют границы зерен и другие физически неоднородные участки поверхности (дефекты структуры, дислокации и т.д.), роль которых существенно меняется со временем вследствие изменения их поверхностной концентрации и адсорбции различных частиц. [c.65]

Структура металлов и сплавов в большинстве случаев неоднородна и состоит из двух фаз (например, феррита и цементита). При погружении такого сплава в электролит отдельные фазы (зерна) его будут иметь различные потенциалы, а так как эти зерна соединены друг с другом через массу металла, то сплав будет представлять собой множество гальванических микропар. Схематически явление электрохимической коррозии двухфазного сплава изображено на рис. 86. Здесь темными участками обозначена фаза с более высоким потенциалом (катод). Черными стрелками показан переход частиц анода (светлые участки) в раствор эквивалентный переход электронов анода к катоду показан белыми стрелками. Таким образом, коррозия металлов в электролитах определяется электрохимической гетерогенностью прилегающего к электролиту слоя сплава и склонностью его фаз к ионизации. Из сказанного следует, что чистые металлы и однофазные сплавы должны иметь большую коррозионную стойкость, чем сплавы, состоящие из смеси фаз. Опыт подтверждает это например, сталь, закаленная на мартенсит, корродирует значительно меньше, чем та же сталь после отжига или отпуска (состояние перлита, сорбита, троостита). Однако и однофазные металлы имеют дефекты структуры дислокации, субзерна, загрязнения и примеси, обладающие различными значениями электродного потенциала то же относится и к наклепанным участкам металла. Все это определяет электрохимическую гетерогенность металлов. Поэтому электрохимическая коррозия может наблюдаться также и у однофазных металлов. [c.152]

За последнее время уделяется большое внимание влиянию субструктуры на коррозию металлов. Дефекты структуры, выходящие на поверхность металла, обладают повышенной реакционной способностью и по ним идет в первую очередь растворение металла. В зависимости от плотности активных мест, обусловленных на различны верн х " выходом дислокаций на поверхность, [c.327]

С другого стороны, и пластическая деформация, и собственно разрушение являются по своей физической природе локальными процессами, и эта локализация пластической деформации и разрушение имеет свои специфические особенности на каждом структурном уровне. На микроуровне - уровне дефектов структуры (вакансий, дислокаций и т.д.) - развиваются свои процессы накопления микроповреждений, обусловленные перераспределением дефектов и увеличением плотности. Причем, поля внутренних напряжений на разных структурных уровнях также существенно различны и имеют разную физическую природу. Неодинаковы и концентраторы напряжений. На микроуровне это могут быть внедренные атомы, атомы замещения, дислокационные петли и [c.242]

Упругие деформации в кристалле могут быть связаны не только с воздействием на него внешних сил, но и с наличием в нем внутренних дефектов структуры. Основным видом таких дефектов, существенных для механических свойств кристаллов, являются так называемые дислокации. Изучение свойств дислокаций с атомарной, микроскопической точки эре-. ния не входит, разумеется, в план [c.149]

Хотя до сих пор мы говорили только о дислокациях, но полученные формулы применимы также и к деформациям, вызываемым другого рода дефектами кристаллической структуры. Дислокации [c.154]

Механические и коррозионные свойства. Особенности атомной структуры металлических стекол, приводящие к отсутствию в них таких дефектов, как дислокации, границы зерен и т. д., обусловливают очень высокую прочность и износостойкость. Так, например, предел прочности аморфных сплавов на основе железа существенно больше, чем у наиболее прочных сталей. При испытании аморфных металлических сплавов на растяжение обнаруживается их удлинение, т. е. эти сплавы в отличие от оксидных стекол, являются пластичными. [c.373]

Эти начальные дефекты могут быть дислокациями, микротрещинами, порами и прочими дефектами структуры, определение которых затруднено. Область 11 соответствует дефектам, которые могут быть обнаружены инженерными методами (конкретная величина обнаруживаемого дефекта зависит от разрешающей способности аппаратуры). В этой области расположена граница, отделяющая зону начальных трещин от распространяющихся. Для области III рост трещины наблюдается визуально. [c.273]

Преимущественная диффузия по поверхности ил-и границам зерен и блоков мозаики объясняется тем, что там степень нарушения кристаллического строения и дефекты структуры (наличие искажений, вакансий, дислокаций, напряжений, трещин) выражены особенно сильно. [c.56]

Вторая дополнительная стадия, стадия линейного упрочнения, которая на рис. 3.33 в координатах 5 — соответствует участку параболы, наблюдается особенно четко при низких и средних температурах у металлов и сплавов с низкой энергией дефекта упаковки 339]. Протяженность этой стадии обычно составляет деформацию, равную 0,003—0,03. Для линейной стадии также характерна своя дислокационная структура дислокации преимущественно удерживаются в плоскостях работающих источников, образуя плоские скопления. [c.154]

Удельное электросопротивление металлов р существенным образом зависит от концентрации дефектов кристаллического строения. Хорошо известно, что на величину р влияют точечные дефекты и дислокации. Однако влияние границ зерен на величину электросопротивления поликристаллических материалов исследовано весьма слабо. Подобные результаты могут быть получены исследованием зависимостей величины электросопротивления р от среднего размера зерен d. В обычных поликристаллах с размером зерен в десятки и сотни микрометров эффект, связанный с границами зерен, мало существен в связи с невысокой протяженностью границ зерен в структуре. С другой стороны, в случае наноструктурных металлов размер зерен становится соизмеримым с величиной свободного пробега электронов проводимости. В связи с этим проблема электросопротивления наноструктурных металлов приобретает большой интерес как с физической, так и с практической точек зрения. [c.162]

Здесь член PdV относится к изменению объема, не превышающему для пластических деформаций металла порядка сотых долей процента. Следовательно, этим членом можно пренебречь. Заметим, что речь идет о внешнем давлении, тогда как внутреннее (локальное) давление в окрестности дефектов структуры, уравновешивающееся по объему кристалла, может достигать огромных величин оно обусловливает деформационное увеличение энтальпии кристалла, эквивалентное росту внутренней энергии. Освобождение этой энергии при постоянном давлении происходит в количестве, эквивалентном выделившемуся при рекристаллизации количеству тепла 6Q = dH, по которому и определяется запас энергии упругих искажений. Если исключить обратимую деформацию тела, то для использования соотношения 6Q = dH в принципе неважно, что послужило причиной увеличения внутренней энергии (при постоянном давлении). Например, если каким-либо способом возбудить глубокие электронные оболочки атомов, то может отсутствовать не только макроскопическая деформация тела, но и локальная (возникающая в окрестности дислокации). При соответствующих условиях эта энергия возбуждения рассеивается в виде фононов, т. е. энтальпия переходит в тепло. [c.27]

В таком случае приложение нагрузки т (меньшей предела текучести) к металлу, имеющему несовершенства кристаллического строения, вызовет неоднородное распределение внутренних напряжений в очагах локального плавления приложенное напряжение преобразуется в гидростатическое давление (фазовое состояние близко к жидкому, дальний порядок отсутствует) а в остальной части кристалла напряжение в элементарных объемах подчиняется законам упругости твердого тела. Таким образом, в местах дефектов структуры типа дислокаций возможно равенство т = Р. Например, в работе [16] при вычислении свободной энергии вакансий постулируется справедливость этого соотношения для некоторых областей материалов . [c.28]

Анализируя деформацию, разрушение и упрочнение металлов, можно считать, что из различных дефектов структуры основной вклад в скрытую энергию деформации дают дислокации, по крайней мере, в области температур, близких к комнатной, и при повышенных температурах ниже температуры рекристаллизации. [c.43]

Радиационное распухание представляет собой ярко выраженное проявление конкуренции сил взаимодействия в дефектной структуре кристалла. Следовательно, исследования радиационного-распухания являются источником столь необходимой в физике твердого тела информации о взаимодействии точечных дефектов G дислокациями, порами, когерентными и некогерентными границами и о перераспределении точечных дефектов между однородно и неоднородно распределенными стоками различной эффективности. [c.113]

Упорядоченная структура пор имеет такие дефекты краевые дислокации с экстраплоскостями пор вакантные места и междоузлия смещения пор из узлов решетки несколько пор в одном узле решетки различие в размере пор, составляющих решетку. [c.162]

Исследования в области механики контактных взаимодействий, химических и диссипативных процессов в поверхностных и приповерхностных слоях трущихся материалов показывают, что материал в указанных зонах в процессе трения резко изменяет свое физическое состояние, меняя механизм контактного взаимодействия. Происходят существенные изменения в суб- и микроструктуре приповерхностных микрообъемов. Изучение кинетики структурных, фазовых и диффузионных превращений, прочностных и деформационных свойств активных микрообъемов поверхности, элементарных актов деформации и разрушения, поиск численных критериев оптимального структурного состояния, оценок качества поверхности должны быть фундаментальной основой в поисках материалов и сред износостойких сопряжений. В настоящее время исследованы закономерности распределения пластической деформации по глубине поверхностных слоев металлических материалов, кинетика формирования вторичной структуры, процессы упрочнения, разупрочнения, рекристаллизации, фазовые переходы, которые, в свою очередь, зависят от внешних механических воздействий, состава, свойств трущихся материалов и окружающей среды. Важное значение в физике поверхностной прочности имеет определение связи интенсивности поверхностного разрушения при трении и величины развивающейся пластической деформации. Сложность указанной проблемы заключается в двойственности природы носителей пластической деформации. Дислокации, дисклинации и другие дефекты структуры являются концентраторами напряжений, очагами микроразрушения. В то же время движение дефектов (релаксационная микропластичность) приводит к снижению уровня напряжений концентратора, следовательно, замедляет процесс разрушения. Условия деформации при трении поверхностных слоев будут определять преобладание одного из указанных механизмов, от которого будет зависеть интенсивность поверхностного разрушения. Межатомный масштаб связан с характерным сдвигом, производимым элементарными носителями пластической деформации (дислокациями). В легированных металлических системах величина межатомного расстоя- [c.195]

Смеп(ение кристаллических зерен сопровождается частичным нарушением связей, появлением различных дефектов структуры (дислокаций, вакансий), увеличением их плотности. В результате при возрастании напряжений при многократном их повторении происходит объединение дефектов, появляются микротрещины, разрыхление и разру1ле-ние структуры. [c.85]

Обращают на себя внимание малые значения толщины диффузионной зоны, составляющие единицы атомных монослоев, что не соответствует физ ическим представлениям о механизме объемной взаимодиффузии. Указанное противоречие разрешается, если принять, что наряду с вакансионным механизмом массотереноса в сплавах замещения заметный вклад в общий диффузионый поток (особенно при комнатной температуре) дает массоперенос по линейным и плоским дефектам структуры — дислокациям и межзеренным границам. [c.90]

При традиционном описании процесса пластической деформации исходят из того, что существующие в кристаллах системы скольжения позволяют обеспечить его формирование без разрушения сплошности. В.Е. Паниным и др. [11] было доказано, что пластическое течение происходит одновременно на нескольких уровнях, причем трансляция на одном уровне обязательно сопровождается поворотом на более высоком уровне, и наоборот. Принципиально важным в этом подходе является то, что любое нарушение структуры кристалла при подводе к нему внешней энергии рассматривается с позиции самоорганизации локальных структур, обусловленной энтропийными эффектами. Вторичные структуры, формирующиеся в деформируемом кристалле при достижении необходимого уровня возбуждения, представляют совокупность локальных структур - от дефектов типа точечных или линейных до аморфного состояния, возникающего при высокой плотности дефектов. Таким образом, при анализе пластической деформации кристаллов необходимо учитывать кооперативное взаимодействие трансляции, ответственной за изменение формы (дисторсии), и ротации, ответственной за изменение объема (дилатации). При этом важную роль в распространении скольжения играют границы зерен. Эволюция скольжения включает образование полос скольжения на начальных этапах пластической деформации, которые потом трансформируются в полосы микроскопического сдвига, что приводит к возникновению зоны локализованной макропластической деформации, проходящей через весь объем. Переход от одного масштабного уровня (микрополосы) к другому (макротюлосы) являет собой неустойчивость пластической деформации, предопределяющую шейко-образование. Он характеризуется тем, что шменяются элементарные носители деформации - дислокации сменяются дисклинациями. Дисклинации являются более энергоемкими дефектами, чем дислокации, что позволяет системе про- [c.241]

Образование пористой структуры переходного поверхностного слоя, обусловливающее вязкое разрушение материала, происходит не во всех случаях. Это характерно, в основном, для веществ с высокой энергией дефектов упаковки (высокочистый алюминии - 200 мДж/м , медь - 50 мДж/м ). Дая таких веществ характерно образование ячеистой структуры дислокаций, формирующеЙ9Я на стадии упрочнения. Образование и рост микропор происходит вдоль стенок дислокационных ячеек. Для сплава Си - 7% А1 с низким значением дефектов упаковки (3 мДж/м ) отсутствие ячеистой структуры ограничивает образование микропор в процессе разрушения. [c.317]

Известны случаи, когда ингибиторы не только тормозят процесс наводороживання, но даже уменьшают содержание водорода по сравнению с исходным, т. е. по сравнению с количеством технологического водорода в стали. Из табл. 6 следует, что травление в чистой серной кислоте привело к увеличению содержания водорода в образцах Армко-железа в два раза и в образцах сталь 10 более чем в три раза. Травление в том же растворе, но в присутствии ингибиторов КПИ-1 и КПИ-3, напротив, уменьшило содержание водорода в металле против исходного почти в два раза [23]. Подобный, кажущийся парадоксальным, результат связан, по-видимому, с тем, что большая часть водорода (80—90%) находится в приповерхностном слое металла [149] и сконцентрирована в дислокациях, вакансиях и других дефектах структуры. В ходе травления верхний слой металла снимается, что обеспечивает удаление технологического или про- [c.44]

Итак, в качестве физической модели твердого тела для описания механохимических явлений при коррозии металла под напряжением можно принять модель упругого континуума. (имеющего квазисвободные электроны) с дефектами структуры типа дислокаций. В этой модели потенциал деформации, обусловленный средней дилатацией упругодеформированного металла или средним нелинейным расширением дислокаций, реализуется в значениях, практически не влияющих на работу выхода иона металла, но оказывающих воздействие на электромагнитные явления переноса в металле и работу выхода электрона. [c.14]

Однако из этих величин нельзя выделить вклад плоских ско-пленйй" дислокаций, играющих решающую роль в формировании механохимическрй акти но,ст Вместе с тем в отдельных случаях (отсутствие упорядоченных копланарных скоплений, хаотическое или ячеистое распределение дислокаций), когда статистически усредненная при рентгеноструктурном анализе величина Аа/а пропорциональна числу элементарных искажений решетки (т. е. плотности дефектов структуры), можно сопоставить [c.91]

Однако из этих величин нельзя выделить вклад плоских скоплений дислокаций, играющих решающую роль в формировании механохимической активности металла. Вместе с тем в отдельных случаях (отсутствие упорядоченных копланарных скоплений, xaotH4e Koe или ячеистое распределение дислокаций), когда статистически усредненная при рентгеноструктурном анализе величина Да/а пропорциональна числу элементарных искажений решетки (т. е. плотности дефектов структуры), можно сопоставить данные рентгеноструктурного анализа с результатами изучения механохимической активности. [c.94]

При уходе атома из узла решетки возможио efo внедрение в решетку. Атомы внедрения — это избыточные атомы, прошедшие в решетку, но не занимающие ее узлов. Небольшие атомы водорода, углерода, кислорода и азота легко образуют дефекты внедрения и решетках металлов. Более крупные дефекты — линейные дислокации и поверхностные дефекты наружная яовер.хность тела, границы зерен и другие внутренние границы. Дефекты структуры оказывают сильное влияние яа электрическую проводимость, прочность, потери на гистерезис в ферромагнитных материалах. [c.33]

Экспериментальные данные подтверждают возможность упрочнения сплавов в зависимости от величины зерна, увеличения пластичности и плотности материала [2]. О магнитных характеристиках в области сверхмелких структур сведений в литературе нет, хотя и отмечается [3], что при образовании мелкозернистой структуры наблюдается однородное распределение дефектов типа дислокаций, что, по-видимому, должно приводить к однородной намагниченности материала. [c.211]

Выше было показано, что наличие в металле таких дефектов, как дислокации, способствует протеканию пластических д орлга-ций, которые при возрастании нагрузки завершаются разрушением срезом. К этому же эффекту приводят и другие дефекты, способные вызвать возникновение дислокаций. Отсюда можно сделать вывод, что упрочнения металла можно достигнуть, устранив из него все дефекты и добившись идеальной монокристаллической структуры. С другой стороны, отмечено, что при наличии большого числа различных дефектов материал становится прочнее. Таким образом, дефекты оказывают влияние как упрочняющее, так и разупрочняю-щее. Это противоречие кажущееся. Все дело в количестве дефектов. Зависимость между удельным числом дефектов и прочностью характеризуется графиком, изображенным на рис. 4.58. Из него видно, что при очень малом удельном количестве дефектов прочность металла должна быть очень высокой. Такой металл еще не получен, если не считать нитевидных кристаллов металлов ( усов ), [c.295]

Контактное взаимодействие металлов при граничном трении весьма существенно зависит от структурного состояния приповерхностных слоев контактнруемых поверхностей. Согласно современным представлениям о структурных изменениях кристаллической решетки контактное взаимодействие металлов связано с пластической деформацией приповерхностных объемов, обусловленной размножением, движением и взаимодействием дислокаций между собой и с другими дефектами структуры. [c.27]

Даже после того, как были даны пояснения по поводу многих внешних источников демпфирования, все еще остается очень большое число механизмов, с помощью которых энергия при колебаниях может поглощаться внутри некоторого малого элемента материала при его циклическом демпфировании. Мы не станем пытаться объяснить все эти механизмы, а остановимся на некоторых из них, представляющихся наиболее существенными. Эти механизмы приведены в табл. 2.1 [2.14] для тех диапазонов частот и температур, в которых они, как правило, наиболее эффективны. Все рассмотренные здесь маханизмы связаны с внутренними перестройками микро- или макроструктур, охватывающими диапазон от кристаллических решеток до эффектов молекулярного уровня. Сюда входят магнитные эффекты магнитоупругий и магнитомеханический гистерезис), температурные эффекты (термоупругие явления, теплопроводность, температурная диффузия, тепловые потоки) и перестройка атомарной структуры (дислокации, локальные дефекты кристаллических решеток, фотоэлектрические эффекты, релаксация напряжений на границах зерен, фазовые процессы, учитываемые в механике твердого деформируемого тела, блоки в по-ликристаллических материалах и т. п.) [2.15—2.18]. [c.77]

При высокотемпературном облучении молибдена нейтронами или при последующем отжиге металла, облученного при относительно низкой температуре, происходит коалесцеиция вакансий, и они образуют поры, количество и размеры которых зависят от флюенса и температуры облучения. Так, например, при облучении литого сплава Мо — 0,5% Ti быстрыми нейтронами (флюенс Ы022 нейтр/см , >0,1 МэВ) при температуре 580 + 20° С наблюдали образование в структуре металла пор диаметром 40 А, которые как бы образовывали в металле свою пространственную (модулированную) решетку, имевшую даже такие дефекты, как дислокации [203]. [c.74]

Приведенные выше экспериментальные данные показывают возрастание прочностных характеристик стали с увеличением степени деформации при ВТМО. Однако при сверхбольших обжатиях возникают значительные технологические трудности. Сверхбольшие обжатия неблагоприятно отражаются на структуре стали. При большом обжатии за один пропуск пачки скольжения получаются грубыми и большой протяженности, образующиеся дефекты рещетки (дислокации, вакансии и т. п.) распределяются неравномерно и концентрируются больщими скоплениями на отдельных участках между блоками, субзернами и зернами. При этом структура закаленной стали получается неоднородной с неравномерным распределением дефектов решетки (дислокаций и т. п.). В результате образования такой структуры может быть не повышение, а, наоборот, понижение механических свойств при ВТМО со сверхбольшими обжатиями, т. е. с обжатиями более 60% за один проход. [c.43]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...