Дислокации упругая энергия

Вектор Бюргерса. Одним из параметров, характеризующих поведение дислокации во время пластической деформации, является вектор Бюргерса. Он показывает степень искажения кристаллической решетки вокруг дислокации. Упругая энергия вокруг дислокации пропорциональна квадрату вектора [c.13]

Дислокация, созданная в неограниченной упругой среде, может в ней свободно перемещаться, если выполнено условие (14.9.1). Действительно, энергия дислокации не зависит от ее положения, следовательно, движение линии дислокации с сохранением конфигурации не требует затраты дополнительной работы. В теле конечных размеров дислокация уже не свободна, упругая энергия тела зависит от положения дислокации и естественным направлением ее движения будет то, которое приводит к уменьшению энергии. Так, в примере 14.8 дислокация, находящаяся на расстоянии от оси цилиндра р < 0,541, будет двигаться к оси, стремясь занять положение устойчивого равновесия. Дислокация, удаленная от оси на расстояние, превышающее р = 0,541, будет двигаться от оси, стремясь выйти па поверхность. [c.472]

ЭНЕРГИЯ ДИСЛОКАЦИИ. Дислокации повышают энергию кристалла за счет вводимых ими искажений решетки. При определении энергии винтовой дислокации используется допущение, что кристалл ведет себя как упругое изотропное тело, подчиняющееся закону Гука. Поэтому согласно линейной теории удельная (отнесен- [c.46]

СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ДИСЛОКАЦИЮ. Энергия дислокации пропорциональна ее длине. Увеличение длины дислокации приводит к росту ее упругой энергии. Так как каждая система стремится к минимуму своей энергии, дислокационная линия ведет себя как упругая нить, всегда стремящаяся выпрямиться, чтобы сократить свою длину. По аналогии с поверхностным натяжением жидкости энергия единицы длины дислокации [c.49]

Атомы добавки взаимодействуют с дислокациями и вакансиями, уменьшают упругую энергию дислокаций и [c.344]

Вследствие этого явления при пластической деформации возникают по меньшей мере следующие потоки энергии освобождаемой упругой энергии энергии разрушения, направленной на раскрытие трещин потоки теплоты, массы, дислокаций. Каждый из этих потоков необратим. Общее термодинамическое соотношение, выражающее первое и второе начала термодинамики, для превращений энергии при деформации можно записать в виде [c.113]

Как видно из выражения (4), энергия дислокационной структуры является комплексной функцией. Мнимая часть в выражении зависимости энергии от величины зазора D появляется при учете сдвига покрытия вдоль основы, что происходит, как можно предположить, вследствие релаксационных явлений в зоне контакта. Такие релаксационные явления (вследствие переползания дислокаций) в виде аффектов поглощения упругой энергии наблюдаются при изучении внутреннего трения в системе матрица—покрытие [8, 9]. [c.7]

Дислокационный критерий [81] и модель нагружения волокна [57] пригодны для карбидных пленок по границам зерен, но не объясняют эффекта размера, присущего более равноосным частицам. В работе [41] отмечены несколько особенностей, которые могут способствовать преимущественному растрескиванию частиц наибольшего размера, а именно а) упругая энергия деформации, накопленная частицей при нагружении, пропорциональна объему частицы [43] и б) легкость поперечного скольжения заблокированных дислокаций и уменьшение напряжения вследствие этого могут быть функцией диаметра частицы [68]. Пока еще имеется [c.70]

Усредненная плотность упругой энергии (ш) в материале с произвольными полями напряжений равна (l/2)Xli,j= o ij ij)-Выразив компоненты тензора деформаций через компоненты тензора напряжений согласно закону Гука [117], для неупорядоченной стенки краевых дислокаций получено выражение [c.105]

Действительно, обратное напряжение, создаваемое дислокациями при упрочнении, пропорционально l/n [40]. Учитывая, что упругая энергия пропорциональна квадрату напряжения, получаем прямую пропорциональность энергии дислокации их числу в скоплении. [c.48]

Опасность заключается в том, что сплав перестает сопротивляться распространению трещин. Когда трещина встречается со скоплениями дислокаций, плотность которых меньше критической, распространение ее затрудняется, так как упругая энергия у вершины трещины переходит не в работу разрушения, а в работу пластической деформации. Происходит релаксация напряжений у вершины трещины. [c.52]

Бели же движущаяся трещина проходит вблизи скоплений дислокаций с критической плотностью, ее распространение облегчается вследствие того, что упругая энергия в области, прилегающей к вершине распространяющейся трещины, переходит непосредственно в работу разрушения. [c.52]

Энергия дислокации обусловливается упругими деформациями кристалла при ее зарождении. Наличие дислокаций увеличивает энергию кристалла. Наряду с этим кристалл с дислокацией менее [c.14]

Общим для всех рассмотренных моделей является то, что процесс зарождения трещин является следствием концентрации упругой энергии при образовании скопления дислокаций и последующем их сближении. Трещина возникает при достижении максимальной концентрации упругой энергии в локальном объеме металла, чему соответствует достижение критической плотности дислокаций. [c.39]

Концентрация на дислокации примесных атомов внедрения, повышающих упругую энергию деформации объема металла, прилегающего к краю экстраплоскости, согласно выражению [149], растет с понижением температуры [c.42]

Условие роста зародыша нового зерна получают, полагая, что изменение поверхностной энергии за счет увеличения площади поверхности нового растущего зерна меньше, чем уменьшение упругой энергии полей дислокаций, исчезнувших в этом новом зерне [c.123]

Выражение (3.33) свидетельствует о том, что энергия деформационного упрочнения и работа пластической деформации были во время превращения израсходованы на образование новой границы, отгораживающей зародыш от остального объема металла. В рассматриваемой ситуации дефекты кристаллического строения в объеме V являются строительным материалом для вновь возведенной межзеренной границы, а напряжения у//< гр энергетическим барьером, который необходимо преодолеть при ее формировании. Образование новой границы свидетельствует о появлении некоторого объема V, свободного от внутренних напряжений, поскольку эти напряжения вместе с создающими их дефектами (дислокациями или дислокационными образованиями) были использованы при создании новой границы. Новая граница создает вблизи себя поля упругих напряжений (см. раздел 2.5). Таким образом, появление зародыша - это акт структурообразования, состоящий в перераспределении дефектов кристаллического строения и преобразовании одного типа энергии в другую - упругой энергии дефектов кристаллического строения в упругую энергию границы (или поверхност-Н ло энергию). [c.128]

Упругое взаимодействие I рода обусловлено полями упругих напряжений вокруг дислокаций и вокруг примесного атома. Знак напряжений вокруг примесного атома зависит от соотношения радиусов атомов основного вещества го и примеси г. В случае примеси замещения при Дг = г — Го > О возникают упругие напряжения радиального сжатия, при Дг < О — растяжения. В случае примеси внедрения напряжения всегда сжимающие. Атом, создающий растягивающие напряжения, будет стремиться в сжатую область вокруг дислокации, в то время как атом, создающий сжимающие напряжения, — в растянутую. Взаимодействие этого типа связано с краевыми дислокациями. Упругая энергия E такого взаимодействия равна работе, совершаемой упругими силами при замене атома основного вещества примесным атомом E Obr Ar sin9/roR, где G — модуль сдвига, 7 и sin 0 — сферические координаты атома примеси (краевая дислокация находится в начале координат) [17]. Знак отношения Дг/го показывает, куда стремится атом примеси в растянутую или сжатую область решетки. Характерная энергия этого взаимодействия в полупроводниках составляет иО.5 эВ. [c.108]

Дислокационная структура первой подповерхностной зоны рассматривается, таким образом, как результат диссипации запасенной упругой энергий, которая выливается в самоорганизацию нераьновесных структур, обеспечивая тем самым дальнейшую устойчивостъ системы. Фрактальная размерность вегцества в этой зоне >" =3, однако дальний порядок в расположении частиц нарушается за счет большого количества линейных дефектов - дислокаций. [c.301]

Для создания дислокации должна быть затрачена некоторая работа, накапливаемая в виде упругой энергии дислокации. Наиболее простой способ подсчета этой анергии заключается в следующем. Предположим, что в теле сделан разрез и к поверхностям разреза прикладываются внешние силы, распределенные точно таким же образом, как распределяются напряжения на поверхности 2, когда дислокация уже создана. Работа этих сил на перемещении Ь по теореме Клапейрона, равна удвоенной энергии Дпсло-кацив. Таким образом, [c.463]

Формирование ячеистых дислокационных структур при деформации характерно, по-видимому, для всех металлов при определенных условиях испытания, среди которых основными являются температура и степень деформации, а также скорость деформации и схема напряженного состояния [9]. Хольт [276], используя математический аппарат, развитый для анализа спинодального распада пересыщенных твердых растворов, впервые показал, что движущей силой перестройки, вызывающей образование модулированной структуры, является уменьшение общей упругой энергии системы за счет взаимодействия дислокаций противоположного знака. Конечным результатом такой перестройки является формирование ячеистой структуры с размером ячейки [c.120]

В работах [328, 330, 332, 339, 3551 было показано, что описание-кривой нагружения ОЦК-поликристаллов уравнением параболического типа (3.57) значительно расширяет возможности экспериментального изучения процесса деформационного упрочнения. Обобщением-результатов этих работ, а также ряда литературных данных [9, 289,, 290] является общая схема деформационного упрочнения поликристал-лических ОЦК-металлов и сплавов [47, 48] (рис. 3.33), которая отражает сложный многостадийный характер процесса, обусловленный поэтапной перестройкой дислокационной структуры при деформации. Считается, что перестройка структуры (от относительно однородного распределения дислокаций через сплетения и клубки к дислокационной ячеистой структуре) вызывает соответствующее изменение внутренних напряжений [2961, следовательно, и параметров процесса деформационного упрочнения. Данная схема основывается на анализе и обобщении результатов механических испытаний и структурных исследований, проведенных на десяти сплавах ОЦК-металлов [47, 481, которые различались по величине модуля упругости, энергии дефекта упаковки, наличию дисперсных упрочняющих фаз, уровню примесных элементов и размеру зерна (в пределах одного сплава). В частности, были исследованы при испытаниях на растяжение в интервале температур 0,08—0,5Гпл однофазные и дисперсноупрочненные сплавы-на основе железа (армко, сталь 45, Ре + 3,2 % 81), хрома, молибдена (МЧВП с размером зерна 100 и 40 мкм, Мо Н- 4,5 % (об.) Т1М, ЦМ-10-и ванадия (технически чистый ванадий), а также сплавы ванадия и ниобия с нитридами соответственно титана и циркония [95]. [c.153]

Деформированные металлы обнаруживают специфический механизм разрушения по границам элементов структуры — расслоение (рис. 5.11, с). В работах [9, 409] показано, что расслоение, являясь межзеренным или межъячеистым разрушением, обусловлено упругой энергией, запасаемой границами в процессе пластического деформирования, особенно при низких температурах, когда формируется неравноосная ячеистая и зеренная структура с неупорядоченным расположением дислокаций в границах. [c.203]

Преимущественная ориентация в эвтектической структуре возникает вследствие уменьшения до минимума несоответствия решеток в результате сопряжения плоскостей с одинаковой атомной плотностью. Как уже отмечалось, Флетчер [18] показал, что поверхностная энергия быстро увеличивается при увеличении иесо-ответствйя Для уменьшения несоответствия между фазами с различными параметрами решетки в обеих фазах должны возникать однородные поля деформации [6]. В этом случае должны были бы существовать большие поля упругих напряжений с энергией, пропорциональной модулям упругости каждой из фаз. Общая энергия такой системы может быть понижена за счет возникновения дислокаций на поверхности раздела твердых фаз, которые снимают несоответствие параметров и локализуют деформационную энергию вблизи поверхности раздела. В этом случае на поверхности раздела появляются соответствующие дислокационные сетки, которые, уменьшают упругую энергию системы. В простой модели, изображенной на рис. 6, краевая дислокация снимает несоответствие параметров двух решеток. Ясно, что при увеличении степени несоответствия решеток сопрягаемых фаз необходимо большее число дислокаций. Можно показать, что расстояние S между такими дислокациями на поверхности раздела дается выражением [6] [c.362]

Данное уравнение показывает, что упругая энергия полностью хаотических массивов дислокаций равна сумме энергий дислока-дий, из которых состоят эти массивы. Это означает, что в данном случае отсутствует эффект экранирования напряжений. Это утверждение также справедливо для произвольно ориентированных векторов Бюргерса дислокаций [208]. [c.106]

Так же как и в случае массивов неупорядоченных дислокаций [208], полностью усредненный по всем ориентациям оси х, реализациям дисклинационной структуры и объему зерна А квадрат нормальной деформации использовался для оценки среднеквадратичной деформации. Дополнительный анализ показал 210], что квадруполи, принадлежащие пяти ближайщим координационным сферам, что соответствует N = 11, дают вклад, равный 99 % от общей упругой энергии, запасенной в данном зерне. Окончательное выражение для среднеквадратичной упругой деформации имеет вид [c.109]

Изменение объема материала, вызванное внутренними напряжениями, пропорционально упругой энергии с коэффициентом пропорциональности, зависящим от констант материала [211]. В первом приближении этот коэффициент может считаться одинаковым для дисклинаций и дислокаций. Отсюда увеличение объема благодаря дисклинациям в А1 примерно в 6 раз меньше, чем в случае дислокаций [150]. Из уравнения (2.35) следует, что (ДУ/У)дисл и 4 X Ю"" и, следовательно, (АУ/7)дискл 0,7 х 10" . Общая дилатация, вызванная дефектами, равна AV/V w 4,7х 10 . Экспериментальные значения дилатации кристаллической решетки, выявленной в наноструктурном Л1 сплаве с подобным размером зерен, имели порядок 10 [143]. [c.111]

В результате этого накапливание упругой энергии приповерхностными объемами происходит незначительно, что обеспечивает длительную безызносность контактируемых пар. Таким образом, разрядка контактируемых поверхностей дислокациями при ИП приводит к тому, что в приповерхностных слоях гораздо слабее реализуются дислокационные скопления, обусловливающие появление микротрещин, способствующих износу материала. [c.29]

Т. к. время до спонтанной аннигиляции дислокаций или до их выхода из кристалла велико, то обычно любой кристалл содержит дислокации. Выращивание бездис-локац. кристаллов макроскопич. размеров возможно лишь при соблюдении ряда спец. мер. Осп. долю энергии дислокации составляет энергия упругих искажений решётки вокруг неё на единицу длины дислокации она порядка 0,1Gb, где G — модуль сдвига, т. е. ок. 10 эВ на атомную плоскость, перпендикулярную оси дислокации. Поверхностная энергия Д. упаковки в разл. металлах и сплавах 7 10—200 мДж-м , для межзё-ренных границ f/ -l Дж М . Энергия макроскопич. трёхмерных Д- определяется в осн. их поверхностной энергией и энергией упругих искажений. [c.595]

В любой термодинамической системе внутренние напряжения, на первый взгляд, распределены случайным образом, стохастически. В металлах эти напряжения создаются дефектами кристаллического строения - вакансиями, дислокациями, границами и их совместными образованиями. Эти напряжения могут быть выявлены экспериментально, например, при взаимодействии поверхности металла с химическими реактивами или тонкой фольги с потоком ускоренных электронов. Результатом этого взаимодействия, происходящего с различной интенсивностью для субмикрообъемов, различно заряженных упругой энергией присутствующих там дефектов кристаллического строения, является избирательное травление или дифракция электронов. В итоге на поверхности металлографического шли- [c.28]

В главе I мы рассмотрели закономерности формирования структур при пластической деформации металлов и показали, что при некоторой плотности дислокаций и при некотором значении степени деформации е в металле возможно образование новых границ типа межзе-ренных, но имеющих деформационное происхождение (см. рис. 1.4, 1.5). Образование новой границы фактически определяет переход в новое структурное состояние, а сама граница деформационного происхождения является новым структурным элементом. Появление границы связано с преобразованием упругой энергии, накопленной в металле во время пластической деформации за счет генерации дефектов кристаллического строения, в поверхностную энергию новой границы. [c.69]

Атомы растворенного компонента нередко скапливаются у дислокаций (рис. 30, в, г) снижая их упругую энергию. В растворах замещения атомы меньшего размера (по сравнению с атомами металла растворителя) скапливаются в сжатой зоне решетки, атомы больших размеров — в растянутой зоне решетки. При образовании твердого раствора внедрения атомы растворенного элемента располагаются в растянутой области под краем экстраплоскости (рис. 30, г). В области дислокаций чужеродные атомы легче размещаются, чем в совершенной области решетки, где такие атомы вызывают значительные искажения решетки. Атомы внедрения значительно сильнее связываются с дислокациями, чем атомы замещения, образуя так называемые атмосферы Коттрелла. Образование атмосфер сопровождается уменьшением искажения решетки, что предопределяет их устойчивость. [c.38]

Субструктура может образоваться, например, в процессе ползучести в результате процесса полигонизации, при нагреве пластически деформированного металла или в результате полиморфного превращения. Рост субзерен без изменения их ориентации в пределах зерна определяет сущность процесса рекристаллизация на месте (in situ), что приводит к увеличению плотности дислокаций в субграницах и приближению их к устойчивым среднеугловым. Образование дислокационных структур границ (дислокационных стенок) при нагреве связано, как указывалось ранее, с уменьшением упругой энергии. Образование субграниц при пластической деформации в результате перестройки дислокаций в полосах скольжения (путем поперечного скольжения или переползания) также приводит к уменьшению энергии. Этот процесс образования субструктуры в результате пластической деформации наблюдается в неталлах с большой энергией дефекта упа.ковк и (т. е. в условиях, когда облегчается перестройка дислокации). [c.80]

Поле напряжений границы зерна, состоящей из дислокаций, можно рассматривать как суперпозицию полей напряжений, возникающих вокруг 1 аждой дислокации. Зона суперпозиции должна упруго взаимодействовать с другими дефектами. Эта зона невелика и простирается на несколько межатомных расстояний (при 0 = 10° на пять межатомных расстояний). Примесные атомы будут притягиваться к дислокациям, и энергия взаимодействия во многих металлах составляет несколько десятых электрон-вольт. На больших расстояниях от границы, т. е. в объеме зерна, напряжения с расстоянием уменьшаются экспоненциально. [c.81]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...