Энергия упругой деформации решетки

Подвижность атомов углерода даже при комнатной температуре достаточна, чтобы по окончании превращения они смогли перераспределиться и занять ближайшие свободные октаэдрические пустоты вдоль направлений [100] и [010] с одновременным исчезновением тетрагональности. Для этого достаточно диффузионных перемещений на очень малые расстояния — в пределах одной элементарной ячейки. Однако в действительности решетка мартенсита сохраняет тетрагональность при комнатной температуре. Теоретический анализ, выполненный А. Г. Хачатуряном, показал, что между атомами углерода в мартенсите стали существует такое деформационное взаимодействие, которое делает термодинамически выгодным их упорядоченное распределение с предпочтительным расположением вдоль одной из кристаллографических осей. Таким образом, тетрагональное искажение решетки мартенсита отвечает минимуму свободной энергии благодаря минимизации энергии упругой деформации решетки, связанной с внедренными атомами углерода, при их упорядоченном расположении. [c.223]

В соответствии с теорией дислокаций хрупкие трещины в металле возникают в тех областях металла, где плотность задержанных дислокаций достигает критической величины, т. е. величина энергии упругой деформации решетки в этом объеме в результате скопления дислокаций и их взаимодействия достигает предельной для данной решетки величины. С другой стороны, образование вязких трещин можно связывать с выходом на поверхность определенного числа дислокаций, приводящим к образованию устойчивого зародыша трещины. В случае вязко-хрупкого разрушения в объеме Ур разрушение может быть обусловлено в результате образования как хрупких трещин вследствие накопления критической плотности дислокаций, так и вязких трещин в результате выхода на поверхность дислокаций. [c.27]

Увеличение разницы в размерах взаимодействующих атомов AR вызывает рост и и, следовательно, рост Я за счет увеличения энергии упругой деформации решетки, поэтому в этом случае АН > 0. [c.149]

Е — энергия упругой деформации решетки к — постоянная Больцмана [c.83]

Иначе обстоит дело с энергией упругих микроискажений кристаллической решетки, вызванных пластической деформацией тела. Накопленная в результате пластической деформации кристалла энергия упругих искажений решетки превращается в тепло при нагреве выше температуры рекристаллизации и оценивается калориметрическим методом [16]. Количество отведенной теплоты равно изменению энтальпии, так как процесс протекает в изобарных условиях. Поскольку химические реакции обычно идут также в изобарных условиях, термодинамической функцией (мерой максимальной полезной работы химической реакции) здесь является свободная энтальпия — изобарно-изотермический потенциал (термодинамический потенциал). Так как энтропийный член в данном случае пренебрежимо мал, деформационный сдвиг равновесного потенциала может быть вычислен по величине изменения энтальпии, запасенной вследствие пластической деформации тела. [c.24]

Таким образом, энергия упругих искажений решетки, возникающих вследствие пластической деформации тела, эквивалентна увеличению энтальпии тела, а в случае образования дислокаций, когда можно пренебречь энтропийной составляющей, она эквивалентна также увеличению термодинамического потенциала. Поэтому при вычислении Аф вместо U можно подставлять величину запасенной энергии упругих искажений решетки с дислокациями. [c.25]

Третий механизм роста может иметь место в системах, где выполняется соотношение (4.5), но имеется рассогласование по периодам решетки и возникает энергия упругой деформации, зависящая от толщины пленки. Таким образом, в начале процесса реализуется слоевое зарождение пленки, но для компенсации возрастающей упругой энергии в дальнейшем островковый рост оказывается более предпочтительным. В островках происходит релаксация упругих напряжений и снижение уровня упругой энергии. [c.139]

Центры гетерогенного зарождения в случае некогерентных и когерентных выделений могут быть различными. В первом случае превалирующее значение имеет выигрыш в поверхностной энергии и подходящим местом для гетерогенного образования зародыша может явиться граница зерна или поверхность включений. Для когерентного выделения решающее значение будет иметь уменьшение энергии упругой деформации. При наличии искажений постоянная решетки различна в различных участках твердого раствора и в одних участках соответствие с решеткой выделения будет больше, чем в других. Центрами внутренних напряжений (искажений), в частности, служат дислокации они могут быть благоприятными центрами возникновения когерентных выделений. [c.176]

Пластическая деформация. При увеличении внешних сил увеличивается энергия упругой деформации. По достижении определенной ее величины начинается течение металла, и в действие вступает новый механизм деформации — скольжение. При этом плоскости, в которых располагаются атомы, смещаются друг относительно друга под действием касательных напряжений на величину много большую периода кристаллической решетки. После снятия внешней нагрузки прежняя картина не восстанавливается, как это было при упругой деформации. Такая деформация называется остаточной, или пластической. [c.135]

Изменение внутренней энергии металла при деформации. При деформации металла его внутренняя энергия увеличивается. Первая составляющая — увеличение потенциальной энергии взаимодействия атомов в кристаллической решетке равна энергии упругой деформации и составляет всего лишь примерно 0,001 % от полного изменения внутренней энергии. [c.137]

Другая группа теорий плавления исходит из предположения прогрессивного роста дефектов кристалла при увеличении температуры, приводящего в конце концов к разрушению решетки. Простейшими дефектами решетки являются вакансии (свободные узлы) и атомы, -смещенные в междоузлия. Вокруг вакансий возникают упругие деформации, спадающие по закону г , где г — расстояние до дефекта, причем смещения соседних атомов не превосходят нескольких процентов от в случае межузельного атома смещение соседей может достигать 20% от постоянной решетки, а соответствующая энергия упругой деформации равна нескольким электронвольтам. В металлах преобладающим типом дефектов являются вакансии, полная энергия образования которых в среднем близка к 1 э В. Согласно принципу Больцмана, атомная концентрация вакансий, т. е. доля свободных узлов по отношению к полному числу занятых и свободных узлов кристалла, дается выражением [c.222]

Возможность неравновесных фазовых переходов кристалл — аморфное состояние материала вытекает и из энергетической аналогии процессов плавления и разрушения. В соответствии с представлениями, развитыми ранее [71], энергия предельного упругого искажения кристаллической решетки-в условиях механического нагружения при данной температуре, достигаемая при накоплении дефектов кристаллической решетки критической плотности, равна изменению энтальпии ЛЯ г, металла при его нагреве от заданной температуры до температуры плавления Ts, а энергия собственно разрушения— скрытой теплоте плавления. Предельная удельная энергия упругой деформации, равная АН т,— г[ Ср — теплоемкость, Г — текущая температура), при механическом нагружении опре- [c.84]

Поскольку обменная энергия связана с симметрией решетки описанным выше образом, упругая деформация решетки изменит конфигурацию электростатического поля и тем самым окажет [c.286]

Поверхностную энергию межфазной границы можно представить как состоящую из двух слагаемых химической составляющей, воз никающей из-за близкодействующих сил взаимодействия Между разнородными атомами в соседних положениях по обе стороны от границы, и структурной составляющей, связанной с упругой деформацией решетки. [c.132]

Дислокация всегда вызывает в окрестностях изгиб плоскостей кристаллической решетки (см. рис. 61, б и 78) поэтому при наличии тесно расположенных дислокаций одного знака плоскости решетки оказываются изогнутыми, как показано на рис. 95. Это приводит к увеличению энергии упругой деформации, которая одновременно уменьшается благодаря перегруппировке дислокаций. Дислокации в результате этого оказываются сосредоточен- [c.111]

Скопление дислокаций у краев активной плоскости скольжения соответствует высокому значению энергии упругой деформации в этих зонах. Отжиг после пластической деформации при нормальной температуре вызывает перераспределение накопленных дефектов кристаллической решетки. При отжиге дислокация отделяется от плоскости скольжения в процессе восходящего движения, и напряженная плоская система, ориентированная параллельно плоскости скольжения, переходит в менее напряженную [c.124]

В общем энергетическом балансе поверхностных атомов следует учитывать, кроме энергии упругих искажений решетки, тепла, энергии остаточных искажений кристаллической решетки, еще и поверхностную энергию, а также энергию, выделяющуюся в самом процессе пластического деформирования (затрачиваемую на элементарный акт пластической деформации). Различные виды энергии могут заменять друг друга, поэтому изменением условий можно достичь проявления схватывания при деформациях разной величины (даже при отсутствии влияния любых поверхностных пленок). [c.181]

Первое слагаемое в (34.50) характеризует кинетическую энергию электрона, второе —его взаимодействие с энергией деформации решетки и третье — энергию упругой деформации. [c.235]

Образование зародышей может быть гомогенным и гетерогенным. При гомогенном образовании зародыши возникают за счет спонтанных флуктуаций атомных конфигураций. Образование небольшого участка новой более стабильной фазы сопровождается понижением объемной свободной энергии (поскольку предполагается, что новая фаза более устойчива), Необходимо также принимать во внимание свободную поверхностную энергию ядра п энергию упругих деформаций, связанную с напряжениями в решетке, возникающими вблизи ядра. Обе эти энергии связаны с процессами, препятствующими происходящему изменению свободной энергии. Суммарное же ее изменение можно представить так [c.148]

Энергия деформации - энергия, вносимая в тело при его деформировании. При упругом характере деформации носит потенциальный характер и создает поле напряжений. В случае пластической деформации частично диссипирует в энергию дефектов кристаллической решетки и в конечном итоге рассеивается в виде тепловой энергии. [c.157]

При обсуждении диаграммы растяжения (см. рис. 4.9) обращалось внимание на то, что при приложении нагрузки к кристаллу сначала наблюдается очень небольшая область упругих деформаций (е<С1%), для которой справедлив закон Гука. Следует заметить, что область упругих деформаций уменьшается с повышением температуры и становится ничтожно малой вблизи температуры плавления, В упругой области каждый атом кристалла лишь слегка смещается в направлении приложения нагрузки из своего положения равновесия в решетке. Вообще говоря, теория не позволяет предсказать значение предела упругости. Однако линейная зависимость между силой и упругой деформацией может быть объяснена тем, что кривую потенциальной энергии взаимодействия атомов (рис. 4.11) при малых смещениях можно аппроксимировать параболой U= x . Отсюда сила [c.128]

Внедрение атомов примесей в междуузлие кристаллической решетки сопровождается ее упругой деформацией. Энергия кристаллической решетки при внедрении в нее атомов небольших размеров (водорода, кислорода, азота, углерода) увеличивается незначительно. [c.32]

Иначе обстоит дело с энергией упругих микроискажений кристаллической решетки, вызванных пластической деформацией тела. [c.26]

Действительно, концентрация насыщения раствора при неизменной дисперсности минерала (влияние упругой деформации на поверхностную энергию пренебрежимо мало) зависит только от температуры, и кратковременное пересыщение в прилегающем тонком слое раствора, вызванное приложенным напряжением вследствие увеличения химического потенциала кристалла, приводит к немедленному обратному осаждению всей растворившейся твердой фазы в виде осадка с ненапряженной решеткой (эпитаксия скажется только на первых моноатомных слоях, что имеет значение для равновесного потенциала металла и скорости растворения минерала в ненасыщенном растворе, но несущественно для минерала в пересыщенном растворе в связи с быстрым образованием толстого слоя осадка). В результате на поверхности кристалла, покрытого этим осадком, восстановится прежнее фазовое равновесие, и влияние напряжений не удастся зафиксировать. Поэтому механохимическое растворение минералов следует изучать в растворах, далеких от насыщения, используя нестационарные кинетические методы. [c.35]

Полученные результаты указывают на существование предельных величин деформации решетки и соответственно упругой энергии, накопленной металлом при длительном внешнем механическом воздействии [111]. Дальнейшее нагнетание упругой энергии в кристаллическую решетку металла приводит к периодически повторяющимся спадам уровня микронапряжений, связанным с возникновением и увеличением микротрещин. Развитие микротрещин приводит к отделению частиц износа. [c.54]

При анализе условий образования зародыша мартенсита необходимо также учитывать энергию, обусловленную пластической деформацией и упругими колебаниями атомов. Энергия пластической деформации связана с деформацией скольжением или двойникованием, обусловливающими деформацию с инвариантной решеткой в кристаллах мартенсита. Деформация скольжением происходит также в соседних с кристаллами мартенсита областях исходной фазы, поэтому можно полагать, что энергия, необходимая для этой пластической деформации, очень велика. Если предположить, что пластическая деформация происходит только в кристаллах мартенсита, то по аналогии с упругой энергией [c.12]

Когерентная связь особенно устойчива при малой упругой деформации. Скорость роста частиц зависит от поверхностной энергии и коэффициента диффузии на границах фаз. В никелевых сплавах упрочняющая фаза Ы1з(А1, Ti) или у изоморфна матрице, когерентно с ней связана, а периоды их решеток различаются всего на Избыточная энергия на границе не велика и структура отличается большой стабильностью. В более простом никелевом сплаве (нимоник) упрочняющая фаза у также связана когерентно с матрицей, но во втором случае разница в параметрах решетки обеих фаз больше и структура сплава менее стабильна. [c.393]

В результате холодного пластического деформирования металл упрочняется, изменяются его физические свойства. Наклепанный металл запасает 5—10% энергии, затраченной на деформирование. Запасенная энергия тратится на образование дефектов решетки (плотность дислокаций возрастает до 10 — 10 см ) и на упругие искажения решетки. Свойства наклепанного металла изменяются тем сильнее, чем больше степень деформации. [c.131]

С энергетической точки зрения наличие вакантных узлов в кристаллической решетке твердых растворов может повышать их стабильность, так как возникновение вакансий оказывает влияние на энтропию, энергию упругих напряжений и энергию свободных электронов. Вакансии можно генерировать путем закалки с высоких температур, где их равновесное число в связи с влиянием энтропийных факторов больше, чем при низких температурах, а также с помощью процессов облучения, пластической деформации и, наконец, путем легирования. Расчет энергии, [c.199]

При когерентном росте кристалла мартенсита накопление энергии упругой деформации решетки может привести к тому, что рост кристалла прекращается еще до разрыва когерентности. Тогда устанавливается термоупругое равновесие между мартенситом и матрицей. Это равновесие смещается в ту или иную сторону с изменением температуры при понижении температуры АРоб возрастает и кристалл растет, пока не установится новое равновесие (или не нарушится когерентность), а при повышении температуры АРоб уменьшается и кристалл будет сокращаться в размерах. Обнаружение термоупругих кристаллов мартенсита можно рассматривать как блестящее подтверждение правильности представлений о когерентности на границе мартенсита с исходной фазой и о ведущей роли соотношения АРоб и AFynp в термодинамике мартенситных превращений. [c.220]

Очевидно, ориентированная кристаллизация будет возникать, если Р >Р2 Так как величина предэкспоненциального множителя (С1 или Сг) в меньшей степени определяет общую величину, чем величина показателя, и так как, кроме того, можно полагать, что константа С приблизительно равна Сг, то очевидно, что для образования преимущественно ориентированного кристалла необходимо, чтобы /7-ь <АФ, т. е. чтобы сумма работы образования ориентированного кристалла и энергии упругой деформации решетки была меньше, чем энергия образования не- ориентированного кристалла. Очевидно, что при (/- - = АФ ориентированная или неориентированная кристаллизации становятся равновероятными. На основании известного значения модуля упругости для кристаллической решетки мо-жно рассчитать величину энергии упругой деформации решетки Е для различных степеней искажения параметра кристаллической решетки окисла. Если сделать вероятное предположение о том, что с увеличением степени искажения кристаллической решетки в формуле (38) меняется только величина Е, то можно рассчитать, при какой степени несоответствия параметров еще будет энергетически болеб [c.83]

Накопленная в результате пластической деформации кристалла энергия упругих искажений решетки превращается в тепло при нагреве выше температуры рекристаллизации и оценивается калориметрическим методом [14]. Количество отведенной теплоты равно изменению энтальпии, так как процесс протекает в изобарных условиях. Поскольку химические реакции обычно идут также в изобарных условиях, термодинамической функцией (мерой максимальной полезной работы химической реакции) здесь является свободная энтальпия — изобарно-изотермический потенциал (термодинамический потенциал). Так как энтропийный член в данном случае пренебрежимо малТ дёфбрмационный" сдвиг [c.26]

В прилегающих микрослоях параметры кристаллической решетки основы и примеси будут отличаться, вследствие чего на поверхности раздела между этими слоями возникают упругие деформации, в результате этого обра зуются линейные дислокации, уменьшающие энергию упругой деформации. Если примеси уменьшают параметр кристаллической ВР появляются избыточные полу-зоне линий АО и СЕ параметры решетки равны друг другу. Поэтому внутри слоев должна появиться система дислокаций, противоположных по знаку, что необходимо для установления соответствующего параметра кристаллической решетки вдоль линии АО. [c.540]

Поскольку обменная энергия связана с симметрией решетки описанным выше образом, упругая деформация решетки изменит конфигурацию электростатического поля и тем самым окажет влияние на намагниченность и ее симметрию. Упругое изменение размеров кристаллической решетки по действием магнитного поля носит название магнитострикции. При намагничивании образца обменная энергия влрмет на положение атомов и, таким образом, на размеры образца. Магнитострикция зависит от направления в кристалле и может быть выражена как гармоническая функция направлений намагничивания и симметрии кристалла. [c.34]

В качестве доказательства можно привести экспериментальные данные работы [89], приведенные в табл. 1. Как видно из табл. 1, отпуск предварительно деформированного образца при 350 °С не только не уменьшил плотности субзерен, но, наоборот, увеличил ее в полтора раза. По нашему мнению, это прямо указывает на то, что в когерентные границы выстроились дислокации, которые ранее были в более неравновесном состоянии (например, в скоплениях перед барьерами). Хотя величина плотности субзерен проходит через максимум с ростом температуры отпуска (см. табл. 1), относительная деформация решетки, действительно характеризующая ее среднюю энергию упругих искажений, монотонно уменьшается с ростом температуры отпуска. Следовательно, повышение температуры отпуска монотонно приближает металл к равновесному состоянию, как и следовало ожидать. На отно-108 [c.108]

Если упругие деформации при образовании зародышей во время распада пересыщенных твердых растворов велики, это приводит не только к большому увеличению зародышей критического размера, но и к усложнению их формы. Последнее связано и с анизотропией кристаллической решетки. Зародыши при твердофазных превращениях должны иметь элипсоидную или иглообразную форму. При такой форме зародышей возможна и хорошая припасовка упаковок атомов обеих фаз, благодаря чему межфазная поверхностная энергия имеет невысокие значения. [c.40]

Кан показал, что влияние поверхностных эффектов можно считать пренебрежимо малым. Что касается энергии упругих искажений, возникающих при когерентных флуктуациях состава, то она, во-первых, уменьшает движущую силу распада и, таким образом, подавляет его, так что границы спинодали смещаются в сторону более высоких температур и растет диффузионная подвижность. Величина смещения из-за энергии деформации зависит от относительного изменения периода решетки на единицу концентрации и может быть велика в системе А1 — Zn, где разница в атомных диаметрах Ad/d составляет только 2%, смещение равно 40° С, а в системе Аи — Pt, где Adid 4%, смещение достигает 200° С [185]. [c.218]

Механизм перестройки кристаллической решетки при мартенситном превращении открыт и изучен Г. В. Курдюмовым и его школой. Согласно Г. В. Курдюмову, при этом превращении происходит закономерная перестройка решетки, при, которой атомы ие обмениваются местами, а лишь смещаются друг относительно друга на расстояния, не превышающие межатомные. Очень существенна закономерность перестройки. Эта закономерность состоит в том, что атомы могут перемещаться только в определенных направлениях по отношению к своим соседям, в результате таких пра-одну и ту же сторону получается сдвиг [7]. При этом перемещение атомов совершается таким образом, что соседи любого атома в аустените-остаются соседяии того же атома в мартенсите. Следствие приведенной выше важнейшей особенности мартенситного превращения — когерентность решеток растущего кристалла мартенсита и аустенита (рис. 5). По мере роста кристалла мартенсита на когерентной границе накапливается несоответствие решеток (поскольку периоды решеток аустенита и мартенсита различаются), то приводит к росту упругой деформации. По достижении предела текучести энергия упругих напряжений вызывает разрыв когерентности, в результате чего рост мартенситного кристалла прекращается. [c.12]

Изменение параметра решетки в приповерхностном слое рассматривается в [434] как один из видов "сторонней деформации кристалла, т.е. деформации, обусловленной иными причинами, чем внешнее напряжение сдвига. Так как упругая деформация, отвечающая теоретическому сопротивлению сдвига, составляет 3-5%, автор [434] приходит к заключению, что в поверхностном слое кристалла, где осуществлена деформация 3—10%, должно происходить термофлуктуационное зарождение дислока-ЦИ0Ш1ЫХ петель при малом внешнем приложенном напряжении. Кроме того, следует заметить, что даже такой очень малой по глубине от поверхности области аномалии в динамических параметрах решетки вполне достаточно для облегченных условий зарождения одиночного или двойного перегиба при движении дислокаций (см. п. 5.2), а также для снижения энергии образования точечных дефектов, в частности, вакансий, которые, как будет показано в а. 5.2, выше температурного порога хрупкости Г р контролируют движение дислокаций в модели с консервативно движущимися ступеньками, а ниже Гкр целиком определяют механизм низкотемпературной микропластичности в области низких и средних величин нагфяжений (см. гл. 7). [c.132]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...