Вязкое движение дислокаций

В этой главе будет рассмотрена ползучесть твердых растворов, контролируемая вязким движением дислокаций, которое (при благоприятных внешних условиях) может происходить в случае упругого и химического взаимодействия атомов примеси с дислокациями или взаимодействия Фишера. [c.142]

ПОЛЗУЧЕСТЬ, КОНТРОЛИРУЕМАЯ ВЯЗКИМ ДВИЖЕНИЕМ ДИСЛОКАЦИЙ [c.143]

КОНТРОЛИРУЕМОЙ ВЯЗКИМ ДВИЖЕНИЕМ ДИСЛОКАЦИЙ [c.153]

Исследование механических свойств сталей показало, что их пластические и вязкие свойства, а отсюда и возможность упрочнения зависят от чистоты стали, содержания примесей внедрения (азот, кислород, водород) и неметаллических включений. Примеси внедрения, т. е. элементы, образующие с железом твердые растворы внедрения, создавая местные искажения, затрудняют движение дислокаций. Пластическая деформация при этом затруднена, и в местах скопления неподвижных дислокаций облегчается зарождение микротрещин. [c.396]

Вид излома определяется величиной амплитуды напряжения. Так, в образцах, испытанных по режиму II, наблюдается хрупко-вязкий излом (рис. 156, б) это связано с повышенной скоростью движения дислокаций. Кроме того, цепочки карбидов, расположенные в приграничной зоне зерен, обусловливают возникновение хрупкой составляющей в изломе. Это подтверждается результатами электронномикроскопического исследования зоны разрушения на просвет (рис. 156, а). Уменьшение амплитуды напряжения приводит к перемещению карбидов в приграничные зоны, что в свою очередь вызывает хрупкий излом (рис. 156, в). [c.201]

Одним из важнейших критериев пригодности материала для применения его в элементах конструкции является способность сохранять в рабочих условиях необходимый уровень механических свойств. Поэтому явлениям этого класса в табл. 2 уделено первое место. Механические свойства сильно подвержены воздействию облучения, так как механизмы движения дислокаций весьма чувствительны к дефектам кристаллической решетки, В облученном кристалле движущимся дислокациям необходимо преодолевать, кроме обычного рельефа Пайерлса и сил взаимодействия с исходными дислокациями и другими несовершенствами структуры, еще целый спектр барьеров радиационного происхождения изолированные точечные дефекты и их скопления, кластеры и дислокационные петли вакансионного и межузельного типов, пары, выделения, возникающие в результате ядерных превращений. Облучение, как правило, вызывает повышение пределов текучести и прочности, ускоряет ползучесть материалов, снижает ресурс пластичности, повышает критическую температуру перехода хрупко-вязкого разрушения. [c.11]

ГГ. 3. в твёрдом теле зависит от кристаллич. состояния вещества (в монокристаллах коэф, П. з. обычно меньше, чем в поликристаллах), от наличия дефектов и примесей, от предварит, обработки, к-рой был подвергнут материал (для металлов — ковка, прокат, отжиг, закалка) и т. и. Внутр. трение в кристаллах при комнатной темп-ре сильно зависит от наличия дислокаций. Под действием звука в кристалле возникают переменные упругие напряжения, к-рые возбуждают колебат. движения дислокаций. Взаимодействие этих колебаний с фононами решётки приводит к дополнит. П. 3. Различаются три осн. механизма дислокац, П. з. струнный, при к-ром дислокация рассматривается как струна длиной I, закреплённая в двух точках и колеблющаяся под действием звука в вязкой среде (рис. 6,а) гистерезисный, обусловленный отрывом дислокаций от их точек закрепления при больших амплитудах колебаний (рис. 6, б, в) релаксационный, связанный [c.658]

Сопротивление пластической деформации (а , 0 ) тем выше, чем меньше подвижность дислокации, чем больше препятствий (барьеров) на их пути. Пластичность (6, ф) и вязкость (КСП), наоборот, тем выше, чем легче осуществляется движение дислокации. Следует иметь в виду, что помимо вязкого разрушения, являющегося результатом большого числа пластических сдвигов за счет движения дислокаций по различным плоскостям скольжения, возможно хрупкое разрушение в результате зарождения и прогрессирующего развития трещины. [c.112]

Вязкое разрушение хорошо изучено многими исследователями с помощью опытов по одноосному растяжению. Исследование образцов на разной стадии деформации после образования так называемой шейки показало, что микротрещины образуются в местах расположения посторонних включений в материале. В условиях пластического течения движение дислокаций между соседними микротрещинами может вызвать их слияние и образование развитой трещины (см. рис. 2.7, а). Общее направление развитой трещины относительно образца— поперечное, с зигзагообразным профилем, соответствующим линиям максимальных напряжений сдвига. У краев образца трещина развивается в направлении линий максимальных напряжений сдвига, что приводит к появлению характерного вида излома, похожего на усеченный конус. [c.18]

При (ВЫСОКИХ напряжениях, а следовательно, высоких скоростях движения дислокаций и температурах кристалла, существенно отличающихся от абсолютного нуля, свободные колебания дислокаций тормозятся из-за взаимодействия с электронами в кристалле. Это происходит в результате поглощения свободными электронами фононов (колебаний узлов кристаллической решетки), возникающих при движении или колебании дислокаций, а следовательно, отбирающих энергию у дислокаций и тормозящих их движение, оказывая сопротивление как вязкая среда. [c.84]

Таким образом, предполагалось, что сплавы класса П деформируются так же, как чистые металлы, т. е. по закону степенной ползучести, контролируемой переползанием дислокаций, и атомы растворенного вещества никак не препятствуют скольжению дислокаций. В отнощении сплавов, принадлежащих к классу Г, предполагалось, что они Деформируются в результате процесса, контролируемого скоЛьжением, при котором взаимодействие между атомами растворенного вещества и дислокациями приводит к линейно-вязкому закону движения дислокаций (см, 4.4.2). [c.135]

Деформация ползучести является результатом как движения винтовых так и вязкого движения краевых дислокационных сегментов. Если учесть, что образуются две краевые дислокации длиной, равной пути, который пройдет винтовой дислокационный сегмент, то получим следующее выражение для [c.150]

Как уже отмечалось, атомный механизм зарождения трещин качественно одинаков при хрупком и вязком разрушении. Современная трактовка этого механизма исходит из того, что зарождению трещины всегда предшествует какая-то пластическая деформация, т. е. движение дислокаций. [c.74]

Монокристаллы со структурой а. к. Одной из особенностей пластической деформации гомеополярных кристаллов, в частности германия, является сильная температурно-скоростная зависимость их пластических свойств. Следовательно, сопротивление движению дислокаций характеризуется малым объемом активации и в основном преодолевается с помощью теплового движения. Вязкая прочность при высоких температурах сопровождается значительным деформационным упрочнением. [c.214]

Старение с выделением новой фазы в дисперсном виде из твердого раствора приводит к блокированию движения дислокаций и соответственно к повышению прочности сплава и некоторому понижению его пластичности и ударной вязкости. Если выделение дисперсной фазы происходит из вязкой матрицы, то операция старения позволяет получить повышенную прочность в результате выделения дисперсной упрочняющей фазы и повышенную вязкость за счет свойств матрицы. Такая обработка используется [c.155]

Первую теорию ползучести, контролируемой вязким движением дислокаций, предложил Виртман [ 238] в 1957 г. Теория Виртмана имеет общий характер в том смысле, что она не предполагает конкретного типа взаимодействия атомов растворенного элемента с дислокациями. Рассмотрим его теорию на примере скоплений дислокаций, показанных на рис. 10.1. Под действием напряжения дислокация вязко перемещается слева направо и в момент занимает положение х,. Каждая дислокация возникает в начальном положении О и исчезает на расстоянии I от начала в тот момент, когда в начальном положении возникает новая дислокация. Исчезновению дислокации в результате аннигиляции при встрече с дислокацией противоположного знака предшествует ее п еползание на расстояние Предполагается, что время, необходимое для того, чтобы дислокация преодолела это расстояние переползанием, [c.143]

Упрочнение, обусловленное наличием дисперсных частиц второй фазы (Тд.ч), может быть прямым и косвенным. Прямое упрочнение обусловлено непосредственным взаимодействием дислокаций с дисперсными частицами, которые являются барьерами для скользящих в процессе пластической деформации дислокаций. Косвенное взаимодействие связано с возможностью повышения стабильности неравновесного структурного состояния и повышения температуры рекристаллизации при наличии дисперсных частиц второй фазы. Здесь рассматривается прямое взаимодействие. В модели Орована движение дислокаций рассматривается в мягкой и вязкой матрице, содержащей жесткие равноосные частицы упрочняющей матрицы. По Оровану, напряжение определяется необходимостью выгнуть дислокацию между соседними частицами в полуокружность диаметром Л (Л — расстояние между частицами). Поэтому х .ч = 2Р/Ы., где F= = Gft /2 — линейное натяжение. Тогда Тд.ч=ОЬА. [c.221]

Сопротивление движению дислокации обусловлено периодическим строением кристаллической решетки и полями напряжений, вызванными ее дефектами [15, 278]. Приложение внешней нагрузки, достаточной для того, чтобы дислокация преодолела барьеры на пути ее движения, приводит к скорости движения дислокации, величина которой ограничивается только вязким демпфированием в соответствии с гипотезой Гранато— Люкке, так что сопротивление сдвигу при этом [c.28]

Природа перехода из вязкого состояния в хрупкое без каких-либо видимых структурных изменений в настоящий момент полностью не раскрыта. Пластическая деформация возникает в результате движения дислокаций. Атомы примесей, имеющихся в металле, блокируют дислокации, образуя облака Коттрелла . При приложении нагрузки движение дислокаций задерживается у границ зерен, точечных дефектов и других препятствий, пока напряжения от внешней нагрузки не становятся достаточными для возникновения пластической деформации или для зарождения трещины. В первом случае происходит пластическое течение, во втором, когда скорость распространения микротрещины превышает скорость пластической деформации, наступает хрупкое разрушение. При повышении температуры испытания возможность вырыва дислокации из ее облака и ее перемещения возрастают. По достижении определенной температуры скорость пластической деформации начинает превышать скорость распространения микротрещин, т. е. металл переходит из хрупкого состояния в вязкое. [c.141]

В подавляющем большинстве случаев детали машин испытывают жесткое нагружение, так как их деформирование определяется законом относительного перемещения точек входа детали, соединений со смежными деталями. При жестком циклическом нагружении с заданной амплитудой ео = onst деформации детали, рассматривая движение дислокации как материальной точки в среде с вязким сопротивлением, получаем выражение для показателя экспоненты в (2). [c.27]

При увеличении плотности дислокаций образуются их скопления, являющиеся концентраторами внутр. напряжении. Вследствие этого в области скопления дислокаций могут образоваться микротрещины, рост к-рых приводит к разрушению. В отличие от др. твёрдых тел в М. достаточные для образования трещин внутр. напряжения развиваются при больших степенях пластич. деформации. В М. до разрушения в большинстве случаев происходит заметное развитие пластич. деформации, приводящее к ослаблению концентрации напряжений и торможению роста трещины (вязкое разрушение). Если движение дислокаций вблизи вершины трещины затруднено, концентрация напряншннй ослабляется незначительно, происходит хрупкое разрушение. [c.120]

Разрушение металлов с высокосимметричной ТЦК-структуфОЙ, имеющих только металлические связи, происходит вязко Пластическая деформация ГЦК-металлов может происходить по 12 системам скольжения (одновременно только по пяти) путем движения дислокаций <110> по плоскостям скольжения 111 . У атомов на краю движущейся дислокации часть связей оборвана, а межатомные расстояния перед краем дислокации, т.с. в области растяжения, увеличены, что означает ослабление межатомных связей. Поэтому перед краем движу щейся дислокации создаются благоприятные условия для образования вакансий. По мере увеличения степени пластической деформации плотность дислокаций и число их пересечений возрастают, вызывая быстрое размножение вакансий. Вакансии сливаются, образуя поры, начальные микротрещины. Процесс заканчивается вязким разрушением. [c.45]

Существует большое число экспериментальных работ, анализирующих влияние легирования твердого" раствора на сопротивление ползучести и моделей, построенных на их основе. Обычно рассматривают две группы зависимостей скорости ползучести от напряжения с показателем /1 = 4 + 7исп = 3. Значения п = 4 1 характерны для чистых металлов и весьма разбавленных твердых растворов [385]. В этом случае рассматривается ползучесть, контролируемая переползанием дислокаций. Зависимость при и = 3 отвечает ползучести, контролируемой вязким торможением. При этом движение дислокаций тормозится атмосферой из атомов растворенного вещества, движущегося в кристалле по необычному механизму. [c.257]

Данная модель была модифицирована в работе Уэйнера и Пира [87] с целью учета зарождения и движения дислокаций в кристаллах при движении трещины. На основании результатов численного моделирования был сделан вывод о том, что характер разрушения при трещинообразовании — хрупкий или вязкий — зависит от параметров закона межатомного взаимодействия. Исчерпывающее компьютерное моделирование двумерной задачи динамического роста трещины в дискретной решетке-было проведено Эшёрстом и Гувером [11] в предположении в том, что элементарные частицы массы взаимодействуют друг с другом согласно упрощенному закону Гука, а также Пэскином с соавторами [75], которые для описания межатомного взаимодействия использовали потенциал Леннард-Джонса. В обеих работах установлено, что максимум скорости движения трещины не превосходит скорости волны Рэлея для данного материала.. [c.123]

Л. И. Седов сформулировал вариационный принцип, с помощью которого находятся инвариантные уравнения движения, уравнения состояния (модель) и различные дополнительные условия (краевые, начальные условия на поверхностях скачков и пр.). Этот принцип дал возможность построить класс моделей сплошных сред, включающий многие известные модели, а также другие модели, учитывающие вязкие, упругие, пластические эффекты, движенйе дислокаций. Систематическое изложение современной механики сплошной среды с привлечением термодинамики, электродинамики, химической кинетики дано в книгах Л. И. Седова [c.278]

В связи с этим большой интерес представляют результаты исследований ЗГП в бикристаллах цинка, где удалось наблюдать и изучать обе разновидности проскальзывания. Схема вырезки образцов приведена на рис. 29 [137, 138]. Цинк имеет только одну преимущественную плоскость скольжения, поэтому эксперименты на цинковых бикристаллах дают благоприятную возможность для разделения эффектов взаимного влияния деформационных процессов на границе и в теле зерен. Было установлено, что чистое проскальзывание можно наблюдать только при очень малых напряжениях (1—3 МПа), параметр близок к единице, а энергия активации процесса близка к энергии активации зернограничной диффузии. Вместе с тем оказалось, что чистое проскальзывание развивается неоднородно вдоль границы, что характерно для дислокационного механизма процесса. Однако объяснить проскальзывание как результат перемещения структурных ЗГД не представляется возможным, поскольку не было обнаружено изменения разориентировки кристаллов и зарождения решеточных дислокаций на границах. Вероятно, наблюдаемое чистое ЗГП обусловлено вязким движением ЗГД, генерируемых непосредственно в [c.84]

Большинство исследований показывает, что легирование стали или феррита (даже при сохранении величины зерна постоянной) сопровождается изменением переходных температур, поэтому отдельные положения теории, выдвинутые М. М. Штейнбергом [27, 28] не всегда подтверждаются практикой. Преобладающее влияние величины зерна на вязкие и хладостойкие свойства стали отмечалось выше. Этот вопрос не является дискуссионным и находится в соответствии с работами М. М. Штейнберга. Д. А. Делле [14] объясняет это явление различной склонностью низколегированных сталей к отпускной хрупкости, а В. С. Меськин [9] — изменением степени атомного порядка в граничном слое и очищением граничного слоя зерна от примесей. В работах [29] влияние кремния и никеля связывают с уменьшением энергии взаимодействия дислокаций с атомами внедрения в железе и изменением энергии активации движения дислокаций в решетке (кремний повышает, никель понижает), а также плотности подвижных дислокаций (кремний понижает, никель повышает). [c.26]

Вследствие наличия множества ступенек на краевых дислокациях среди источников размножения дислокаций, естественно, будут преобладать дисло-кацио ные сегменты между длинными ступеньками. Рис. 10.2 демонстрирует, каким образом такой дислокационный сегмент между длинными ступеньками и действует как дислокационный источник. Как только краевый участок Р Р (рис. 10.2, а) преодолевает вязким движением расстояние СЬ/т (т - напряжение сдвига), винтовые дислокационные участки начнут быстро двигаться во взаимно противоположных направлениях (рис. 10.2, (5). При этом сегмент Р Я, образующий источник, вотвращается к своему первоначальному положению и может снова испускать дислокационные петли. Эго приводит к раз- [c.148]

Размер зерен влияет на хрупкое разрушение двояким образом [102, 104, с. 7]. С увеличением диаметра зерна (возрастает длина пути непрерывного скольжения, т. е. уменьшается сила трения при движении дислокаций, но вместе с тем возрастает вероятность зарождения трещины большого размера. При переходе трещины через границы зерен с малыми углами разориен-тировки ее фронт не испытывает существенных изменений, если не считать появления больших ступеней скола в границе. При большом изменении ориентации в приграничных областях появляется узкая область вязкого разрушения иногда наблюдают полностью вязкое разрушение зерна. Перед фронтом главной трещины возможно зарождение трещин новой ориентации, что приводит к образованию резко выраженных линий разрыва в местах соединения трещин. Эти наблюдения приводят к выводу, что разрушение с большей легкостью должно проходить в монокристаллах, чем в поликристаллах. С уменьшением размера зерна процесс развития трещин затрудняется. [c.178]

При еще меньших напряжениях скорость движения дислокаций становится настолько малой, что термическая диффузия, стремящаяся распределить атомы равномерно, преобладает пад накоплением водорода в голове скопления дислокации из-за транснортировки атомов водорода. По той же причине не успевают образоваться достаточно мощные сегрегации водорода в голове растущей трещины. В итоге металл деформируется и разрушается вязко. Возможно, что при еще больших длительностях нагружения (более 100 ч), разрушение вновь принимало бы хрупкий характер, так как при низких напряжениях меняется механизм замедленного разрушения — основную роль в разрушении начинает играть направленная диффузия водорода в поле напряжений. [c.447]

Сопротивление деформации путем скольжения увеличивается только при высоких скоростях деформации, встречающихся в случаях действия ударных и взрывных нагрузок, так как в этих условиях не дюжет быть полностью реализован сложный процесс развития пластической деформации в результате движения дислокаций. В связи с большой концентрацией механической энергии при местном взрывном эффекте деформации происходит кратковременное повышение температуры, и материал в локализованных областях ведет себя как вязкая жидкость. [c.198]

Полученные формулы для рассмотренных величин (выражения (6.И) — (6.18)) проверялись многими авторами экспериментально, а приведенный путь расчета А (или а/й и с(Й)) уточнялся. Трудность экспериментальной проверки теории, основанной на струнной модели движения дислокаций в поле звуковой волны, состоит в том, что в теорию входит много параметров (/ , Ь, В, А, С, Ь и т. д.), определить более или менее точные значения которых представляет значительные трудности. Так, для того чтобы согласовать данные для А(Й), получающиеся из теории, с экспериментальными результатами, приходится задавать средние значения для плотности дислокаций 1яй10 —10 м В 10 —10 / 10 —10 и т. д. Эти значения не могут быть точно измерены. Качественный характер приведенных теоретических зависимостей, тем не менее, оправдывается на эксперименте. Хотя в саму теорию заложено много упрощающих предположений, описанная модель колебаний закрепленной дислокации, имеющей вид струны в вязкой среде, в общих чертах, по-видимому, следует считать правильной. [c.268]

Приложение нагрузки, достаточной для освобождения дислокаций без помощи термических флуктуаций энергии [уСт— —Ts)>i/o], включает в движение все дислокации и снижает время задержки до величины, контролируемой их вязким атер-мическим движением. [c.39]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...