Дислокации границ зерен (ДГЗ)

Рис. 23. Схема субграницы с малым углом разориентации. аналогичная схеме рис. 21, за исключением того, что плоскость АС границы образует произвольный угол ф между границей зерна и средней для двух зерен плоскостью (010). Граница образована двумя сериями линейных дислокаций, векторы Бюргерса которых обозначены

Более сложное строение границы с малым углом разориентации 0 может быть образовано двумя сериями линейных дислокаций, экстраплоскости которых взаимно перпендикулярны (рис. 23). Такая граница зерна имеет две степени свободы одна степень свободы реализуется вследствие поворота одного зерна относительно другого на угол 0 (см. рис. 21), другая — благодаря вращению самой границы зерна вокруг общей оси кубической решетки зерен. Угол ф — угол между плоскостью границы и средним направлением [100] двух зерен. Граница составляет угол ф + 0/2 с направлением [100] в одном зерне и угол ф—0/2 с направлением [100] в другом зерне. На рис. 21 представлен частный случай, когда ф=0 или 90°. Из рис. 23 видно, что СЕ= / 0 / 0 [c.41]

Равномерное движение границы с двумя степенями свободы без их расщепления возможно не только благодаря скольжению дислокаций в своих плоскостях, но и нормальному смещению их из своих плоскостей, т. е. переползанию с участием диффузионных процессов. При этом скользящая дислокация является источником или местом стока вакансий и атомы будут двигаться от края сокращающейся плоскости к растущей экстраплоскости вследствие диффузии вакансий в противоположном направлении. Последующие положения границы зерна определяют 1) величину макроскопической деформации [c.170]

Таким образом, дислокации не могут непосредственно перейти из одного зерна в другое (Набарро показал, что напряжение сдвига оказывается очень высоким — одного порядка с теоретическим сопротивлением сдвигу), поэтому распространение скольжения от одного зерна к другому осуществляется путем возбуждения источников дислокаций в соседнем зерне II) под действием концентрации напряжений у вершины полосы скольжения в зерне / (см. рис. 136). В этом случае наиболее эффективно нейтрализуются напряжения от скопления дислокаций в зерне I. При достижении такого напряжения сдвиг пересекает границу, поле напряжений около скопившихся ранее дислокаций ослабевает (релаксация напряжений), создаются условия для дальнейшей пласти- [c.225]

Металлы с о. ц. к. решеткой в отличие от металлов с г. ц. к и гексагональной решетками обнаруживают сильную температурную зависимость предела текучести ниже 0,2 Тая- Заметное влияние на предел текучести при температурах выше 7"= (0,30,4) Гил оказывает также скорость деформации. У поликристаллического металла с о. ц. к. решеткой предел текучести обычно выражен более четко, чем у монокристалла, так как граница зерна препятствует движению дислокаций, а сегрегация примесей на границе зерна усиливает барьерный эффект. [c.233]

Как указывалось в работе одного из авторов [3], в процессе высокотемпературного наклепа (с умеренными обжатиями) дислокации, располагающиеся у границ зерна, принимают более активное участие в развитии сдвиговых процессов, нежели дислокации, располагающиеся в центральной части зерна. Вследствие этого пластическая деформация локализуется по границам и прилегающим к ним областям. В результате пластической деформации и последующего интенсивного охлаждения в металле остаются дислокации с более высоким критиче- [c.47]

Согласно первой модели (рис. 2.11) граница зерна ограничивает длину плоского скопления дислокаций Возникающая при этом в вершине скопления концентрация напряжений [103] [c.50]

Противоречивость некоторых обсужденных выше результатов по деформационному упрочнению поликристаллов во многом объясняется в теоретической работе А. Н. Орлова [67]. Показано, что ограничение пластической деформации границами зерен может приводить не только к увеличению плотности дислокаций с уменьшением зерна, но и снижению последней за счет ассимиляции дислокаций границами. В зависимости от преобладания того или иного фактора в конкретном материале и при данных условиях деформации могут наблюдаться различные варианты деформационного поведения. [c.116]

Рис. 2.3. Распределение полей внутренних упругих напряжений в зависимости от расстояния от границы зерна 1 — экспериментальная кривая 2 — расчетная кривая при средней плотности зернограничных дислокаций 1 х 10 м

Рис. 2.4. Схема, иллюстрирующая расположение краевых зернограничных дислокаций в границе зерна. Здесь D — среднее расстояние между дислокациями

Представим сначала границу зерна длиной L, содержащую сетку хаотически распределенных внесенных зернограничных дислокаций, располагающихся в плоскости ух некоторой системы координат (рис. 2.22). [c.101]

Пусть векторы Бюргерса Ь = ( 6,0,0) будут направлены нормально к плоскости границы зерна, а общая плотность внесенных зернограничных дислокаций равна р. Предположим, что дислокации распределены хаотически, но однородно. Это значит, что вероятность обнаружить дислокацию на любом участке (у, y+dy) одинакова и равна dy/L. Конкретное расположение каждой из дислокаций не зависит от расположения других дислокаций. Такое распределение очень сильно отличается от однородного, периоди- [c.101]

Рис. 2.22. Неравновесная граница зерна, содержащая сетку хаотически распределенных краевых внесенных зернограничных дислокаций

Рассмотрим усредненные характеристики случайных полей, такие как среднее значение напряжений aij x,y)), дисперсии afj x,y) - 5tj x,y)y и другие моменты второго рода (Tij x,y)x y.(Tki x,y))i полученные путем усреднения по целому ряду реализаций структуры границы зерна. При этом под реализацией имеется в виду конкретный массив дислокаций в границе зерна, который удовлетворяет упомянутый выше закон случайного однородного распределения. Указанные характеристики определяют среднеквадратичные упругие деформации и избыточную энергию, вызванную хаотическими дислокационными массивами. [c.102]

В [208] получено также выражение для величины среднеквадратичной упругой деформации, которое позволяет, рассчитав теоретически плотность дислокаций р, сравнить ее значение с экспериментальными данными. Выше были рассмотрены напряжения, создаваемые бесконечными прямыми границами. Вместе с тем в любом поликристалле существует сетка конечных границ. Однако можно считать, что эта сетка состоит из бесконечных зигзагообразных границ и в первом приближении можно пренебречь неровностями на этих границах [150]. Более того, распределение дислокаций в каждой конкретной границе зерна не зависит от такового в соседней границе. Все это позволяет полагать, что полученные выше для бесконечных границ зерен результаты применимы также для случая наноструктурных материалов. [c.103]

Подставим уравнение (2.19) в уравнение (2.24) и проинтегрируем последнее уравнение в интервале го < [ж) < Д/2 с обеих сторон бесконечной границы (где го Ь — радиус ядра дислокации, или параметр обрезания). В результате получается выражение для избыточной энергии границы зерна, создаваемой хаотичной сеткой дислокаций, имеющих вектор Бюргерса Ь = Ь, О, 0) [c.105]

Учитывая характер дальнодействующих полей напряжений от стенки хаотичного ансамбля внесенных зернограничных дислокаций, следуя [118], считали, что сдвиги атомов в теле зерен убывают обратно пропорционально корню квадратному из величины кратчайшего расстояния х от границы зерна. Компоненты деформационного вектора вычисляли с использованием уравнения [c.116]

Рис. 2.27. Величина вызванных дальнодействующими полями внесенных зернограничных дислокаций упругих атомных смещений в теле зерен в зависимости от выраженного в числе атомных слоев расстояния от границы зерна

После некоторой начальной деформации (е = 0,05) средняя плотность дислокаций в зернах слегка возросла до 10 м . Еще раз отметим, что это нижний предел плотности, поскольку реальная плотность дислокаций должна быть выше вследствие накопления дислокаций также на границах зерен. Однако в таких сложных структурах трудно получить статистически надежные результаты. Тем не менее, можно утверждать, что средняя плотность дислокаций во время дальнейшей деформации не изменялась. У большинства границ зерен сохранился сложный контраст, т. е. они сохранили свое неравновесное состояние. [c.186]

Можно предложить два объяснения факту отсутствия дальнейшего накопления дислокаций в теле зерен [61]. Во-первых, небольшое количество дислокаций в теле каждого отдельного зерна участвует в деформации. Действительно, число дислокаций, скользящих в единицу времени в зерне, может быть оценено с учетом предположения, что они быстро захватываются границами зерен. При скорости деформации 1,4 х 10 с использованной в эксперименте, макроскопическая деформация, равная 50%, требует временного интервала в 360 с. Принимая во внимание размер зерен 210 нм, а удлинение зерен 105 нм, что соответствует скольжению примерно 400 дислокаций, получаем, что в отдельном зерне в деформации участвует 1 дислокация в секунду. Во-вторых, отсутствие накопления дислокаций может быть связано с процессами возврата. Часть возврата может осуществляться путем поперечного скольжения дислокаций. Более того, возврат должен происходить также в результате поглощения дислокаций границами зерен. Рассмотрим данный процесс более подробно. [c.189]

Гетерогенное зарождение пор на различных несовершенствах кристалла (частицы включений, дислокации, границы зерна) происходит в некоторых металлах и сплавах при облучении в определенном температурно-дозном интервале [52, 53]. Однако не установлена четкая корреляция пространственного распределения пор с пространственным распределением выделений для всех исследованных материалов во всем температурно-дозном интервале порообразования. [c.124]

Граница зерна является иреиятствнем для движения дислокаций, поэтому у границ зерен плотность дислокаций больше (рис. 10,а). Напряжения, концентрируясь у различных включений, порождают (генерируют) дислокации (рис. 10,6). Дислокации неравномерно распределены по объему металла, поэтому их расирсделенпе образует дислокационную структуру (рис. 10,(3, ж). Часто дислокации образуют сетку, точнее ячеистую структуру (рис. 10,6). [c.30]

Образование зародышевых трещин в пределах зерна представляет собой (по Одингу) результат направленного размножения и перемещения (диффузии) дислокаций типа вакансий к границам зерна. Скорость диффузии пропорциональна величине напряжений и температуре и, следовательно, ускоряется в результате микронагрева материала. [c.290]

В.Д. Нацик [16] предположи г, что существует аналогия между изучением звуковых волн и движущимися дислокациями при переходе границы двух сред с разными модулями упругости и процессом излучения электромагнитных волн движущимися зарядами при переходе границы двух сред, различающихся ди-элек1рическими постоянными. Это позволило предсказагь возникновение звуковых сигналов при переходе дислокации через плоскость разрыва модулей упругости (например, при переходе дислокаций через границу зерна в поли-кристаллическом металле или при выходе дислокации на поверхность) и зависимость интенсивности звукового импульса переходного излучения от скорости, с которой дислокация выходит на поверхность. [c.258]

Условно принято, что дислокация положительна, если она находится в верхней части кристалла и обозначается знаком L, и отрицательна, если находится в нижней части (знак Т ). Дислокации одтгаго и того же знака отталкиваются, а противоположного - притягиваются. Под воздействием напряжения краевая дислокация может перемещаться по кристаллу (по плоскости сдвига), пока не достигнет границы зерна (блока). При этом образуется ступенька величиной в одно межатомное расстояние. Винтовая дислокация (см. рис. 6.2,6) в отличие от краевой параллельна вектору сдвига. [c.265]

Дальнейшим развитием теории строения границ зерен является установление факта суш,ествования на границах зерен, включая н большеугловые, зернограничных дислокаций (рис. 96, в). В этом случае граница зерна состоит из участков мест совпадения и зернограничных дислокаций (ЗГД). Зернограничные дислокации могут быть подвижными и сидячими. Подвижные ЗГД могут перемещаться вдоль границы и играют важную роль в зернограничном проскальзывании. Скорость такого проскальзывания увеличивается с ростом плотности ЗГД. Наличие ЗГД подтверждается электронномикроскопическими исследованиями границ специально выращенных бикристаллов. [c.166]

Наиболее ранняя дислокационная теория строения границ зерен может быть использована также для объяснения особенностей деформации поликристаллов. В частности, модель границы зерна Мотта предусматривает, что в границах с большими углами разориентации дислокации располагаются так близко, что их индивидуальные особенности стираются и дислокации уже нельзя рассматривать как самостоятельные дефекты. Поэтому островная модель большеугловой (0>1О-=-15°) границы Мотта предполагает, что границы зерен состоят из островков хорошего соответствия, разделенных областями с сильно нарушенной структурой. [c.166]

Эшби показал, что для сложных границ скольжение по границе и миграция тесно связаны. В этом случае скольжение и миграция границы пропорциональны, поскольку только в этом случае возможно скольжение без изменения структуры границы. При зернограничном проскальзывании по большеугловой границе миграция выступает как процесс, обеспечивающий непрерывное под-страивание границы до плоскости в атомном масштабе благодаря перемещению зернограничных дислокаций. Однако эту миграцию следует отличать от той, которая происходит в процессе пластической аккомодации, когда миграция, наблюдаемая при локальной пластической деформации, непосредственно не связана со скольжением по границе зерна. Такая нерегулярная миграция может препятствовать зернограничному проскальзыванию, поскольку не позволяет границе в процессе скольжения оставаться плоской. Для осуществления непрерывного скольжения по поверхности границы зерна необходимо действие источников зернограничных дислокаций. Предполагается, что источниками таких дислокаций могут быть источники типа Франка — Рида, действующие на границе зерна. Обнаруженные спиральные образования на границе зерен являются источниками дислокаций границ зерен, размножение которых происходит не скольжением, а переползанием. Дислокации границ зерен могут образовываться и в результате взаимодействия дислокаций решетки со структурными дефектами границы. [c.178]

Первое условие непрерывности, а именно лг /сросл о/г -ческой сплошности, заключается в том, что под действием внешних сил дислокация не может (если речь идет о невысоких температурах) выйти из кристаллита путем образования сдвиговой ступеньки, так как этому мешает соседнее зерно. Дислокации могут лишь приближаться к границам зерна. Таким образом, дислокации от активных источников В зерна / (рис. 136) приходят к границе [c.224]

Особенность барьерного упрочнения заключается в том, что границы зерна создают действующие на дислокацию силы близкодействия. Коттрелл и Мак Лин приводят расчеты Джесвона и Формэна, согласно которым единичная дислокация в результате воздействия касательного напряжения, равного 10 G, располагается от границы зерна на расстоянии пяти атомных диаметров. Необходимо иметь в виду, что у границы зерна на дислокацию действует две противоположно направленные силы. С одной стороны, она притягивается к границе, так как атомы на границе далеки от упорядочения, и энергия несоответствия границы изменится не намного, если в границу вольются искажения, имеющиеся у цент- [c.226]

Модель Коттрелла (см. рис. 136) поясняет распространение пластической деформации от зерна к зерну несколько дислокаций, вышедших из источника В зерна /, движутся в плоскости скольжения и образуют скопление у границы зерна. У вершины р лидирующей дислокации возникает концентрация напряжений. Коттрелл определил, что дислокации будут образовываться вновь в результате генерации, допустим, источником Франка—Рида В до тех пор, пока действующее в окрестности этого источника напряжение Тт, повышающееся от п дислокаций, задержанных в полосе скольжения, полностью не уравновесится противодействующими напряжениями Xd. [c.239]

Перечислим факты, которые необходимо учитывать при анализе возможной роли каждого из этих механизмов 1) сверхпластичность проявляется чаще всего в ультрамелкозернистом состоянии, причем не только в двухфазных сплавах, но даже в чистых металлах. Однако на двухфазных сплавах, как правило, удается добиться более высокой пластичности 2) процесс протекает с малой скоростью 3) напряжение течения в условиях сверхпластичности (интервал II) а) необычно резко чувствительно к скорости деформации, причем зависимость a=f e) и соответственно величины т носит экстремальный характер б) уменьшается с уменьшением величины зерна) 4) в процессе сверхпластичного течения, несмотря на очень большую степень деформации, зерна остаются равноосными или слегка вытягиваются в направлении деформации, плотность дислокаций в зернах почти не изменяется, дислокационные скопления, в том числе у границ зерен, не возникают, соответственно упрочнение материала очень мало. В отличие от этого деформация в скоростном интервале III сопровождается увеличением плотности дислокаций и упрочнением. [c.563]

Краевая дислокация образуется, если внутри кристалла появляегся лишняя полуплоскость атомов, которая называется экстраплоскостью. Ее край М создает линейный дефект peuienai, который называется краевой дислокацией. Условно принято, что дислокация положительная, если она находится в верхней части кристалла и обозначается знаком ".L , если дислокация находится в нижней части - отрицательная ( у ). Дислокации одного и того же знака отталкиваются, а противоположного - притягиваются. Под воздействием напряжения краевая дислокация может перемещаться по кристаллу (по плоскости сдвига), пока не достигнет границы зерна (блока). При этом образуется ступенька величиной в одно межатомное расстояние. [c.13]

Наличие препятствий на пути движения дислокаций требует воздействия дополнительного напряжения для их дальнейшего продвижения, т. е. повышает способность материала сопротивляться внешнему нагружению. Эффективными дислокационными барьерами являются границы зерен. Этот барьерный эффект отчетливо проявляется при деформировании металлов на площадке текучести. Скользящие дислокации не могут пройти через границу зерна, и передача деформации осуществляется методом эстафеты — путем возбуждения дислока- [c.12]

Один из таких механизмов упрочнения связан со способностью дислокаций переходить через границу зерна или генерировать дополнительные дислокации во второй фазе в результате плоского скопления вблизи поверхности раздела первой фазы. Согласно этой модели, прочность композита должна увеличиваться с уменьшением размера пластин или стержней, поскольку при этом убывает размер плоского скопления. В работах ряда исследователей было показано, что действительно имеется соотношение типа Пет-ча между напряжением течения и обратной величиной корня квадратного из размера пластин или расстояния между стержнями [9, 10, 54, 59]. Коссовски и др. [38] учли повышение прочности, обусловленное размерным эффектом типа Петча, и, применив измененную формулу правила смеси, рассчитали прочность композита, которая оказалась в хорошем согласии с экспериментальной величиной для эвтектики Ni—Сг. [c.371]

Распределения напряжений и деформаций вокруг заблокированных полос скольжения или скопления дислокаций аналогичны их распределениям вокруг трещины. Скопление краевых дислокаций, задержанных барьером типа границы зерна или поверхности частицы, вызывает концентрацию растягивающих напря- [c.65]

Расчетное распределение упругих деформаций вблизи границы зерна, содержащей такую конфигурацию дислокаций, в соответствии выражением (2.1) имеет аналогичные экспериментально построенной кривой 1 на рис. 2.3 особенности и показывает максимум упругих деформаций в приграничной области, а также экспоненциальный спад при больших расстояниях от границы зерна. Отметим, что быстрое уменьшение величины упругих деформаций с увеличением расстояния от границы зерна предсказывалось также и в других работах [12, 118]. Из рис. 2.3 следует, что достаточно хорошее совпадение расчетных данных, полученных по формуле (2.1), с экспериментальными данными достигается при среднем расстоянии между краевыми зернограничными дислокациями D — 10 нм, что соответствует их плотности 1X10 м при величине вектора Бюргерса Ьзгд = Ь/6 где Ь = 2,56 X 10 м [111]. [c.64]

Рис. 2.20. Захваченные большеугловой границей решеточные дислокации в магниевом сплаве. Каждая дислокация в границе связаны с решеточной дислокацией внутри зерна

Помимо дислокаций важным дефектом наноструктурного состояния являются дисклинации. Хорошо известно, что дисклина-ции могут формироваться в зернограничных стыках и их образование связано с эволюцией структуры при больших деформациях [11, 214, 215]. Мощность дисклинаций зависит от взаимных ориентаций зерна и плоскости границы зерна [11, 215]. В работе [210] предложена модель массивов произвольных дисклинаций и произведена оценка их вклада в величины внутренней упругой деформации, энергии границ зерен и увеличения объема наноструктурных материалов, полученных методами ИПД. [c.107]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...