Локальность деформаций в поликристаллах

ЛОКАЛЬНОСТЬ ДЕФОРМАЦИИ В ПОЛИКРИСТАЛЛАХ [c.228]

При отсутствии межкристаллитных трещин каждый кристаллит в поликристалле деформируется так, чтобы у каждой из его границ деформация совпадала с деформацией смежного кристаллита. Поэтому локальные деформации должны изменяться от зерна к зерну вследствие различия ориентировки по отношению к внешнему воздействию, а также внутри каждого зерна. [c.228]

При нагреве поликристаллов с некубической решеткой в них возникают значительные внутренние локальные напряжения. Они тем больше, чем больше анизотропия КТР. Они вызываются тем, что изменению размеров отдельных кристаллитов в соответствии с их КТР препятствуют соседние, иначе ориентированные зерна. Эти напряжения могут вызвать пластическую деформацию в отдельных кристаллитах, повышение плотности дислокаций и точечных дефектов, а при определенных условиях привести к трещинообразованию. [c.298]

Исследования неоднородности деформирования локальных объемов поликристалла проводились, в основном, при статическом нагружении в случае достаточно больших остаточных деформаций (81, 95]. Однако качественная картина, полученная при этом, относится в равной степени и к случаю циклического нагружения. [c.8]

В условиях эстафетного распространения пластической деформации любой сдвиг должен сопровождаться эффектом поворота. Однако конкретные механизмы поворотных мод многообразны. Принципиально все типы поворотов можно разделить на два класса материальные и кристаллографические [9]. При дислокационном скольжении очень часто происходят материальные повороты, 1Ю методами дифракционного анализа они не обнаруживаются. Такой тип поворота, зафиксированный спектрограммой в конгломерате зерен деформируемого поликристалла, приведен на рис. 2.2 [32]. В каждом зерне происходит только сдвиговая деформация, но в конгломерате зерен наблюдается кристаллографический вихрь . Согласно [32] размеры кристаллографического вихря велики и значительно превосходят размеры образца. В результате в сечении образца укладывается только фрагмент вихря, который трудно обнаружить при обычном металлографическом исследовании. Связанный с фрагментом кристаллографического вихря локальный поворот вызывает на боковой поверхности образца встречные упругие напряжения, которые порождают отраженный поворот другого знака. Граничная область между прямым и отраженным поворотами является благоприятным местом для сильной локализации деформации, образования стационарной шейки и последующего разрушения. [c.45]

Во всех исследованных материалах в заданных условиях нагружения усталостные трещины возникают и распространяются либо по ГЗ, либо в приграничных зонах сильно стесненной деформации (рис. 2.15). Как правило, трещина распространяется между сильно-и слабодеформированными зернами, где возникают наибольшие локальные напряжения. Она никогда не образуется на мигрирующей границе, так как здесь эффективно проходит релаксация концентраторов напряжений. Последний результат хорошо согласуется с данными [33] по температурной зависимости пластичности этих же сплавов при растяжении. Согласно им развитие миграции ГЗ всегда приводит к возрастанию пластичности поликристаллов, если в деформацию не вовлекается еще более высокий структурный уровень — движение целых конгломератов зерен. [c.56]

В отличие от монокристаллов механическое двойникование в поликристаллах играет, согласно современным представлениям [22], роль только дополнительного механизма деформации, который не вносит заметного вклада в пластичность материала, однако существенно влияет на протекание скольжения при низких температурах, как бы моделируя скольжение за счет локальных концентраций напряжения. Важно отметить при этом двойственную роль механического двойникования, которое из-за пониженной релаксационной способности материала, связанной с высокими значениями сопротивления движению дислокаций при низких температурах, может вызывать раскрытие хрупких микротрещин и последующее разрушение без заметной пластической дефюрмации (особенно в жестких схемах нагружения с элементами растяжения). [c.56]

Экспериментальные данные показывают, что при СПД диффузионная ползучесть также является в основном аккомодационным механизмом, роль которого заключается не в обеспечении удлинения образца, а, скорее, в осуществлении локальной деформации и снятии перенапряжений, возникающих при совместной деформации зерен поликристалла. Вместе с тем вклад ДП в отличие от скоростных зависимостей вклада ЗГП и параметров СП, имеющих экстремальный характер, монотонно повышается с уменьшением скорости деформации (см. рис. 24). Эти данные позволяют полагать, что ДП при свехпластическом течении является сопутствующим механизмом деформации (см. также 2.2.3). [c.69]

В некубических кристаллах линейная сжимаемость анизотропна, т. е. монокристалл, подвергнутый гидростатическому давлению, в разных направлениях сожмется в разной степени. Воздействие гидростатического давления на поликристалл такого вещества приведет к возникновению внутренних напряжений на границах зерен. Судя по расчетам Патерсона [274], локальные нормальные напряжения на границах зерен в кальците изменяются от 0,82 Р на площадках с нормалью, параллельной оси с, до 1,09 Р на площадках с нормалью, перпендикулярной оси с. Если температура достаточно велика, локальные напряжения могут релаксировать в результате образования дислокаций и путем пластической деформации вблизи границ зерен, даже если извне не прикладывается напряжение сдвига [128]. Очевидно, что этот эффект — переходного типа и имеет место только во время установления или изменения давления. Его влияние на плотность дислокаций, а следовательно, и на напряжение течения или скорость ползучести в поликристаллах, деформирующихся под давлением, пренебрежимо мало [266]. Однако в некоторых случаях, выдерживая упруго-неоднородные материалы при высоком давлении, до на- [c.171]

Опыты показали, что без серьезной модификации простейших вариантов теории течения невозможно объяснить поведение ряда материалов при циклическом нагружении. Отсюда представляет интерес теоретический анализ пластических деформаций в сторону более точного учета поведения статически неопределимой системы зерен, образующей в совокупности поликристаллическое тело. В течение последних двадцати лет многие авторы как у нас, так и за рубежом занимались этим вопросом. Неравномерность пластической деформации, обусловливающаяся как зернистостью поликристалла, так и неравномерностью распределения дефектов в атомных решетках кристаллитов, приближенно учитывалась путем представления тензора пластической деформации в виде суммы (или, в пределе, интеграла) элементарных пластических деформаций, каждой из которых соответствует своя поверхность текучести (т.е. свой критерий текучести) и своя система микроупругих сил. Указанный подход основьшается на предположении, что статистика анизотропных кристаллитов может быть подменена статистикой изотропных частиц, обладающих различными пределами текучести. В рассуждениях [5] существенную роль играла гипотеза Кренера, согласно которой локальные отклонения напряжений от их средних значений линейно связаны с аналогичными отклонениями пластических деформаций. [c.75]

Принципиален вопрос о существовании волн пластической де-формацлп в аморфных материалах, где, очевидно, отсутствует физически наиболее определенный структурный уровень кристаллитов-зерен. Пластическая деформация аморфных металлических сплавов реализуется путем коррелированного развития элементарных локальных сдвигов (аналогов дислокащюнных петель Сомили-аны) [14]. Прп их перколяции (слиянии) возникают микроскопически наблюдаемые полосы сдвига, ориентация которых не зависит от кристаллографии зерен как в поликристаллах, а определяется только положением плоскостей с максимальными касательными напряжениями. С другой стороны, аморфный сплав всегда не полностью изотропен. В нем существует мозаика областей уравнове- [c.62]

Как уже отмечалось, соотношения теории Батдорфа — Будянского можно получить из соотношений ассоциированного закона (1.4) (см. русский перевод работы В. Т. Койтера в сб. перев. Механика , 1960, № 2). При несколько ином выборе функций и также переходе к пределу при г-> СХ) из (1.4) получаются соотношения теории локальности деформаций , развивавшейся А. К. Малмейстером (1957). В обеих теориях напряжения на площадках скольжения (локального сдвига) совпадают с напряжениями, которые па площадках данной ориентации обусловливаются непосредственно внешними воздействиями. Известно, однако, что в реаль-Н0Л1 поликристалле напряжения в зернах и частях зерен отличаются от средних напряжений в больших объемах. С появлением макроскопической остаточной деформации микронеоднородность поля напряжений в образце в определенном смысле усиливается, что и является причиной деформационной анизотропии упрочнения и эффекта Баушингера. Естественно поэтому, что предсказания теории Батдорфа — Будянского плохо согласуются с экспериментом. Это относится и к выводу о заострении поверхности нагружения. [c.90]

Множественное скольжение в г. ц. к. поликристаллах приводит к быстрому образованию барьеров Ломер — Коттрелла, а линейная стадия II и параболическая стадия III наблюдаются сразу же за параболической стадией I. Как и для монокристаллов, напряжение, при котором начинается стадия III, быстро убывает с повышением температуры. На стадии III развито поперечное скольжение, и при больших степенях деформации границы зерен не играют существенной роли, поскольку упрочнение определяется процессами внутри зерна, а связь между зернами сохраняется в результате аккомодационных процессов в областях, непосредственно примыкающих к границам зерен локальное множественное скольжение, сбросообразование, двойникование, проскальзывание по границам зерен и др. [c.236]

При относительно небольших степенях деформации, когда ячеистая структура еще четко не сформирована, плотность дислокаций по обе стороны исходных границ соседних зерен часто оказывается существенно различной. Это объясняется неоднородным характером деформации различно ориентированных зерен поликристалла. В таком случае при нагреве некоторые из исходных зерен могут расти за счет соседних миграцией локальных участков своих большеугловых границ. В результате на мигрирующей границе образуются выступы или языки . Типичные примеры показаны на рис. 182. Движущей силой такого процесса является локальная разность объемных энергий (плотности дислокаций) по обе стороны от мигрирующего участка границы, созданная неоднородностью деформации. Граница (ее локальный участок) мигрирует в область соседнего зерна с более высокой плотностью дислокаций. Мигрирующий участок границы как бы выметает дефекты из пройденного ею участка (на рис. 182 области с разной плотностью дислокаций легко отличить по разной травимости). [c.317]

К основным элементам полосовой субструктуры относятся 1) системы параллельных субграниц 2) оборванные субграницы 3) петлеобразные конфигурации дисклинационного типа 4) непрерывно распределенные дислокации одного знака [155]. Внутри микрополосы между субграницами распределены избыточные дислокации, которые создают изгиб, кручение или более сложную деформацию. Образование полосовой субструктуры происходит вследствие [155] 1) перерастания системы полос скольжения от границ зерен поликристаллов 2) зарождения и развития петлеобразных субграниц дисклинационного типа в монокристаллах 3) вытягивания ячеек в одном направлении и появления разориентировок в ячеистой субструктуре. При наличии в деформируемом кристалле разориентировок скалярное описание дислокационной субструктуры оказывается недостаточным, в связи с чем вводятся такие параметры, как избыточная (тензорная) плотность дислокаций р , плотность субграниц, азимутальная и радиальная разориентировка, кривизна-кручение решетки к. Локальная избыточная плотность дислокаций определяется при чисто пластическом изгибе ф по его градиенту d(p/dl следующим образом [139] [c.96]

Радж и Ашби рассмотрели общую задачу скольжения по неплоским границам зерен. В частности, они анализировали случаи чисто упругого и диффузионного согласования процессов СГЗ. В их модели форма-границ двумерных зерен задавалась рядом Фурье. На рис. 7.7 показана простая синусоидальная форма границы, к которой приложено сдвиговое напряжение. Изменение конфигурации этой границы в процессе скольжения происходит путем локальной диффузионной ползучести. Они показали, что СГЗ в модельном поликристалле с зернами в виде шестиугольников с неплоскими границами может осуществляться за счет упругой деформации только на очень коротких расстояниях ( 50 А) и что СГЗ может развиваться, только если происходит локальное пластическое скольжение дислокаций или. перенос вещества. [c.227]

Как указывалось в гл, 2, не существует вполне упругих тел, в которых под действием нагрузки происходили бы только обратимые процессы, так как во всех реальных случаях деформирования часть механической энергии необратимо переходит в тепло, рассеивается (диссипируется). Таким образом, процесс упругого нагружения сопровождается неупругими явлениями, которые можно различать по степени локальности процессы микропластической деформации и микроразрушения, например в отдельных зернах поликристалла, в то время как большая часть объема тела находится в упругом состоянии неупругие процессы, большей частью высоколокальные, вызванные неоднородностью действующих напряжений, например, выравнивание температуры путем теплопроводности при нагреве сжатых и охлаждении растянутых слоев при упругом изгибе или перераспределение атомов различного размера в неравномерно напряженных объемах, причем атомы больших параметров передвигаются в растянутую, а меньших — в сжатую область, посредством диффузии [5, 22]. Для этой же группы несовершенств упругости существуют разные названия [12, 21] неупругость или неупругие свойства, внутреннее трение и релаксационные свойства [20]. Понятие неупругость охватывает самые разнообразные процессы от коррозионных до разрушения, термин внутреннее тре- [c.310]

Следует подчеркнуть, что необходимость учета анизотропии в общем возрастает с ростом локальности процессов деформации и разрушения. Поскольку допущение о квазиизотропии (например, металлического поликристалла) соблюдается тем точнее, чем больше рассматриваемый объем (или величина однородно напряженного образца), очевидно, что при переходе к малым объемам анизотропия (например, отдельных зерен поликристалла) будет проявляться все более заметно. Для анизотропных тел еще в большей степени, чем для изотропных необходим учет микроскопического процесса нарушений прочности и влияния структуры анизотропного материала. [c.342]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...