Внедренные атомы но дислокациям

Поскольку у нитридных слоев на молибдене имеются микротрещины, увеличивающиеся при нагреве и приложении нагрузки, первый фактор упрочнения не может быть реализован. Поэтому обнаруженное упрочнение объясняют [192] концентрацией внедренных атомов азота (возможно, и водорода) по границам и субграницам зерен, которые быстро отравляют заторможенные у субграницы краевые дислокации. Такие краевые дислокации могут перемещаться, только переползая на другую плоскость скольжения, но блокирование дислокаций примесями внедрения замедляет их переползание. Наиболее заметно скорость ползучести уменьшается в объемах, прилегающих к диффузионному слою, где концентрация атомов внедрения максимальна. Определенный вклад вносят также дисперсные нитриды титана и циркония, образующиеся в основном на границах зерен и заметно тормозящие их взаимное скольжение. [c.176]

Хотя в практике деформационного старения высокая исходная концентрация в твердом растворе примесных атомов внедрения встречается сравнительно редко, во многих работах по исследованию механизма и кинетики деформационного старения железа применяли предварительную закалку с температур что обеспечивало исходную концентрацию в твердом растворе углерода и азота порядка 10 % (по массе) [24, 28, 31]. В этих условиях деформационное старение имеет свои особенности. С одной стороны, наиболее четко проявляется бездиффузионная стадия старения, связанная с упорядочением внедренных атомов в полях напряжения дислокаций [7]. Но известно, что при концентрациях Ю- % старение а-железа происходит и без наложения деформации. Последнее же характерно образованием выделений в случае низкотемпературного процесса не только на дислокациях, но и на скоплениях вакансий в матрице [78 79 80, с. 600 81 82, с. 152 И, с. 173 86]. [c.42]

Реальный технический металл имеет дефекты строения, в частности точечные дефекты (например, вакансии и внедренные атомы), и линейные дефекты — дислокации. Такого рода дефекты могут перемещаться под действием циклических напряжений. На рис. 1.10, о показана кристаллическая решетка с одной незавершенной атомной плоскостью — с краевой дислокацией. Под действием циклических напряжений дислокация переместилась на один параметр кристаллической решетки (рис. 1.10, б), а после длительного деформирования вышла на поверхность, образовав на ней ступеньку сдвига (рис. 1.10, в). Таким образом, и здесь происходит смещение путем сдвига, но это смещение является чрезвычайно локализованным, так что измеримых остаточных деформаций тело не обнаруживает. Далее протекает длительный процесс движения, слияния и накопления подвижных дефектов у барьеров — более прочных зон зерна. Этот [c.46]

Высокая подвижность растворенного примесного атома приводит к быстрому снижению силы взаимодействия и соответственно напряжения течения, и наоборот, чем ниже подвижность, тем более эффективным будет упрочняющее влияние примеси. Таким образом, при низких температурах дислокация движется в периодическом поле упругих напряжений со стороны растворенных атомов, как бы раздвигая их за счет внешнего напряжения. По мере повышения температуры атомы примеси под действием упругого поля дислокации все более легко уходят в сторону от плоскости скольжения и их вклад в сопротивление движению дислокаций быстро снижается. При температурах порядка 0,3 Тпл. скорости дислокаций и элементов внедрения становятся соизмеримыми [88, 89], прямой эффект примесного упрочнения снижается практически до нуля, но еще остается эффект взаимодействия дислокаций с атмосферами [4]. [c.47]

Выше было показано, что в начальный период трения в поверхностно-активной среде происходит одновременно два процесса формирование собственно слоя с пониженной плотностью линейных дефектов (дислокаций) и высокой плотностью точечных дефектов (вакансий) и формирование оксидной гран-ицы раздела между поверхностным слоем (пленкой меди) и подложкой (основным металлом). Результаты исследования перио, а кристаллической решетки существенно расширяют представления о природе. межфазной границы раздела. Увеличение периода решетки меди при трении в вазелиновом масле, содержащем добавки ПАВ, указывает на то, что подповерхностные слои (граница раздела) представляют собой твердый раствор внедрения в меди не только кислорода, но и элементов смазки — продуктов ее деструкции и превращений в результате химических реакций на поверхности. Механизм этого явления заключается в диффузии элементов кислорода, водорода, углерода и др. в подповерхностные слои, где они вступают во взаимодействие с атомами металлов. Наличие максимума периода кристаллической решетки в подповерхностных слоях свидетельствует о более высоких температуре и степени деформации на этой глубине, что согласуется с результатами работы [58]. В общем случае формирование границы раздела между пластифицированной пленкой и основой образца определяется, при данных условиях испытаний, химическими свойствами как основного металла, так и смазочной среды. [c.128]

При легировании стали карбидообразующими элементами (хромом, ванадием, вольфрамом и др.), как правило, увеличивается содержание углерода в твердом растворе [379, 380], который может существенно влиять на эффект деформационного старения, особенно после малых обжатий. Повышение содержания хрома до 3% увеличивает эффект деформационного старения после малых обжатий (5%) (сравните рис. 75,о.и в). Если деформационное старение происходит в результате блокировки атомами внедрения, находящимися в твердом растворе, то в этом случае (как уже было отмечено при рассмотрении результатов рис. 58) эффект старения будет выше по сравнению с эффектом, вызванным переходом атомов внедрения от карбидов к дислокациям. Поэтому, рассматривая влияние карбидообразующих легирующих элементов, следует учитывать их влияние на прочность связи углерода в карбидах и растворимость углерода в твердом растворе. Сравнение эффекта упрочнения в хромистой и углеродистой сталях показывает (см. рис. 75, а и в), что после 20%-ной деформации эффект низкотемпературного упрочнения становится примерно одинаковым независимо от формы карбидных частиц, а различие проявляется после больших обжатий в зависимости от формы карбидных частиц (см. рис. 75,в). Следовательно, влияние усиления сил связи углерода в карбидах сталей, легированных карбидообразующими элементами, на эффект деформационного старения следует рассматривать после больших обжатий, а карбиды при этом должны иметь глобулярную форму. [c.182]

Дислокации могут транспортировать к препятствиям не только атомы водорода, но и атомы других примесей внедрения углерода, азота, кислорода и т. д. Поэтому можно ожидать, что в металлах должна наблюдаться не только обратимая водородная хрупкость, но и азотная, кислородная, углеродная хрупкость. Эта хрупкость, как и обратимая водородная хрупкость, должна проявляться в определенном интервале температур и скоростей деформации. [c.363]

Экстремум на диаграмме конструктивной прочности был обнаружен также и при изотермическом превращении аустенита в интервале температур 250—450°С (рис. 8.17). Наибольшие значец]в .цяз-кости разрушения стали со структурой бейнита соответствуют температуре распада переохлажденного аустенита, равной 350°С. Снижение температуры распада до 250°С ведет к росту предела текучести и уменьшению значений вязкости разрушения. Это связано главным образом с увеличением содержания углерода в а-фазе и увеличением степени блокировки дислокаций внедренными атомами углерода. Уменьшение пластичности ферритной матрицы затрудняет протекание релаксационных процессов в вершине трещины и увеличивает скорость ее распространения, снижая тем самым сопротивление стали хрупкому разрушению. Сложный характер диаграммы конструктивной прочности объясняется не только влиянием структурных изменений в бейните при варьировании температурой распада аустенита, но и сменой морфологии бейнита, т. е. переходом от нижнего бейнита к верхнему. При температурах образова- [c.149]

С точки зрения микромеханики деформирования процесс высокотемпературной ползучести связан, как и процесс мгновеннопластического деформирования, со скольжениями дислокаций. Однако эти скольжения активируются в данном случае не только напряжениями определенного уровня, но и вышеупомянутыми термическими флуктуациями колебаний атомов около их равновесных положений в узлах кристаллической решетки 9, 30, 73, 77]. Диффузия вакансий и внедренных атомов, образующихся в результате термических флуктуаций, вызывает с течением времени переползания дислокаций в направлениях, перпендикулярных их плоскостям скольжения. Эти переползания стимулируют процесс скольжений и придают ему реономный характер. Более детальное описание физической природы ползучести можно найти в указанных источниках. [c.24]

Как известно, зуб и площадка текучести на диаграмме растяжения обусловлены закреплением дислокаций атмосферами Коттрелла (атомами внедрения — углерода и азота) и вырывом дислокаций из закрепления при достижении предела текучести Площадка те кучести обусловлена движением свободных, вырванных из закреп ления дислокаций при постоян ном напряжении Следовательно, ответственными за деформацион ное старение являются находящи еся в твердом растворе атомы внедрения Атомам азота принад лежит главная роль в иницииро вании склонности к деформаци онному старению Причиной это го является большая раствори [c.159]

Твердость и прочность никелевого мартенсита с низким содержанием углерода относительно небольшая (0в=9ОО-н1ООО Н/мм= ), но он довольно вязок и пластичен (i j >10 000 Н/мм , 1 =.75— 85%, ан=200-ь300 Дж/см ). Благодаря наличию никеля значительно ослабляется сопротивление кристаллической решетки перемещению дислокации. Уменьшается энергия взаимодействия дислокаций И внедренных атомов. Деформационное упрочнение невелико, поэтому1 в таком состоянии эти стали легко подвергаются холодной деформации. Повышение прочности становится значительным только после 50—60%-ной холодной деформации. Под воздействием холодной деформации возрастает плотность дислокаций мартенсита, которые вызывают не только увеличение прочности. Но и способствуют равномерному образованию выделений по всему поперечному сечению, ускоряют диффузию легирующих компонентов и этим увеличивают прочность при старении (см. рис. 114). [c.256]

К. Лембергом и др. [42] предложена модель разупрочнения, в основе которой лежит идея, что облегчение работы дислокационного источника связано с миграцией точечных дефектов к узлам дислокации. Разупрочнение связывается с диффузией атомов внедрения (углерод, азот), вызванной приложенным напряжением, вдоль ядер закрепленных дислокаций. Это приводит к увеличению длины, свободных от закрепленных атомов дислокационных сегментов, что способствует активизации источников Франка-Рида и последующей пластификации материала. Расчет показал, что экспериментальные коэффициенты диффузии на несколько порядков больше коэффициентов диффузии атомов углерода в ферритной матрице, но соответствует коэффициентам диффузии атомов внедрения вдоль ядер дислокации, Проверка этой модели с целью подтверждения возможности количественного прогнозирования температурночастотной зависимости на образцах на низкоуглеродистой стали Ск 10 при температурах испытания от -70 до -1- 70 °С и частотах нагружения от 0,01 до 10 цикл/с показала [43], что следует разграничивать два различных диапазона температур и частот нагружения. При низких температурах и высоких частотах нагружения число циклов до начала разупрочнения возрастает пропорционально частоте нагружения, т.е. наступление разупрочнения зависит от времени. С увеличением температуры и (или) снижением частоты нагружения циклов возникает задержка в наступлении разупрочнения, которая пропорциональна отношению диффузионной константы к частоте нагружения. Полагают [43], что при повышении температуры и (или) снижении частоты сильнее проявляется вклад миграции узлов закрепления дислокации, с которыми последние вступают в контакт. [c.80]

Следовательно, можно сделать вывод, что для твердых растворов ЫЬ — О и КЬ — К, в которых растворенные атомы присутствуют в количествах ниже номинального предела растворимости, магнитные данные и данные по изменению электросопротивления свидетельствуют о наличии как смешанного состояния сверхпроводника с отрицательной поверхностной энергией [6, 7], так и некоторого рода остаточной субструктуры [40]. Точная природа этой субструктуры неизвестна, но, по-видимому, она может включать внедренные атомы, имеющиеся около дислокаций и дефектов, спинодальные структуры, а также сегрега- [c.119]

Дится к тому, что они повышают плотность дислокации при данной степени деформации и тем самым повышают атермическую составляющую сопротивления деформации. Примеси внедрения препятствуют скольжению дислокаций в данной плоскости скольжения и вызывают поперечное скольжение. Чем больше атомов внедрения, тем выше вероятность, что данная дислокация оставит свою плоскость скольжения и перейдет в другую. Именно из этих соображений Конрад и Оказаки [35] получили приведенное выше уравнение (10), определяющее зависимость сопротивления деформации от плотности дислокаций. В этом уравнении ао можно трактовать как термическую составляющую, а /(д 6р - как атермическую составляющую напряжений. Уравнение (10) достаточно строго выполняется не только для иодидного, но и для технического титана (рис. 14). Напряжение 0о возрастает с увеличением содержания примесей и составляет 9, 11 и 37 кгс/мм для титана с эквивалентом кислорода 0,009 (иодидный титан) 0,2 и 1% соответственно. Коэффициент /Сд также возрастает с увеличением содержания примесей для титана высокой чистоты (иодидный титан) он равен 0,61 для титана, содержащего 0,2 и 1,0% примесей, Кл. равен 0,66 и 0,77 соответственно. [c.57]

Следует отметить, что мартенсит может образоваться из аустенита не только в результате его резкого охлаждения, но и в результате упругой и пластической деформации аустенитного зерна. Поэтому различают мартенсит охлаждения, мартенсит напряжения и мартенсит пластической деформации, или просто мартенсит деформации. Эффект мартенситообразования под действием деформации может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на аустенитные сплавы, что широко используется на практике. Упрочнение железоуглеродистых сплавов путем закалки на мартенсит обусловлено образованием пересыщенного углеродом а-раствора внедрения, повышением плотности дислокаций, образованием на дислокациях атмосфер из атомов углерода и выделением из а-раствора дисперсных частиц карбида. [c.114]

Прочность кристаллического материала в результате пластической деформации возрастает. Это явление называется деформационным упрочнением или наклепом. Считают, что прочность возрастает из-за увеличения плотности дислокаций, что существенно затрудняет перемещение данной дислокации в плоскости скольжения, пронизанной многими другими дислокациями. Перемещение особенно затруднено, когда одна винтовая дисло кация пытается пересечь другую при этом могут образовываться вакансии и внедренные атомы. В упорядоченных материалах часто применяется деформационное упрочнение, но область его использования ограничивается достаточно низкими температурами, при которых не происходит отжиг. [c.711]

До сих пор мы считали, Что единичная дислокация в ненапряженном кристалле не испытывает никакого сопротивления своему движению. На самом деле кристалл имеет конечные размеры и в свою очередь разбивается на субмикроскопические блоки, границы которых в настоящее время рассматривают как некоторые образования, составленные из дислокаций. В зависимости от расстояния до границы энергия дислокации меняется таким образом, границы являются препятствиями для движения дислокаций. Движению дислокаций могут мешать другие дислокации в той же или иных плоскостях скольжения, внедренные атомы или вакансии, субмнкро-скопические выделения разного рода. Наконец, имеется еще одна категория сил, препятствующих движению дислокаций даже в идеальной кристаллической решетке. Центр дислокации С при движении дислокации может совпадать с одним из атомов решетки или может находиться между ними. Оказывается, что энергия дислокации зависит от положения центра. Очевидно, что перемещение дислокации на одно междуатомное расстояние полностью восстанавливает картину, но для того, чтобы произвести такое перемещение, нужно преодолеть некоторый энергетический барьер дело обстоит так, как есля бы существовали некоторые силы, препятствующие движению дислокаций. Эти силы называются силами Пайерлса, величина их в сильной степени зависит от расположения атомов в кристаллической решетке. Для площадей наиболее плотной упаковки атомов и для направлений, соответствующих наименьшему расстоянию между атомами, силы Пайерлса оказываются наименьшими, для других кристаллических плоскостей и направлений величина их во много раз больше. Этим и объясняется то, что в кристаллах пластические деформации происходят по определенным системам скольжения, как было указано выше. [c.147]

Общие представления. Для большинства полупроводниковых приборов используются примесные полупроводники. Поэтому в практике важное значение имеют такие полупроводниковые материалы, у которых ощутимая концентрация собственных носителей заряда появляется при возможно более высокой температуре, т. е. полупроводники с достаточно широкой запрещенной зоной. В рабочем интервале температур поставщиками свободных носителей заряда являются примеси. Примесями в простых полупроводниках служат чужеродные атомы. Под примесями в полупроводниковых химических соединениях понимают не только включения атомов посторонних элементов, но и избыточные по стехиометрическому составу атомы тех самых элементов, которые входят в химическую формулу самого соединения. Кроме того, роль примесей играют всевозможные дефекты кристаллической решетки пустые узлы, атомы или ионы, оказавшиеся в междоузлиях решетки, дислокации или сдвиги, возникающие при пластической деформации кристалла, микротре-дины и т. д. (стр. 12). Если примесные атомы находятся в узлах кристаллической решетки, то они называются примесями замещения, если в междоузлиях — примесями внедрения. [c.233]

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]

Релаксация микронапря-жен1гй при нагреве есть результат локального перераспределения и аннигиляции дислокаций. Значительное уменьшение (Аа/а) при сравнительно невысоких температурах нагрева (до 500° С) связано, очевидно, с тем, что никель уменьшает не только энергию взаимодействия дислокаций с атомами внедрения, но и силы трения решетки и тем самым увеличивает подвижность дислокаций. Процесс релаксаций в таких сплавах облегчен. Для исследованных двухкомпонентных сплавов характерно резкое уменьшение при отпуске микронапряжений при практически неизменной суб- [c.120]

Легирующие элементы по-разному влияют на энергию взаимодействия примесей внедрения с дислокациями. Так, введение в решетку а-железа 3% никеля приводит к снижению энергии связи углерода с дислокациями с 0,5 до 0,2 эВ легирование же железа кремнием вызывает противоположный эффект. Неравномерное распределение ионов вокруг дислокации проявляется также и в неравномерном распределении электронов уплотненные участки решетки вокруг дислокации приобретают положительный заряд вследствие недостатка электронов в то же время области растяжения в связи с избытком электронов заряжаются отрицательно. Между положительным зарядом примесного иона и отрицательно заряженной областью дислокации возникают кулойовские силы притяжения, приводящие к перераспределению примесей. Энергия электрического (кулоновского) взаимодействия в металлах невелика (для двухвалентных примесей она составляет 0,02 эВ). Электрическое взаимодействие значительно слабее упругого, но вклад первого может стать существенным в случае отсутствия в твердом растворе упругого взаимодействия (т. е. при равенстве радиусов основного и примесного атомов), а также при их большой разнице в валентностях. [c.148]

Связь между дислокациями и примесными атомами можно оцепить методом внутреннего трения. В ряде работ (Саррак, Суворова, Энтии [164]) исследовалось взаимодействие между дислокациями и примесными атомами внедрения в железе. Показана зависимость взаимодействия от состава сплава. Отмечено [165], что увеличения содержания углерода в л<елезе от 10 до 10 " % (по массе) достаточно для блокирования дислокаций. В сильно деформированном железе (р = 10 сж" ) для этой цели потребуется 6 10 2% (ат.) С. Равновесная концентрация углерода в твердом растворе железа нри комнатной температуре значительно меньше 7 10 % (ат.), но скорость достижения равновесия при этой температуре очень мала. [c.198]

Упрочнение за счет атмосфер Коттрелла наблюдаетя также в металлах с плотной упаковкой, например при растворении азота в кадмии и цинке или углерода в никеле. Так, в чистом никеле (как это обычно наблюдается в г. ц. к. металлах) температурная зависимость не велика. Но при введении небольшого количества углерода предел пропорциональности сильно возрастает с понижением температуры (рис. 134). Однако в общем случае в металлах с г. ц. к. решеткой энергия взаимодействия дислокаций с атомами внедрения значительно меньше, чем в о. ц. к. металлах, насыщение дислокаций примесными атомами происходит при очень низких температурах, а напряжение отрыва дислокаций меньше и температурная зависимость Os слабее. [c.307]

Упрочнение твердого раствора при взаимодействии дислокаций с атомами внедрения больше, чем при взаимодействии с атомами замещения. Это определяется не только спецификой создаваемых полей напряжений вокруг дислокаций (особенно вокруг винтовых), но и тем, что междо-узельные атомы определяют возникновение нормальных и тангенциальных напряжений, которые вступают во взаимодействие со всеми дислокациями. Поэтому атомы внедрения сильнее взаимодействуют с дислокациями, чем атомы замещения. [c.96]

Выше (с. 364) высокотемпературные провалы пластичности были объяснены тем, что образующиеся на дислокациях атмосферы из атомов внедрения (кислорода, азота, углерода) при малых скоростях деформации увлекаются ими, в результате чего на границах зерен или у других препятствий, где скапливаются дислокации, концентрация водорода становится достаточной для резкого ускорения разрушения. Причины усиления этого провала пластичности при введении в металл водорода не вполне ясны. Температуры, при которых он проявляется, слишком высоки, чтобы существовали атмосферы Коттрелла, обусловленные упругим взаимодействием атомов водорода с дислокациями. Возможно, что водород взаимодействует не с чистыми дислокациями, а с дислокациями, на которых уже осели атомы кислорода. Поэтому взаимодействие водорода с дислокациями не чисто упругое, а частично носит и химический характер, в результате чего увеличивается энергия связи о и атмосферы Коттрелла сохраняются до более высоких температур. Не исключена также возможность электрического взаимодействия атомов водорода (протонов) с дислокациями. Естественно, что, если дислокации транспортируют к области их скопления не только атомы кислорода, но и атомы водорода, пластичность металла будет ниже, чем при транспортировке одних только атомов кислорода. [c.392]

Увеличение содержания N1 до 1,2-1,6 % но сравнению с системой легирования 81 - Мп повышает ударную вязкость металла шва на 20-25 % нри отрицательных температурах и = = 550 МПа. Такое влияние никеля на механические свойства металла шва объясняется равномерным распределением мелких частиц второй фазы, изменением их формы и, но-видимому, тем, что N1 способствует перемеш еппю дислокаций и уменьшает энергию их взаимодействия с атомами внедрения [57, 191, [c.51]

Авторы [19, 182, 189] показали, что с увеличением содержания никеля до 5 % повышается ударная вязкость сварного шва при отрицательных температурах (рис. 4.3, а). Такое влияние нпкеля объясняется равномерным распределением мелких частиц второй фазы, изменением их формы и, но-видимому, тем, что он снижает энергию взаимодействия дислокации с атомами внедрения, облегчая тем самым их подвижность [27, 36, 46, 89]. [c.111]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...