Упругие свойства дислокаций

УПРУГИЕ СВОЙСТВА ДИСЛОКАЦИИ [c.42]

Упругие деформации в кристалле могут быть связаны не только с воздействием на него внешних сил, но и с наличием в нем внутренних дефектов структуры. Основным видом таких дефектов, существенных для механических свойств кристаллов, являются так называемые дислокации. Изучение свойств дислокаций с атомарной, микроскопической точки эре-. ния не входит, разумеется, в план [c.149]

При обычном пластическом деформировании кристаллической решетки имеют место два взаимосвязанных процесса упрочнение кристалла и пластический сдвиг. Явление упрочнения в основном обусловливается упругим взаимодействием дислокаций, оставшихся внутри кристалла, в то время как пластический сдвиг связан с линейными дефектами, вышедшими на поверхность по той или другой системе скольжения. Прочностные и пластические свойства металлов характеризуются кривыми упрочнения а = = / (е), где а — скалывающие напряжения в определенной системе скольжения е — деформация кристалла. Обычно кривая упрочнения имеет три четко выраженные стадии, каждая из которых связана с различным характером движения и взаимодействия дислокаций. [c.27]

Если упругие свойства атомов примеси и основы одинаковы, то для случая замещения в поле краевой дислокации [c.299]

Поверхностные пленки, нанесенные, например, на усы меди методом вакуумного распыления, (подобно увеличению диаметра нитевидного кристалла), приводят к полному вырождению области легкого скольжения, что, очевидно, объясняется блокирующим действием пленок, которые препятствуют выходу дислокаций на поверхность кристалла. Следует обратить внимание на то, что пленки не влияют на упругие свойства предел упругости усов с пленкой оставался высоким и сохранялась его зависимость от диаметра. [c.363]

В окрестности винтовой дислокации, параллельной оси г (рис. 2.12), возникают лишь касательные напряжения == о д = 06/(2яг), а потенциальная энергия такого поля напряжений в расчете на единицу длины винтовой дислокации также имеет порядок Gb . Указанные свойства дислокаций качественно справедливы и для анизотропных кристаллов, но количественные соотношения будут иными. Эти свойства будут зависеть от упругих характеристик анизотропных кристаллов (см. 2.2) и от ориентации дислокаций относительно кристаллографических осей [55]. [c.85]

Для того, чтобы снизить неупругие эффекты, надо повысить сопротивление малым пластическим деформациям, т. е. сформировать малоподвижную дислокационную структуру. Закрепление дислокаций в бронзах с высокими упругими свойствами осуществляется путем твердорастворного упрочнения и (или) выделяющимися при термообработке высокодисперсными когерентными частицами вторичных фаз. [c.359]

Для закрепления дислокаций используют все средства создания эффективных барьеров легирование, повышение плотности дислокаций, выделение дисперсных частиц вторичных фаз. Наиболее благоприятную субструктуру, обеспечивающую высокие упругие свойства, формирует термомеханическая обработка. Ее успешно применяют для всех пружинных сплавов. [c.350]

В работах [223, 224] указывалось на изменение характера контраста электронно-микроскопического и поляризационно-оптического изображений дислокаций, перпендикулярных свободной поверхности, в связи с обрезанием поля упругих искажений у ядра дислокаций вблизи поверхности. Замечено также, что ячеистая дислокационная структура и размеры ячеек [225], процессы рекристаллизации [226] также зависят от толщины объекта. Имеется некоторое различие и в кинетике перемещения границ. Высказывается предположение [218], что динамические свойства дислокаций, такие, как размножение, движение и взаимодействие, в сильной степени зависят от толщины фольги. [c.106]

Как уже отмечалось, СПД осуществляется при некоторой стационарной плотности ЗГД, соответствующей кинетическому равновесию между ЗГД, образующимися при взаимодействии дислокаций с границами зерен и их возвратом в результате развития ЗГП,. стимулированного ВДС. Упругие свойства границ возрастают при наличии в них ЗГД [120]. При резком разгружении образца в структуре фиксируется избыточная плотность ЗГД, которая препятствует развитию чистого ЗГП при последующем нагружении, что-приводит к появлению линейного участка на кривой 0—е. [c.98]

Поскольку обычные дифракционные методы и другие методы получения изображений нечувствительны к деталям конфигураций атомов вокруг ядра дислокации, обычно оказывается достаточным рассмотреть простую классическую модель поля деформаций дислокации, в основе которой лежит макроскопическая теория упругости. Рассмотрение часто ограничивают дополнительным допущением изотропности упругих свойств материала. [c.404]

Включение в число структурных уровней дислокационного ансамбля требует особого пояснения. Он включает в себя микронные участки материала со значительной плотностью дислокаций, такой, чтобы взаимодействие между отдельными дислокациями и их группами было соизмеримо с действием на дислокации внешнего приложенного напряжения, а протяженность участка была по крайней мере, больше радиуса экранирования упругого поля дислокаций пли их групп. В таких условиях дислокации, стремясь к уменьшению энергии собственного суммарного упругого поля, могут менять свое пространственное расположение и формировать различные субструктуры. Как будет видно из дальнейшего, многие факторы пластической деформации и деформационного упрочнения определяются типом субструктуры, т. о. строением и свойствами дислокационного ансамбля, во многом независимо от того, каким путем эта субструктура возникла. [c.131]

Настоящая глава посвящена главным образом интерпретации пластических свойств кристаллических твердых тел на основе представлений теории дислокаций. Пластические свойства— текучесть и скольжение — связаны с необратимой (пластической) деформацией, а упругие свойства — с обратимой (упругой) деформацией. Ниже мы увидим, что дислокации играют определенную роль в процессах роста кристаллов. [c.691]

Упругие свойства материала характеризуются одной размерной упругой постоянной, например модулем сдвига О. Размерность его—сила на единицу площади. Размерность энергии дислокации приходящейся на единицу длины, есть размерность силы. Единственная комбинация нз О и имеющая размерность силы, будет ОЬ. Таким образом, [c.145]

Пластическая деформация - тип деформации, при которой снятие нагрузки с деформируемого образца не вызывает полного восстановления его свойств и геометрических характеристик См, также Упругая деформация. Плотность дислокаций - характеристика текущего состояния материала, определяющая количество дислокаций, присутствующих в нем, на единицу вещества, П.д. имеет размерность [см ], П.д, является управляющим параметром в процессах пластической деформации. [c.152]

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]

Облучение сильно влияет на механические свойства. Обычно материал упрочняется из-за того, что возникшие под влиянием облучения дефекты тормозят движение дислокаций. Модуль упругости растет, разрушение вместо пластического становится хрупким ). Эти изменения иллюстрируются на рис. 13.3 графиками деформация — напряжение для малоуглеродистой стали при облучении ее различными потоками нейтронов. [c.653]

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]

Сравнивая поведение наноструктурной Си в исходном (после РКУ-прессования) состоянии и после кратковременного отжига, можно отметить, что до тех пор, пока средний размер зерен остается неизменным, различия в усталостных свойствах объясняются различной структурой границ зерен. Крайне неравновесные границы зерен, содержащие хаотичные внесенные зернограничные дислокации, приводят к появлению высоких внутренних напряжений в зернах, что приводит к упругим искажениям кристаллической решетки [12, 208. [c.218]

При вязком разрушении трещины могут возникать вследствие различия упругих и пластических свойств металлов и включений, в зонах с повышенной плотностью дислокаций и в результате взаимодействия дислокаций. [c.44]

В книге приведены общие соотношения для расчета гармонических составляющих э.д.с. накладного датчика в зависимости от коэрцитивной силы, остаточной и максимальной индукции ферромагнитных материалов при одновременном воздействии Переменных и постоянных полей. Даны рекомендации по выбору оптимальных значений намагничивающих полей и конструктивных элементов датчиков. Рассмотрены основные типы феррозондов с поперечным и продольным возбуждением. На основании общих соотношений теории дислокаций описаны процессы упрочнения, ползучести, изменения магнитных и механических свойств металлов при деформации и усталости нагружения. Даны рекомендации по применению методов и приборов по контролю качества термообработки и упругих напряжений, однородности структуры. [c.2]

Механизм упрочнения при старении сплавов различных систем состоит в том, что зоны предвыделений и образующиеся дисперсные частицы, имея по сравнению с матрицей различные упругие свойства, создают поля напряжений, взаимодействующие с дислокациями. В результате движение дислокаций через кристалл затормаживается и деформация сплава затрудняется с другой стороны, дисперсные частицы оказывают также сопротивление переползанию дислокаций (см. рис. 58). Например, у магнитотвердых сплавов структура, возникающая на различных стадиях старения в системе Fe—Ni—Al, способствует увеличению коэрцитивной силы, поскольку зоны предвыделений и области дисперсных выделений, будучи соразмерными с величиной доменов, задерживают переориентацию стенки Блоха в процессе перемагничи-вания сплава. Эффект старения наблюдают и используют не только в системах цветных сплавов (на основе алюминия, магния, титана, никеля), но и в сплавах на основе железа и, в частности, у стали, содержащей [c.112]

Дислокация, приближающаяся к неоднородностям, отличным от матрицы по упругим свойствам, испытывает отталкивание или притяжение к границе раздела. Флейшер [153] рассчитал увеличение предела текучести, обусловленное различием упругих свойств матрицы и выделения для тонких зон, в предположении, что деформация зоны происходит так же, как в матрице [c.72]

Снижение коэффициента деформационного упрочнения К на второй и третьей стадиях, согласно Такеучи [296], обусловлено, прежде всего неоднородным распределением дислокаций в структуре и определяется частичной компенсацией полей упругих напряжений дислокаций при образовании сплетений или малоугловых границ, что действительно имеет место, когда расстояние между дислокациями составляет несколько межатомных [337]. При этом упрочнение начинает определяться не столько свойствами отдельных дислокаций, сколько их поведением в дислокационных ансамблях [337]. [c.140]

Исследование усталости монокристаллов ряда металлов показало, что большую часть их долговечности занимает процесс упрочнения и зарождения микротрещин [1]. Стадия упрочнения при усталостном нагружении связана с накоплением и перераспределением дефектов кристаллического строения, в частности дислокаций, т. е. с созданием характерной усталостной дислокационной структуры [1, 2 и др.]. С увеличением числа циклов наблюдается локализация микропластической деформации, приводящая к образованию и развитию очага усталости. По-видимому, это связано с тем, что в процессе усталостного нагружения, как и при однонаправленной деформации на стадии предразрушения, начинают проявляться коллективные свойства дислокаций ввиду их высокой концентрации в микрообъемах [3, 4]. Проявление коллективных мод микропластической деформации может сопровождаться возникновением локализованных в объеме упругих напряжений, сравнимых с теоретической прочностью материала [5]. Естественно, на этой стадии в участках локализации напряженш и деформаций могут возникать микротрещины. [c.163]

Специфика развития микропластических деформаций поверхностного слоя проявляется в серьезном различии поведения поверхностных и глубинных слоев в самых общих случаях деформирования. Установлено, что пластическое течение на поверхности наступает при меньщих напряжениях. В облегчении пластического деформирования в поверхностном слое помимо обычно присущих ему микроскопических дефектов (царапины, микротрещины и т. д.) участвует ряд принципиальных физических факторов возможность выхода дислокаций на свободную поверхность более низкое напряжение действия их источников, которые имеют у поверхности форму петель, закрепленных лишь одним концом облегченный выход вакансий на поверхность, затрудняющий образование препятствующих пластическому течению дислокационных сплетений [77]. Таким образом, даже при нагружениях в области упругих свойств материала на его поверхности возможна пластическая деформация. [c.293]

Особенности механич. свойств С. обусловлены различием упругих свойств образуювдих их фаз (изменение Электронной структуры, образование нехарактерных для металлов кристаллич. решёток и т. д.), а также протеканием фазовых превращений под действием мехавйч. напряжений и др. В С. наблюдаются эффекты упрочнения в результате закрепления дислокаций на примесных атомах и торможения их движения, выделения частиц 2-й фазы и т. д, В условиях деформации под действием пост, нагрузки (ползучесть) при движении дислокаций со скоростью, превышающей скорость диффузии примесных атомов, имеет место отрыв дислокаций от атмосферы примесей (атмосферы Котрелла), при замедлении дислокаций они вновь захватываются атмосферой примесей (деформац. старение), что приводит к изменению пластичности и прочности. В эвтектоидных С. при определённых температурно-скоростных условиях деформации наблюдается явление с в е р х п л а- [c.651]

При микроскопическом анализе указанного типа неустойчивости тела под нагрузкой в простейшем случае рассматривается "переход" закрепленных дислокаций в подвижные, обусловленный действием внешних сдвиговых напряжений [146]. Процесс раскрепощения дислокаций сказывается на макроскопических свойствах кристалла, а именно на его упругих свойствах. Считая, что в данном случае происходит фазовый переход II рода, в качестве параметра порядка выбирают число подвижных дислокаций п. В упругой области (высокосимметричная фаза) и = О, в то время как в пластической (низкосимметричная) л > 0. Тогда термодинамический потенциал тела с п подвижными дислокациями записывается в виде [146] [c.88]

К началу цикла нагружения материал в области предразрушения перед фронтом треш,ины находится в предельном структурном состоянии, которое создается предшествуюш,ей многократной интенсивной пластической деформацией. Такому состоянию соответствует идеальная (свободная от решеточных дислокаций) двухуровневая слоистая субмикрокристаллическая структура, слои которой, состояш,ие из равноосных бездефектных фрагментов, разделяются протяженными ножевыми границами (большеугловыми границами разориентации деформационного происхождения), расположенными вдоль оси х максимальной главной деформации у вершины треш,ины параллельно ее фронту. Ножевые границы являются внутренними концентраторами напряжений, причем максимумы напряжений располагаются вблизи от ножевых границ в теле фрагментов (такое распределение деформаций вблизи границ зерен деформационного происхождения установлено в [30]). Этот предварительно напряженный материал подвергается в цикле нагружения прираш,ению напряжений вплоть до появления очага хрупкого разрушения. В качестве математической модели такого материала (в интервале времени от начала цикла нагружения до зарождения первичного разрушения) рассмотрим однородную и изотропную по упругим свойствам среду со стационарными полями внутренних напряжений вдоль ножевых границ. [c.51]

Вал<ным свойством дислокаций является то, что они притягивают в свою зону чужеродные атомы происходит это в том случае,, если такие атомы снижают в зонах с нарушенной периодичностью уровень упругих искажений структуры. Поэтому примеси в зоне расположения дислокаций образуют атмосферу из чужеродных атомов (например атмосфера Коттрелла). [c.28]

Вычисления по методу Кохардта и др. [54] дают для энергии взаимодействия атомов кислорода с краевыми дислокациями в а-титане величину, равную 0,14 эВ при допущении изотропности упругих свойств и 0,12 эВ с учетом их анизотропии. [c.35]

Если атомы создают симметричные искажения решетки, то сила взаимодействия оказывается значительно меньше и нужно уже учитывать взаимодействие дислокаций не только с дефектами в ближайших плоскостях, но и в более удаленных. Флейшер и Хиббард [62] оценили для этого случая два типа взаимодействия дислокаций с растворенными атомами. Один из них обусловлен различием в размерах атомов растворенного элемента и растворителя (или междоузлия), т. е. размерным фактором, а второй связан с разными упругими свойствами матрицы и области, примыкающей к введенному атому. Первый тип взаимодействия Флейшер назвал размерным, а второй — взаимодействием по модулю упругости. [c.40]

Присутствие единственной винтовой дислокации не может уменьшить прочность нитевидного кристалла, так как при растяжении кристалла на эту дислокацию не действует напряжение сдвига, а напряжение оказывается при этом параллельным вектору Бюргерса, т. е. напряжение не действует в направлении, которое может вызвать скольжение. Херринг и Голт [21] (см. также работу [22]) исследовали усы олова, имеющие радиус около 10 см, и установили, что их упругие свойства близки к тем, которые теория предсказывает для идеальных кристаллов. Измеренные ими деформации у предела текучести соответствуют напряжениям сдвига порядка 10 О, т. е. оказываются, в 1000 раз больше, чем для массивных образцов олова. Это подтверждает ранее сделанные оценки прочности для идеальных кристаллов. [c.716]

Для некоторых металлов (например алюминия, титана, монокристаллов молибдена и вольфрама) в процессе возврата и поли-гопизации происходит заметное понижение прочности и повышение пластичности. Однако их жаропрочные свойства при этом повышаются. У меди, никеля и их сплавов на определенной стадии поли-гонизации твердость, пределы текучести, упругости и выносливости, а также пластичность повышаются. Одновременно сиижаючся неупругие эффекты. Упрочнение происходит в результате закрепления подвижных дислокаций атомами примесей в дислокационных стенках, возникающих при полигонизации, ( ,е([)ормировациого металла. [c.54]

Значительно более заманчивым является использование левой ветви этой кривой, отвечающей получению бездефектных кристаллов. В настоящее время в этом направлении сделаны первые шаги — получены тонкие нитевидные кристаллы, обладающие почти идеальной внутренней структурой. Их называют часто усами . Толщина усов колеблется обычно от 0,05 до 2 мкм, длина — от 2—3 мм до 10 мм. Замечательным свойством таких кристаллов является исключительно высокая прочность, близкая к теоретической величине. Так, у нитевидных кристаллов железа предел прочности оказался равным 1,3 10 Н/м (1300 кгс/мм ), у меди 0,3 10 Н/м (300 кгсм/см ) ИТ. д., в то время как обычные кристаллы этих металлов обладают пределом прочности, равным соответственно 3 10 Н/м (30 кгс/мм ) у железа и 2,6 10 Н/м (25 кгс/мм ) у меди. Упругая деформация у нитевидных кристаллов достигает нескольких процентов по достижении этой деформации кристаллы хрупко разрушаются. Напомним, что у обычных кристаллов уже при деформации в сотые доли процентов начинается заметное пластическое течение. Это свидетельствует о том, что у нитевидных кристаллов из-за отсутствия дислокаций сдвиг по плоскостям скольжения протекает в форме жесткого смещения одной части решетки относительно другой с преодолением связи одновременно у всех атомов плоскости скольжения. Необычно высокая упругая деформация усов обусловлена отсутствием легко подвижных дислокаций, которые у обычных кристаллов вызывают пластическую деформацию уже при очень низких напряжениях. [c.53]

Одиночные вакансии и междоузельные атомы не во всех случаях заметно препятствуют движению дислокаций, в то время как упругое взаимодействие чужеродных атомов с дисло-кациями очень эффективно и значительно изменяет пластические свойства кристалла. [c.49]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...