Возможные движения дислокаций

ВОЗМОЖНЫЕ ДВИЖЕНИЯ ДИСЛОКАЦИЙ [c.471]

Возможные движения дислокаций [c.471]

Предположим теперь, что элемент линии дислокации Г перемещается на расстояние du. Соответствующее изменение энергии взаимодействия есть dWt. Возможное движение дислокации должно сопровождаться уменьшением энергии взаимодействия представляя это уменьшение в виде [c.475]

Наблюдения последних лет показали, что уже на стадии легкого скольжения возможно движение дислокаций в других системах, о чем свидетельствуют электронномикроскопические исследования распределения дислокаций в фольгах, вырезанных параллельно плоскости первичного скольжения. [c.52]

Ползучесть (пластическая деформация) в этом объеме будет идти, если обеспечена возможность движения дислокаций. Предполагается, что при неустановившейся высокотемпературной ползучести источники дислокаций могут работать (генерировать новые петли дислокаций) вследствие уменьшения запирающего напряжения из-за непрерывного ухода дислокаций из скоплений путем поперечного скольжения и переползания. [c.251]

Строго говоря, F является составляющей вектора силы в направлении скольжения. Имеется еще и другая составляющая этого вектора, перпендикулярная к направлению скольжения, но ею можно пренебречь при низких температурах, когда единственно возможным движением дислокации является ее движение в плоскости скольжения. [c.701]

Образование дислокаций путем сдвига (рис. 91, в и д) не требует удаления материала или добавления лишнего, поэтому такой путь является наиболее естественным. В кристалле достаточно больших размеров и не содержащем других дефектов дислокация может перемещаться. Действительно, искажение кристаллической решетки, связанное с дислокацией, означает изменение междуатомных сил, а следовательно, изменение энергии кристалла. Чтобы образовать дислокацию, нужно переместить края разреза, при этом придется преодолевать междуатомные силы, то есть совершать работу. Эта работа равна энергии дислокации. Очевидно, что в кристалле неограниченных размеров энергия дислокации не зависит от ее поло- жения, следовательно, с энергетической точки зрения дислокация свободна и может перемещаться как угодно. Однако существует кинематическое ограничение возможных движений дислокации. Представим себе, что положительная краевая дислокация переместилась вниз на некоторое расстояние 6. Это значит, что мы должны были сделать дополнительный разрез на длину б и вставить туда слой атомов. [c.144]

Горизонтальное движение дислокаций, наоборот, не связано с нарушением сплошности и поэтому всегда кинематически возможно. Плоскость возможного движения дислокации называется ее плоскостью скольжения в символе, обозначающем краевую дислокацию, горизонтальная черточка напоминает о плоскости скольжения и, следовательно, о направлении возможного движения. [c.145]

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]

Заметим, что на упругие и пластические свойства твердых тел оказывает влияние характер сил связи. Ковалентные кристаллы (алмаз, кремний, германий) при комнатной температуре бывают жесткими и хрупкими, так как направленный характер связей препятствует сдвиговому движению, а также мешает перемещению одного атома вслед за другим, как это имеет место при движении дислокаций в решетке. Разрушение начинается прежде, чем дислокации могут обеспечить достаточно большие сдвиги, поскольку их движение затруднено ио сравнению с движением дислокаций в металлах. Ионные кристаллы гораздо более пластичны, если они совершенно чистые (обычные кристаллы могут быть и хрупкими из-за наличия внедренных в них дефектов). Электростатические силы — ненаправленные, и потому ионы могут перемещаться с места на место в той мере, в какой этому мешают их размеры. Металлы, как мы видели выше, наиболее пластичны в них возможно свободное перемещение дислокаций. [c.136]

Это изменение объема происходит за счет образования полости в теле, если оно положительно, и попросту невозможно, если оно отрицательно. Таким образом, возможны только такие движения дислокации, когда [c.471]

Работа внешних сил на перемещениях, вызванных дислокацией, находится по этой формуле через напряжения, соответствующие заданной системе сил. При движении дислокации эта работа получает приращение бЛ, для возможных движений должно быть бЛ > 0. [c.473]

Будучи закрепленной на концах перетяжки, дислокация выгибается, а длина перетяжки увеличивается на стадии 7 (рис. 39,г). Движение дислокации и пластическая деформация по новой плоскости (111) могут быть облегчены, так как открываются возможности при образовании петли (см. рис. 39, г) для генерации источника Франка-Рида. Различие в ширине расщепленных дислокаций и соответственно в склонности к поперечному скольжению у разных металлов и сплавов играет очень важную роль в формировании дислокационной структуры (ячеистой структуры, см. гл. III) при деформации и в особенности структурных изменений при последующих возврате и рекристаллизации. [c.76]

Диффузия вызывает неконсервативное движение дислокаций благодаря направленному притоку вакансий в зону сжатия или дислоцированных атомов в зону растяжения. В обоих случаях дислокация будет переходить из одной плоскости скольжения в другую, параллельную первой, при этом возможно скольжение как по новой плоскости, так и по прежней, если оно по каким-либо причинам было заторможено. В этом случае в прежней плоскости скольжения источник дислокаций освобождается и начинают генерировать новые дислокации. [c.153]

Диффузия вызывает перемещение или растворение препятствий в окружающей матрице, освобождая путь для движения дислокаций. Таким препятствием могут быть точечные дефекты, подвижность которых сильно увеличивается с повышением температуры. При высоких температурах благодаря диффузионным процессам возможна коагуляция — укрупнение больших частиц за счет растворения мелких или сфероидизация — приобретение включениями избыточной фазы округлой формы из первоначально вытянутой. Сфероидизация и коагуляция приводят к уменьшению протяженности межфазных границ, освобождая дислокации от закрепления и увеличивая длину их свободного пробега. [c.153]

Кроме переползания (неконсервативного движения) дислокаций, при наличии диффузии возможны и другие процессы. Вследствие пересечения движущихся дислокаций или при прохождении дислокаций через лес на дислокационных линиях образуются ступеньки. Для винтовых дислокаций движение ступенек является неконсервативным и сопровождается образованием вакансий, которые сдерживают движение дислокаций со ступеньками до тех пор, пока не появляется возможность для их исчезновения. Здесь механизм пластической деформации, контролирующий ее скорость, по-прежнему связан со скоростью диффузии вакансий, и энергия активации пластической деформации равна энергии активации самодиффузии. [c.156]

Из соображений необходимости непрерывной и согласованной деформации отдельных зерен в поликристалле наряду с зернограничным проскальзыванием должны действовать другие механизмы деформации. Это удобно проиллюстрировать на рис. 105. Предположим, что приложенные напряжения вызывают проскальзывание вдоль границы зерен АВ на расстояние А. Проскальзывание даст вклад, в зернограничную деформацию (егр), но вызовет концентрацию напряжений в точке В. Для релаксации этого напряжения необходимо развитие пластического течения в соседнем зерне вдоль ВС (еэ). Реально это означает, что, достигнув точки В, дислокация должна вызвать скольжение в соседнем зерне по направлению к С, затем вдоль D и т.д. (так называемый эстафетный механизм) - Такое движение возможно, если дислокация способна не только скользить, но и переползать, поскольку ВС и D не обязательно параллельны. [c.179]

Возможность диссоциации винтовой дислокации на частичные, расположенные в металлах с о. ц. к. решеткой в нескольких плоскостях типа 112 или 110 , и образование сидячей дислокационной конфигурации являются основной причиной торможения дислокаций кристаллической решеткой. В этом случае высокое сопротивление движению дислокаций обусловлено необходимостью стягивания расщепленной дислокации с последующей рекомбинацией и образованием перетяжек, способных скользить в кристаллической решетке, поскольку эти процессы связаны со значительным увеличением энергии дислокации. Модель диссоциации и рекомбинации винтовых дислокаций удовлетворительно объясняет температурную зависимость сопротивления кристаллической решетки движению дислокации, высокий уровень напряжения течения при О К для о. ц. к. металлов, а также меньшую подвижность винтовых дислокаций по сравнению с краевыми. Атомы внедрения могут стабилизировать сидячую дислокационную конфигурацию и понижать вероятность образования перетяжки на расщепленной дислокации, что приводит к возрастанию напряжения Пайерлса при увеличении концентрации примесей внедрения. [c.219]

Другая причина эффекта Баушингера — неупругость. Это свойство металла рассеивать запасаемую в процессе деформации энергию при упругом деформировании. Неупругость связана с тепловыми проявлениями, которые являются следствием того, что под действием упругих сжимающих напряжений происходит быстрое повышение температуры металла, а в зоне растягивающих напряжений — понижение ее. Благодаря флуктуации теплового движения, наличию концентрации напряжений всегда возможно перемещение дислокаций с возникновением новых зон локального растяжения и [c.235]

Количество факторов, определяющих тип текстуры, формирующейся в данном теле при наложении на него внешнего силового поля, будет различным в зависимости от того, как ведет себя это тело по отношению к силовому полю — как сплошная изотропная среда (континуум) или как среда, в которой возможны только определенные дискретные перемещения (дисконтинуум). Примером последнего является текстурирование кристаллических тел при пластической деформации, которая реализуется движением дислокации по определенным кристаллографическим плоскостям и направлениям. [c.274]

Так как возможность возникновения вокруг новых (размноженных при деформации) дислокаций атмосфер определяется соотношением скоростей движения дислокаций и диффузией межузельных атомов, то повышение плотности дислокаций зависит от температуры и скорости деформации. При 0>0с дислокации становятся более подвижными из-за высокой диффузионной подвижности атомов внедрения. Поэтому при 0>0о наблюдается резкое падение сопротивления деформации (см. рис. 247). С повышением скорости деформации диффузионной подвижности внедренных атомов недостаточно для закрепления вновь образовавшихся при деформации дислокаций, которые двигаются уже с большей скоростью. Поэтому с повышением скорости деформации пик деформационного старения может или смещаться в область высоких температур, или вовсе исчезать (см. рис. 247). [c.465]

Использование метода акустической эмиссии при механических испытаниях образцов и конструкций полезно для изучения механизма разрушения. Например, анализ кривых, подобных показанным на рис. 115, дает возможность исследовать движение дислокаций во время пластической деформации, а также процесс хрупкого разрушения. Таким образом, этим методом можно оценить хрупкость, вязкость, твердость и другие свойства металлов. [c.320]

Хрупкое разрушение совершается сколом (рис. 5.1, а) при напряжениях ниже экстраполированного хода температурной зависимости предела текучести. В данной области наблюдается значительный разброс значений разрушающего напряжения. Разброс определяется состоянием металла (литой, рекристаллизованный, деформированный) и качеством подготовки поверхности образца, поскольку разрушение в этой области обусловлено наличием, с одной стороны, внутренних и поверхностных дефектов образца, концентрирующих напряжения, с другой — высоким уровнем сопротивления движению дислокаций, что практически исключает возможность релаксации этих напряжений. Действительно, как показывает оценка с использованием уравнения Гриффитса (5.2), дефект размером порядка 1 мкм должен вызвать разрушение молибдена при напряжениях, не превышающих предел текучести. В случае более крупных дефектов, которые всегда существуют в технических сплавах, особенно литых, разрушение при отсутствии релаксации напряжений может происходить и при более низких напряжениях. [c.205]

Анализируя представленную диаграмму конструктивной прочности, можно отметить, что с точки зрения получения высоких характеристик стали со структурой перлита не имеет смысла увеличение предела текучести более чем до 700 МПа. Объяснение полученной зависимости связано со структурными особенностями перлита. Чем больше межпластинчатое расстояние в перлите, тем меньше препятствий для движения дислокаций, больше возможностей для релаксации локальных напряжений в стали, меньше предел текучести и больше значение вязкости разрушения. Очевидно, это явление имеет место на диаграмме конструктивной прочности при изменении предела текучести от 850 до 700 МПа. Однако в дальнейшем при увеличении межпластинчатого расстояния увеличивается и толщина цементитных пластин. Цементитные пластины теряют способность к пластической деформации, что приводит к облегчению процесса продвижения трещины. В связи с этим одновременно со снижением предела текучести снижается вязкость разрушения стали. [c.149]

Возможность движения дислокаций, сравнительно однородное распределение скольжения по объему материала, генерация и размножение дислокаций и точечных дефектов обусловливают возникновение в таких системах закономерностей деформации, подобных таковым в чистых материалах и твердых растворах. Для сплавов, содержащих полностью когерентные частицы, перерезаемые дислокациями (дисперсионно-твердеющие сплавы), пластический участок кривой деформирования подобен кривой деформирования чистого металла. Если в сплаве содержится достаточная объемная доля жестких частиц, скорость деформационного упрочнения намного больше [4]. Деформационное упрочнение такого тппа сопровожла- [c.188]

Термическое и деформационное старение повышают прочность и твердость, но одновременно резко снижают ударную вязкость и повышают порог хладноломкости, Повышение прочности при термическом старении объясняется тем, что выделившиеся из феррита карбиды, нитриды и другие фазы создают препятствия для движения дислокаций. При деформационном старении основное упрочнение, вероятно связано не с выделением избыточных фаз, а с взаимодействием примесей (атомов углерода и азота) со скоплениями дислокаций, что затрудняет их движение. При нагреве деформированной стали возможно образование частиц метастабильной карбонитридной фазы Feie(N, )j или стабильного нитрида Fe4N, [c.190]

Деформационное старение развивается после х0Л0Д 10Й деформации при последующей выдержке при нормальной температуре и особенно при нагреве до относительно невысоких температур (например, для технического железа до 470 К). Деформационное старение возможно как в слабо пересыщенных, так и равновесных сплавах типа твердых растворов внедрения, в которых не происходит закалочное старение (например, в железе с содержанием углерода менее 0,006% и азота менее 0,01%). Механизм деформационного старения отличен от закалочного. Деформационное старение связано не с выделением какой-либо фазы, а с сегрегацией растворенного элемента на дислокациях, образовавшихся в процессе деформации. На них образуются облака Коттрелла. При последующей пластической деформации для движения дислокаций необходимо вырывание их из облаков Коттрелла. Последнее требует повышения усилий для деформирования, что и служит причиной упрочнения сплава. [c.500]

Последующее поведение локального объема и процесс образования несплош-ности в этом объеме можно рассматривать как взаимосвязанную цепь элементарных процессов разрыва связей. Так, например, пересечение дислокаций, которое становится возможным при достижении некоторой пороговой плотности дислокаций, приводит к следующим связанным процессам образование порогов на дислокациях —> движение дислокаций с порогами —> порождение точечных дефектов -> объемная самодиффузия диффузия моновакансий и внедренных атомов. Таким образом, процесс необратимого разрыва межатомных связей можно рассматривать как цепную реакцию, состоящую из взаимосвязанных элементарных процессов, а следовательно удовлетворяющую функции самоподобия [c.196]

Авторы [83] рассматривают явление пластической деформации как волновой процесс. Феноменологически он аналогичен распространению электромагнитных волн, когда электрическая составляющая поля порождает магнитную. Магнитная, в свою очередь, - электрическую и т.д. Так же, как существует две составляющие электромагнитного поля, взаимообусловли-вающие друг друга, существует две взаимообусловливающие составляющие движения дислокаций при пластической деформации. Выше (см. раздел 4.2) мы говорили о двух возможных видах движения дислокационных структур с целью диссипации вносимой в материал энергии - трансляционного и ротационного. Трансляционный сдвиг - это перемещение дислокаций параллельно самим себе в каком-либо направлении. Ротационный поворот - это поворот дислокаций как единого целого вокруг какой-либо точки. [c.140]

Авторы работы [194] рассматривают явление пластической деформации как волновой процесс. Феноменологически он аналогичен распространению электромагнитных волн, когда электрическая составляющая поля порождает магнитную. Магнитная, в свою очередь, порождает электрическую и т.д. Так же, как существуют две составляющие электромагнитного поля, взаимообусловливаюндае друг друга, существует две взаимообусловливающие составляющие движения дислокаций при пластической деформации. Ранее (см. раздел 6.1) мы говорили о двух возможных вцдвх движения дислокационных [c.346]

Движения дислокации, при которых нарушается условие (14.9.1), называются неконсервативными. Эти движения принципиально возможны вследствие того, что в кристаллической решетке имеются дефекты — вакансии и внедренные атомы, которые перемещаются в результате неравномерного распределения между атомами энергии их тепловых колебаний. Можно представить себе, что дефект, находящийся вблизи дислокации, движется, это движение посит диффузионный характер, т. е. описывается математически с помощью уравнения диффузии, и дислокация следует за ним, выходя из своей плоскости скольжения. Подобные диффузионные движения дислокаций возможны, главным образом, при высоких тб мпературах, за их счет относят некоторые механизмы ползучести. [c.472]

Для обеспечения совместности и предотвращения разрушения в этом случае требуется диффузионное движение атомов, или дуффузионно-скользящее движение дислокаций. Мак Лин показал, что его аккомодационное движение вызывает пластическую деформацию в направлении действующего усилия. При выполнении этих условий можно ожидать практически неограниченную пластическую деформацию с достаточно высокой скоростью, зависящей от размера зерна. Следует отметить, что значительный вклад в деформацию зернограничное проскальзывание вносит лишь при достаточно высоких температурах. Обычно при этих температурах возможно действие и диффузионных механизмов деформации. [c.180]

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]

При низкотемпературной пластической деформации, когда полигонизационные процессы затруднены, пространство между возникшими на ранних стадиях пластической деформации сплетениями быстро заполняется дислокациями, причем с понижением температуры однородность такого распределения нарастает. Дальнейшая пластическая деформация сопровождается исключительно высокой концентрацией точечных дефектов благодаря пересечению движущихся дислокаций с дислокациями леса высокой плотности (Л/д= 10 —10 м ) и образованию значительного количества порогов, порождающих при дальнейшем перемещении дислокаций вакансии и межузельные атомы. После низкотемпературной деформации всего лишь на 10% концентрация точечных дефектов возрастает до 10 —10 ° см т. е. nlN= = (10 —10 " ). Таким образом, достигается концентрация, равная концентрации вакансий Ю"" при температуре плавления. Рост концентрации точечных дефектов и особенно вакансий приводит к увеличению объема при пластической деформации на величину до 0,25%. Процессу образования разориентированной ячеистой структуры в области низких температур (0,2—0,3) Гпл способствует хаотическое распределение дислокаций высокой плотности, приводящее к возникновению точечных дефектов. Увеличение точечных дефектов способствует переползанию краевых дислокаций и, следовательно, как и при полигонизации с развитым неконсервативным движением дислокаций, возможно образование разориентированной ячеистой структуры. При этом пластическая деформация при низкой температуре сопровождается уменьшением размеров ячейки в направлении деформирующего усилия и ее увеличением в направлении вытяжки при прокатке, прессовании, волочении. В связи с этим возникает слоистая ячеистая структура. Особенностью дислокационного строения такой структуры является то, что плотность дислокаций внутри таких ячеек сущ ественно не изменяется, т. е. дислокации, вызывающие изменение формы слоистой ячейки, выходят на ее поверхность или поверхность зерна. [c.254]

Уравнение (2.15), полученное впервые в работе [59], дает динамическую взаимосвязь напряжения с деформацией для начальных ее стадий (только для начальных, поскольку деформационное упрочнение в исходные уравнения не закладывалось, но в принципе это возможно). Анализ уравнения (2.15) [59] позволил объяснить практически все характерные особенности начальных участков кривых нагружени только за счет комбинации начальной плотности подвижных дислокаций, скорости их размножения и силовой чувствительности средней скорости движения дислокаций, т. е. за счет параметров, взаимосвязанных уравнениями (2.8) — (2.10). [c.41]

Образованные в результате реакций (2.19) и (2.20) сидячие дислокационные конфигурации (см. рис. 2.10) вызываютШоявление температурной зависимости сопротивления движению дислокаций. Обусловлено это тем, что для движения винтовой дислокации внешнее напряжение и термическая активация должны обусловить протекание процесса редиссоциации, т. е. образования перетяжек [831 на расщепленной дислокационной линии, после чего только она получит возможность перемещаться. Фактически достаточно подтянуть к центру расщепления хотя бы один из дефектов упаковки. Данная модель редиссоциации винтовых дислокаций [82, 83] объясняет не только температурную зависимость прочностных характеристик, но и асимметрию скольжения в [c.48]

Задача выбора предпочтительного варианта объяснения температурной зависимости предела текучести усложняется тем, что модель редиссоциации использует математический аппарат, развитый ранее для напряжений Пайерлса. Другими словами, эти две модели становятся неразличимыми при обработке экспериментальных данных, т. е. эксперимент не может быть достоверно трактован в пользу только одной из них. И поэтому надо полагать, что, скорее всего, оба фактора здесь действуют одновременно и возможно даже усиливают друг друга. Поэтому понятны попытки многих авторов объединить несколько механизмов. Например, в работе Франка и Шестока [96] представления о редиссоциаиии расщепленной винтовой дислокации объединяются с механизмом примесного упрочнения. Согласно [96], атомы внедрения стабилизируют сидячую дислокационную конфигурацию и понижают вероятность образования перетяжек, необходимых для движения дислокации. [c.49]

Для объяснения наблюдаемой линейной зависимости рассмотрим поведение образца на первом цикле. При быстром охлаждении в результате происходящей пластической деформации (обратного знака) возникает неравновесная концентрация дислокаций. Кроме того, возможно повышение концентрации точечных дефектов (например, вакансий). Эти дефекты приводят к сильному наклепу молибдена. При нагревании образца происходит отдых , связанный с частичной аннигиляцией дислокаций, переползанием их из одной плоскости скольжения в другую и выходом на границы зерен [6]. На этот процесс ускоряюще действуют зкспо-ненциальный рост с температурой подвижности вакансий и движение дислокаций как под влиянием обратных упругих напряжений, так и в результате постоянно приложенной нагрузки. Движение дислокаций приводит к образованию субструктуры [7 ], причем образование последней проходит так быстро, что за цикл успевает практически завершиться первая стадия ползучести, а в структуре обнару-щиваются характерные для термоусталости следы скольжения в зер- [c.205]

Приближение к указанной критической частоте со нагружения по мере ее возрастания сопровождается противоположными процессами по своему влиянию на рост трещин. С возрастанием частоты материал не успевает в полной мере релакси-ровать поступающую энергию к кончику трещины за счет процессов пластической деформации в связи с приближением к скорости движения дислокаций и избыток поступающей энергии будет релак-сирован за счет создания свободной поверхности квазихрупко. Движение трещины в момент ее скачкообразного подрастания в цикле нагружения не будет заторможено за счет пластической релаксации, и поэтому ее скорость будет близка к скорости распространения статической, хрупкой трещины при монотонном растяжении материала. Следует ожидать влияние на скорость роста трещины охрупчивания материала из-за резкого снижения возможности пластической релаксации поступающей энергии по мере нарастания частоты нафуже-ния в две стадии. Первоначально возрастание частоты нагружения приводит к снижению размера зоны пластической деформации при прочих равных условиях, что и объясняет основной эффект ее влияния на снижение скорости роста трещины [1]. Результаты выполненных испытаний жаропрочного сплава In 718 на образцах толщиной И мм при нафе-ве до температуры 923 К и асимметрии цикла 0,1 приведены на рис. 7.1. Чередование частот приложения нафузки приводит к тому, что взаимное влияние условий роста трещины при плоской деформации и плосконапряженном состоянии снижает скорость роста трещины при низкой частоте нафуже-ния по сравнению с монотонным процессом неизменно низкочастотного нафужения. [c.341]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...