Дислокаций решеточные

На атомном уровне СПД обусловлена кооперированным движением зернограничных дислокаций, решеточных дислокаций и вакансий, причем их движение находится в тесной взаимосвязи, обусловленной действием границ зерен как источников и стоков дислокаций и вакансий, а скорости различных деформационных процессов находятся в кинетическом соответствии. [c.89]

При очень малых напряжениях ( JG < 10 ) движение дислокаций или прекращается, или становится столь медленным, что им можно пренебречь. В этом случае ползучесть продолжается за счет диффузионных потоков атомов (или ионов), которые движутся в объеме металла или по границам зерен из сжатых областей кристаллической решетки в растянутые (рис. 1.13). Такие потоки приводят к деформации при условии проскальзывания по границам зерен [35, 42—44]. Модели, описывающие диффузионную ползучесть [42—44], предполагают, что скорость деформации определяется суммарной скоростью диффузии (зернограничной и решеточной). При введении эффективного коэффициента диффузии получают следующее выражение для скорости деформации [c.25]

После деформации при комнатной температуре в структуре наблюдаются также дислокационные петли, спрямленные винтовые компоненты дислокаций, что является характерным для низкотемпературной структуры ОЦК-металлов [9, 2891. Следует отметить и появление на границах зерен сложного диффузного контраста, обусловленного накоплением границами в процессе деформации дислокаций несоответствия или приграничных решеточных дислокаций [289]. [c.139]

Представления о неравновесных границах были введены в научную литературу в 70-80-х годах [110, 111], базируясь на исследованиях взаимодействия решеточных дислокаций и границ зерен. Следуя [111, 172], образование неравновесного состояния границ зерен характеризуется двумя основными особенностями — избыточной энергией границ зерен (при заданных кристаллографических параметрах границ) и наличием дальнодействующих упругих напряжений. Полагая, что границы зерен имеют кристаллографически упорядоченное строение, в качестве источников [c.61]

Общими для всех наноматериалов, полученных ИПД, являются высокие внутренние напряжения и искажения кристаллической решетки. Данные рентгеноструктурного анализа дают для исследованных материалов величину среднеквадратичных деформаций равную хотя, согласно электронно-микроскопическим исследованиям, локальные упругие деформации, особенно у границ зерен на порядок и более выше. Тот факт, что уровень внутренних напряжений высок, хотя плотность решеточных дислокаций в теле зерен зачастую незначительна, подтверждает, что источниками напряжений являются неравновесные границы зерен. [c.86]

Экспериментальные данные о необычной дефектной структуре границ зерен в наноструктурных материалах, полученных интенсивной пластической деформацией, наблюдение искажений кристаллической решетки вблизи границ зерен легли в основу развиваемых модельных представлений об атомной структуре и свойствах этих материалов [12]. Данные представления базируются на концепции неравновесных границ зерен, которая была введена в научную литературу в 70-80-х годах [110, 111] и позднее стала широко использоваться при описаниях взаимодействий решеточных дислокаций и границ зерен, для анализа рекристаллизационных и деформационных процессов в поликристаллах [3, 172]. Ниже будут кратко рассмотрены основные положения физики неравновесных границ, дано описание структурной модели нанокристаллов и ее развитие для понимания их необычных свойств. [c.87]

Неравновесное состояние зернограничной структуры рассмотренного типа обычно образуется в результате взаимодействия границ с решеточными дислокациями. Когда дислокации выходят из кристалла на границу, поверхность зерна, образующая границу, меняется. При этом, если разориентировка (вдали от границы) не изменяется, параметры в, ni и П2 этой границы могут стать несовместными, у границы появятся дальнодействующие упругие поля, которые связаны с вошедшими в границу дислокациями. [c.97]

Многочисленные наблюдения свидетельствуют, что движущие решеточные дислокации попадают в границы зерен при пластической деформации, а в рекристаллизационных процессах мигрирующие границы захватывают дислокации. Можно считать устано- [c.98]

Таким образом, приведенные данные ясно демонстрируют, что в результате взаимодействия решеточных дислокаций с границами зерен обычно образуются внесенные зернограничные дислокации. Границы зерен при этом становятся неравновесными. [c.99]

В процессе прокатки крупнокристаллических материалов происходит измельчение ОКР, плотность решеточных дислокаций возрастает, что выражается в уширении физических профилей рентгеновских пиков [87]. [c.148]

Рассмотрим, с чем может быть связано столь сильное изменение эффективных упругих модулей наноструктурной Си в результате отжига при температурах около 125°С и 175°С для двух исследованных типов Си соответственно. В первую очередь, следуя [228], обсудим три возможных механизма, вклад которых в изменение упругих модулей может быть оценен. Это, во-первых, влияние высоких внутренних напряжений, которые могут приводить к изменению эффективных упругих констант. Во-вторых, влияние решеточных дислокаций, которые, как известно, могут уменьшать упругие модули. В-третьих, возможный механизм ( это вклад в уменьшение модулей зернограничных атомов, поскольку упругие модули в границах зерен являются иными, чем в объеме материала. [c.172]

Хотя во время деформации и происходил некоторый рост зерен, он оставался менее 100 нм (рис. 5.14а). Зерна не были удлинены и не удалось обнаружить какого-либо свидетельства дислокационной активности внутри зерен, хотя тщательные исследования были проведены с помощью высокоразрешающей электронной микроскопии границ двойников отжига (рис. 5.146), которые образовались в некоторых зернах ИПД сплава при его нагреве перед деформацией. Подобные двойниковые границы известны своей способностью легко захватывать и сохранять решеточные дислокации [c.207]

В наноструктурном состоянии 1 Ti характеризуется равноосной зеренной структурой со средним размером зерен 0,25 мкм и повышенной плотностью решеточных дислокаций до 10 -10 м . На типичной электронограмме, снятой с площади [c.240]

Таким образом, перенос водорода может происходить путем диффузии в решетке с движением дислокаций, или же посредством короткозамкнутой диффузии по границам зерен или дислокациям. Однако диффузия водорода по короткозамкнутым путям в общем случае вряд ли протекает намного быстрее решеточной диффузии. Возможны также случаи, когда дальний перенос водорода незначителен и процессы, изображенные на рис. 49, непосредственно доставляют достаточное количество водорода. Но в большинстве случаев определенный перенос по рассмотренным механизмам обязательно происходит. Рассмотрим его назначение. [c.130]

Представления о неравновесных границах были введены в научную литературу в 1980-х годах [4], базируясь на исследованиях взаимодействия решеточных дислокации и границ зерен. Образование неравновесного состояния границ зерен характеризуется двумя основными особенностями — избыточной энергией границ зерен (при [c.21]

Влияние дислокаций на решеточную теплопроводность сплавов [c.241]

Оно означает, что разностные дислокации могут оканчиваться внутри границы на решеточных дислокациях. [c.201]

РИС. 14.12. Иллюстрация модели проскальзывания по границам зерен [366]. в) Частично скрученная граница. Граница чистого кручения повернута вокруг оси В-в параллельной одной из систем винтовых дислокаций Решеточная дислока1ф1я Е-ё вступила в границу и про взаимодействовала с граничными дислокациями, параллельными оси В В, с образованием зон рекомбинации Р. Векторы Бюргерса показаны стрелками, б) Обычная частично скрученная граница. В отличие от границы (а) ось В-В заменена осью, аппроксимированной составным отрезком С-С-С-С-С (т. е. граница ступенчатая). [c.221]

Считают, что коррозия ускоряет пластическую деформацию напряженного металла путем образования поверхностных решеточных вакансий, в частности сдвоенных вакансий (дивакансий). Последние при комнатной температуре диффундируют внутрь металлической решетки сквозь зерна и границы зерен металла на порядок быстрее, чем моновакансии . Появление дивакансий облегчает пластическую деформацию вдоль плоскостей скольжения вследствие процесса переползания дислокаций. Чем выше скорость коррозии, тем больше доступность дивакансий и, следовательно, тем более выражено образование выступов и впадин, включающихся в процесс развития усталости. Существование минимальной скорости коррозии, необходимой для развития коррозионной усталости, позволяет предположить, что с уменьшением скорости коррозии снижается и скорость образования дивакансий. Концентрация див.акансий падает, и прекращается их влияние на движение плоскостей скольжения возможно такое падение концентрации, при котором дислокации аннигилируют или заполняются атомами металла. [c.163]

В чистых металлах и ряде сплавов интенсивные деформации обеспечивают часто формирование ультрамелкозернистых структур с размером зерен 100-200нм, а иногда и более [3]. Однако сформировавшиеся зерна (фрагменты) имеют специфическую субструктуру, связанную с присутствием решеточных и зернограничных дислокаций и дисклинаций, наличием больших упругих искажений кристаллической решетки, вследствие чего области когерентного рассеяния, измеренные рентгеновскими методами обычно составляют значительно менее 100 нм [12, 3], что и определяет формирование наноструктурных состояний в ИПД материалах. [c.7]

Как показано в работах [35,60,61], РКУ-прессование также может приводить к формированию в Си и Ni равноосной ультра-мелкозернистой структуры. В Си средний размер зерен оказался 210нм (рис. 1.8), а распределение зерен по размерам было подобно логнормальному. Электронно-микроскопические исследования выявили присутствие трех типов зерен. В малых зернах (меньше 100 нм) решеточные дислокации практически отсутствовали, в зернах среднего размера (200-300 нм) наблюдались отдельные хаотически расположенные дислокации, а в больших зернах (400-500 нм) происходило формирование субзерен. Средняя плотность дислокаций внутри зерен составила 5 х 10 м . Вместе с тем, вид структуры после РКУ-прессования очень сильно зависит от режимов деформирования. Например, при том же количестве проходов (12) изменение маршрута прохождения заготовок при РКУ-прессовании Си от В к С (см. 1.1) приводит к формированию принципиально другого типа микроструктуры — полосовой структуры, имеющей много малоугловых границ (рис. 1.86 ). [c.21]

С помощью набора структурных единиц может быть лредста-влен непрерывный переход зернограничных структур через весь интервал разориентировок как для границ наклона (симметричных и несимметричных), так и для границ кручения. Все границы по этой модели имеют упорядоченное строение структура границы повторяется через определенный период, который можно назвать сегментом повторяемости. Очень важно, что теория структурных единиц прямо соответствует дислокационным моделям большеугловых границ. Еще Брэндон с соавторами (1966 г.) предположили, что отклонение разориентировки границы от специальной создается сеткой ЗГД аналогично тому, как сетка решеточных дислокаций создает малоугловую разориентировку в кристаллической решетке. Затем выяснилось, что эти ЗГД могут быть собственными, структурными и вторичными ЗГД Ядра этих ЗГД достаточно узкие — локализованные и, что очень важно, сохраняют свою индивидуальность при очень малых расстояниях между дислокациями [156]. К настоящему времени установлено, что описание с помощью структурных единиц позволяет выявить дислокационную структуру любой границы. [c.90]

Внесенные ЗГД не являются кристаллогеометрически необходимыми структурными особенностями границ. Они могут зарождаться непосредственно в границе путем действия какого-либо зернограничного источника. Наиболее достоверно экспериментально установленный путь образования внесенных ЗГД — это взаимодействие решеточных дислокаций с границами [172]. Захваченная границей решеточная дислокация имеет решеточный вектор Бюргер са одного из зерен и представляет собой частный случай внесенных ЗГД. Чисто геометрически решеточный вектор Бюргерса может быть представлен суммой базисных трансляций ПРН [160], поэтому решеточная дислокация может распадаться в границе на ЗГД с ПРН-векторами Бюргерса [181-184]. Эти ЗГД являются внесенными. Такие ЗГД имеют нескомпенсированные упругие поля, следовательно, границы, их содержащие, могут быть определены как неравновесные [146, 173]. Поэтому внесенные ЗГД принято называть неравновесными дефектами в отличие от собственных ЗГД. [c.91]

Перейдем теперь к рассмотрению неравновесных границ зерен, т. е. границ, содержащих избыточные дефекты в структуре, обычно привнесенных при различных воздействиях на материал. Термин неравновесные границы был введен Грабским и Кор-ским еще в 1970 г. [189], но его стали использовать в научной литературе значительно позже [106, 111, 146, 190-201], причем им обозначали самые разные состояния границ. Этим термином называют, например, границы с неравновесной концентрацией точечных дефектов [190, 191], границы с искривленной поверхностью [191], границы, содержащие захваченные решеточные дислокации и внесенные ЗГД [111, 146, 190-201] и т. д. При этом нужно учитывать, что любая граница сама по себе является неравновесным дефектом в кристалле, поэтому понятие о термодинамическом равновесии границ зерен в известной мере условно. Более строгое описание неравновесных границ было предложено Р. 3. Валиевым с соавторами [111, 146, 172]. [c.93]

К настоящему времени накоплен обширный экспериментальный материал, касающийся образования неравновесных границ зерен при их взаимодействии с решеточными дислокациями [172]. Под взаимодействием границ зерен с дислокациями понимают действие большеугловых границ как источников и стоков для дислокаций решетки. Достижением недавних исследований, включая компьютерное моделирование, явилось доказательство того, что решеточные дислокации, попадая в границу, остаются дискретными дефектами кристаллического строения и взаимодействие дислокаций с границами должно заключаться в достаточно сложных перестройках. Решеточная дислокация не может просто оборваться на границе, она должна продолжаться в границе зернограничной дислокацией (одной или несколькими). Поэтому в поликристалле решеточные дислокации вместе с зернограничными должны образовывать единую замкнутую систему (рис. 2.19) [172]. Следовательно, взаимодействие решеточных дислокаций с большеугловыми границами сводится, по существу, к взаимным превращениям внутризеренных и зернограничных дислокаций. Как и [c.97]

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

Чистые металлы. Структура чистого Ni, подвергнутого ИПД кручением (5 оборотов при комнатной температуре, Р = = 7ГПа) [103], характеризовалась очень мелкими зернами равноосной формы со средним размером около 100 нм, содержащими высокую плотность решеточных дислокаций (рис. 3.1) (см. также п. 1.2.1). Сложный дифракционный контраст свидетельствовал о наличии внутренних упругих напряжений. Зерна имели преимущественно большеугловые границы, что подтверждается видом дифракционных картин, содержащих большое количество рефлексов, расположенных по окружностям. Эти данные находятся в согласии с результатами других структурных исследований Ni после интенсивной деформации кручением [23, 55]. [c.123]

Решеточные дислокации. Согласно струнной модели дислокаций Гранато-Люкке [286], их вклад в изменение модуля при комнатной температуре описывается выражением [c.172]

Таким образом, в случае всех трех процессов, имеющих отношение к границам зерен, а именно поглощения решеточных дислокаций, миграции границ зерен и ЗГП, рассчитанные значения хорошо совпадают с экспериментальными данными, если полагать, что значения коэффициентов диффузии является повышенными в наноструктурных ИПД материалах. Оценки, сделанные в работе [61], просты и кажутся надежными, хотя это может показаться несколько удивительным. На самом деле уменьшение энергии активации зернограничной диффузии вплоть до TOTS к Дж/моль является значительным. Вместе с тем объяснение этого явления с помощью представлений о неравновесных границах зерен в наноструктурных материалах, принимая во внимание условия деформации наноструктурной Си и большие внутренние напряжения [81], представляется достаточно правдоподобным, хотя и требует дальнейших специальных исследований. [c.193]

Однако выявить дислокации в этих внутренних границах раздела не удалось. Эти эксперименты согласуются с теоретическими расчетами, демонстрирующими трудность аккомодации зернограничного проскальзывание путем генерации решеточных дислокаций в нанозернах во время сверхпластической деформации [c.207]

Высокие значения ао, связанные с искажениями кристаллической решетки в исходном наноструктурном образце, определяют высокое значение напряжения насыщения. Тем не менее напряжения от скоплений дислокаций на границах зерен могут не возрастать из-за аккомодационных процессов на неравновесных границах зерен. Можно предположить, что неравновесные аморфноподобные границы зерен эффективно поглощают решеточные дислокации. Таким образом, увеличения полей напряжений не происходит и Ре остается постоянным при циклической деформации. [c.219]

Деформированный Ti в наноструктурном состоянии 2 имел волокнистую в осевом направлении структуру с заметно меньшим средним размером зерен 0,15 мкм и более высокой плотностью дислокаций 10 -10 м . Вид электронограмм свидетельствовал об увеличение числа рефлексов, что говорит о присутствии как большеугловых, так и малоугловых границ. На рис. 6.12 приведена микроструктура интенсивно деформированного Ti в состоянии 3, характеризуемом наименьшим размером зерен и наибольшей прочностью. Структура образца имела средний размер зерен 0,15 мкм и для нее характерны наличие высоко- и малоугловых границ зерен с плотностью решеточных дислокаций до 10 -Ю м , а также появление зерен, полностью свободных от дислокаций. [c.241]

Мы указали пути, по которым водород из различных источников, переносимый дислокациями или путем решеточной диффузии, может накапливаться в ряде мест (в одном из, них во всех), представляющих особенности микроструктуры материала. Места наиболее существенного (критического) влияния водорода образуют путь разрушения. При зто л может либо усиливаться характер разрушения, происходившего п в оотсутствне водорода, либо возникать другой тип разрушения. Все такие возможности обобщенно представлены на рис. 52. В их число мы включили [c.132]

Известно, что в процессе ПД дислокационная структура изменяется как в объеме зерен, так и на межзеренных границах. В последнем случае на изломах и стыках границ вследствие налипания и зарождения решеточных дислокаций возникают невязки разориентировок [140]. Согласно предст ( в-лениям Рыбина, Золотаревского и др. [140, 165], стыковые дисклинации, образующиеся на изломах и стыках большеугловых границ, являются источниками мощных внутренних напряжений. [c.99]

Из соотношения (372) следует, что оптимизация структуры термически стабильных сплавов связана слонижением концентрации ступенек и коэффициента диффузии D, так как Vj пропорциональна D. Это достигается легированием сплава тугоплавкими элементами. С другой стороны, снизить подвижность дислокаций можно путем микролегирования примесями, образующими атмосферу вокруг дислокаций. Они блокируют ступеньки, затрудняя их взаимодействие с вакансиями. Наиболее термически стабильны в интервале температур 1100—1700°С, как известно, тугоплавкие металлы. Это обусловлено их высокой температурой плавления, равной для вольфрама 3410, титана — 3000, молибдена 2620 и ниобия — 2460°С. При высоких температурах (-0,6 Т ) и/или низких напряжениях преимущественно реализуется объемная (решеточная) диффузия, что характерно для механизма переползания. Это область высокотемпературной ползучести. При более низких температурах преобладает диффузия по дислокационным трубкам (низкотемпературная ползучесть). Другие виды ползучести в данном параграфе не рассматриваются. [c.257]

В идеальном металле решеточное тепловое сопротивление определяется только фонон-фононными и-процессами и электрон-фононными взаимодействиями. Линденфельд и Пеннебакер [147] показали, что в хорошо отожженных медных сплавах дислокации не дают заметного вклада в решеточное тепловое сопротивление, и мы можем предположить, что это общий результат для металлов, которые можно хорошо отжечь. Тепловое сопротивление, определяемое рассеянием на границах, можно оценить так же, как это делалось для диэлектрических кристаллов. В меди, например, граничное решеточное тепловое сопротивление составляет 1,5 Ю У вТ м К/Вт, где /в м — эффективная средняя длина свободного пробега при рассеянии на границах. Чтобы граничное сопротивление было сравнимо по величине с сопротивлением, обусловленным электрон-фононным рассеянием, величина 1вТ должна была бы быть меньшей 2-10" м-К. Это означало бы, что рассеяние на границах стано- [c.231]

На фиг. 12.5, взятой из работы Кемпа, Клеменса и Тейнша [116], показаны типичные экспериментальные результаты, полученные на медно-цинковом сплаве, подвергнутом деформации кручения. Решеточная теплопроводность после деформации пропорциональна при температурах ниже 20К и возвращается к своему первоначальному значению после отжига. В этих экспериментах плотность дислокаций оценивалась из измерений выделяемой энергии, накопленной при отжиге образцов, изготовленных из того же материала. В экспериментах Ломера и Розенберга [150] (также на сплавах Си—7п) выяснялась зависимость между изменениями решеточной теплопроводности и плотностью дислокаций, измеряемой на тонких срезах материала с помощью электронного микроскопа. [c.242]

Подробные исследования решеточной теплопроводности деформированных сплавов показали наличие отклонений от простой температурной зависимости теплового сопротивления, обусловленного дислокациями. Ливер и Чарсли [145] наблюдали изменение наклона кривой температурной зависимости решеточной теплопроводности деформированных медных сплавов. Они предположили, что общее поле напряжений при близком расположении дислокаций, имеющее дальний порядок, меньше, чем при случайном расположении отдельных дислокаций. Этот эффект существен для фононов с длинами волн, большими среднего расстояния между дислокациями, и проявляется в изменении температурной зависимости теплопроводности при температурах, когда такие фононы дают наибольший вклад в теплопроводность. Капур и др. [111] наблюдали изменения наклона кривых [c.244]

Тогда разностные дислакации аг и решеточные дислокации, характеризующиеся в материнской фазе тензором плотности а, будут подчиняться требованию [c.199]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...