Химический потенциал дислокаций

Химический потенциал дислокаций [c.46]

Для энергетического описания пластической деформации введем понятие химического потенциала дислокаций. [c.46]

Отсюда величина деформации (при постоянных напряжении т и температуре Г), приводящая к появлению единичной дислокации в единице объема, равна 1/а / ". Совершаемая при этом механическая работа деформации единицы объема, которая в условиях пластического сдвига с учетом сказанного на с. 27 и 44 эквивалентна увеличению изобарно-изотермического (термодинамического) потенциала системы при образовании единичной дислокации в единице объема, т. е. химический потенциал дислокаций, определяется [c.46]

Если N ЛАшах. то, обозначая увеличение парциального термодинамического потенциала дислокаций за вычетом конфигурационной энтропии через AG (эта величина характеризует увеличение свободной энтальпии твердого тела, вызванное локальными изменениями в атомной и электронной структурах), найдем для химического потенциала дислокаций [c.47]

Химический потенциал дислокаций характеризует термодинамический потенциал модели — решетки дислокаций. Поскольку увеличение термодинамического потенциала дислокаций связано с увеличением энтальпии системы твердого тела в целом, необходимо установить зависимость химического потенциала атомов тела (решетки металла) от химического потен- [c.49]

При образовании плоских скоплений из п дислокаций химический потенциал дислокаций возрастает в п раз, тогда из формулы (85) получаем [c.53]

Увеличение химического потенциала дислокаций при образовании плоских скоплений может быть интерпретировано на основании (77) как увеличение в п раз эффективного напряжения, что соответствует концентрации напряжений в голове скопления [6]. [c.53]

Следовательно, энергия образования одного скопления из п дислокаций в п раз больше, чем энергия образования равномерно распределенных дислокаций. Химический потенциал дислокации при этом возрастает в п раз. Отсюда, рассчитывая соответствующую конфигурационную энтропию, получаем [c.51]

Химический потенциал дислокаций характеризует термодинамический потенциал модели — решетки дислокаций. Поскольку увеличение термодинамического потенциала дислокаций связано с увеличением энтальпии системы твердого тела в целом, необхо- [c.52]

I димо установить зависимость химического потенциала атомов тела х (решетки металла) от химического потенциала дислокаций [Хд. Суммирование этих потенциалов (как это делается в случае точечных дефектов) для определения результирующего потенциала металла с дислокациями не имеет смысла, так как указанные величины относятся к различным термодинамическим моделям ( решетка дислокаций и решетка металла). [c.52]

Увеличение химического потенциала дислокаций при образовании плоских скоплений может быть интерпретировано на осно- [c.56]

Наряду с этим разупрочнение и разрыхление межатомных связей вследствие растворения поверхностного слоя также может приводить к релаксации микронапряжений и к уменьшению химического потенциала дислокаций в этом слое и их подсосу из глубины тела вследствие появления градиента химического потенциала. Этот вклад в пластичность может быть значим, если велика удельная поверхность тела и поверхностный слой 126 [c.126]

Как указывается в работе [17], имеется высокая вероятность образования плоских зародышей растворения твердого тела (моно-атомных углублений) на тех участках поверхности, на которых плотность энергии решетки и химический потенциал больше такими местами прежде всего являются окрестности выхода краевых дислокаций. Поскольку на грани совершенного кристалла образование зародышей растворения носит случайный характер и требует относительно больших затрат энергии, то, если скорость [c.28]

Чтобы определить химический потенциал металла, содержа-ш,его дислокации, найдем избыточную свободную энтальпию для одного атома металла, которая обусловлена присутствием дислокаций. Свяжем с каждым атомом единицы объема металла приходящуюся на него долю общего числа N дислокаций [c.50]

Таким образом, формирование скоплений дислокаций увеличивает внутренние напряжения и вызывает рост напряжения течения, т. е. упрочнение. Вместе с тем активируемый процесс движения дислокаций (при очевидно неизменной высоте потенциальных барьеров, разделяющих соседние равновесные положения) зависит от их химического потенциала, который возрастает вследствие концентрации напряжений в скоплениях, в результате чего увеличивается вероятность перехода дислокаций через барьер и, следовательно, их продвижения. [c.53]

При фиксированном значении эффективного напряжения, т. е. превышения приложенного напряжения над напряжением сил трения Ат = т — Тд, образование скоплений приводит к локальной концентрации напряжений (и, следовательно, давления в окрестности дислокаций) до величины пЛт [6]. Именно это значение напряжений определяет химический потенциал поверхностных атомов металла, так как перед поверхностным потенциальным барьером расположена головная дислокация скопления. [c.53]

Как было установлено [63], потенциал пробоя для ряда нержавеющих хромоникелевых сталей в растворах хлоридов линейно уменьшается с ростом статических растягивающих напряжений за I пределом текучести, а плотность тока пассивного состояния уве-I личивается с ростом нагрузки при непрерывном деформировании. Причиной уменьшения потенциала пробоя считают повышенную химическую активность дислокаций. [c.78]

Как указывается в работе [19], имеется высокая вероятность образования плоских зародышей растворения твердого тела (моно-атомных углублений) на тех участках поверхности, на которых плотность энергии решетки и химический потенциал больше такими местами прежде всего являются окрестности выхода краевых дислокаций. Поскольку на грани совершенного кристалла образование зародышей растворения носит случайный характер и требует относительно больших затрат энергии, то, если скорость такого растворения невелика, на грани реального кристалла, растворяющегося с заметной скоростью, образование зародышей должно происходить в местах пересечения дислокаций с поверхностью кристалла, т. е. в очагах локального плавления, где АР = = ст и указанные выше условия проявления механохимического эффекта могут выполняться (по крайней мере, для участков металла в состоянии медленного растворения в не слишком агрессивных электролитах). [c.26]

Дополнительный химический потенциал металла, обусловленный дислокациями, равен [c.53]

В настоящее время хорошо известно, что в подавляющем числе случаев зарождение усталостных трещин начинается в поверхностных или приповерхностных слоях металла. Поэтому очень важно знать закономерности пластического поведения приповерхностных слоев металла в условиях циклического деформирования. Особенности поведения приповерхностных слоев металла при усталости и их влияние на циклическую прочность рассмотрены в ряде работ [9, 10, 12, 39, 48, 49, 118-124]. Предложены различные специальные механизмы генерации дислокаций в приповерхностных слоях металла в условиях циклического деформирования, В частности, В.П. Алехин [48] предложил диффузионно-дислокационный механизм микродеформации, сущность которого заключается в том, что в поле приложенных внешних напряжений изменяется химический потенциал точечных дефектов и в материале возникают соответственно направленные диффузионные потоки, В приповерхностных слоях и, в особенности, в условиях циклического нагружения указанные процессы протекают более интенсивно, вследствие того что свободная поверхность является областью облегченного зарождения и стока точечных дефектов. Следует отметить, что вопрос о механизмах действия дислокационных источников в условиях циклического деформирования требует дальнейших теоретических разработок и проведения специальных экспериментов. [c.186]

Возникновение переноса вещества при пластической деформации металла является следствием локального изменения химического потенциала, в очаге деформации от его значения в сплошном металле до значения в области дефекта. Таким образом, развитие процесса пластического деформирования определяется соотношением конкурирующих потоков энергии. В результате при пластической деформации возникают по меньшей мере следующие различные потоки энергии освобождаемой упругой энергии энергии разрушения, направленной на раскрытие трещин теплоты, массы, дислокаций. [c.152]

Чтобы установить зависимость полученного химического потенциала дислокаций [1д от их плотности N, представим однородное и изотропное твердое тело с равномерно распределенными дефектами как двух компонентный раствор N дислокаций в числе возможных мест. Это будет модель системы частиц, в роли которых выступают единичные дислокации, размещенные в узлах некой гипотетической решетки (занимающей единичный объем тела), причем число элементов (узлов) этой решетки равно максимально возможному числу дислокаций в единице объема iVmax- Конфигурационная энтропия такого раствора [c.47]

Таким образом, присутствие углерода и азота в стали способствует деформационномуупрочнению и тем самым повышает химический потенциал дислокаций и атомов металла, т. е. создает необходимые условия для механохимического растворения. Кроме того, адсорбция атомов углерода и азота на полигональных субграницах в некоторой мере способствует также увеличению химической активности. Этим, в частности, обусловлено некоторое увеличение [97, 98] скорости коррозии металла, прошедшего низкотемпературный отпуск, по сравнению с неотпущенным полигонизация приводит к увеличению общей протяженности субграниц с сегрегированными на них атомами примеси (процессы диффузии примесей к субграницам облегчаются нагревом), которые повышают химическую активность этих границ. Однако следует иметь в виду, что сегрегация углерода и азота на субгра- [c.115]

В частности, для технического железа (отожженного или закаленного) найдено [33], что а 1,67-IQii дисл/см и /п = 1, и для никеля [35] а 1,6-10 дисл/см , т = , Отсюда величина деформации (при постоянных напряжении т и температуре Т), приводящая к появлению единичной дислокации в единице объема, равна 1/а /т, Совершаемая при этом механическая работа деформации единицы объема в условиях пластического сдвига с учетом сказанного выше эквивалентна увеличению изобарноизотермического (термодинамического) потенциала системы при образовании единичной дислокации в единице объема, т. е. химический потенциал дислокаций определяется по формуле [c.49]

Таким образом, присутствие углерода и азота в стали способствует деформационному упрочнению и тем самым повышает химический потенциал дислокаций и атомов металла, т. е. создает необходимые условия для механохимического растворения. Кроме того, адсорбция атомов углерода и азота на полигональных субграницах в некоторой мере способствует также увеличению химической активности. Этим, в частности, обусловлено некоторое увеличение [105, 106] скорости коррозии металла, прошедшего низкотемпературный отпуск, по сравнению с неотпуш,енным полигонизация приводит к увеличению общей протяженности субграниц с сегрегированными на них атомами примеси (процессы диффузии примесей к субграницам облегчаются нагревом), которые повышают химическую активность этих границ. Однако следует иметь в виду, что сегрегация углерода и азота на субграницах повышает скорость коррозии в кислых растворах вследствие снижения перенапряжения водорода на выделениях [107], а не вследствие облегчения анодной реакции. Последняя замедляется из-за понижения энергии, связанной с дислокациями, адсорбировавшими примеси старые дислокации травятся труднее, чем свежие . [c.116]

Следовательно, энергия образования одного скопления из п дислокаций в п раз больше, чем энергия образования равномерно распределенных дислокаций. Химический потенциал дислока- [c.48]

Специальные условия для активного проявления хемомеха-нического эффекта, в частности, возникают при коррозии под напряжением в вершине трещины, где дальнейшее ее распространение определяется свойствами одного кристалла (транскристал-литное разрушение) или двух пограничных (межкристаллитное разрушение). Тогда хемомеханический эффект, способствуя повышению химического потенциала поверхностных атомов (выход дислокаций), стимулирует механохимический эффект, который в свою очередь облегчает выход дислокаций. Таким образом, можно сделать вывод о возможности автокаталитического химикомеханического разрушения в вершине трещины. Действительно, наблюдалось значительное увеличение скорости роста коррозионно-механической трещины во времени [19]. [c.133]

Иное происходило при нагружении образцов в присутствии коррозионно-активной среды коррозионное действие среды вызывало на ранних стадиях деформирования интенсивный рост дефектов решетки за счет хемомеханического эффекта (влияние на усталость со стороны охлаждающего действия среды в данных условиях оказалось несущественным, о чем свидетельствовало интенсивное накопление микроискажений). Это приводило к повышению химического потенциала и развитию механохимического эффекта, что подтверждалось разблагороживанием электродного потенциала. Затем наступала релаксация микронапряжений с интенсивной разрядкой дислокаций на растворяющейся с большой скоростью поверхности. [c.248]

Таким образом, условия одноосного нагружения (сжатие—разгрузка или сжатие—растяжение) приводят к различным значениям химического потенциала вакансий и соответственно к возникновению направленных диффузионных потоков вакансий. При этом во время цикла сжатия возникает общее пересыщение по вакансиям по всему сечению кристалла, равное с(у/с = tXTp Pva/kT), причем у торцов и других концентраторов напряжений оно будет иметь еще большее значение q/ , вследствие того, что в этих участках Р > Р. С течением времени в процессе сжатия пересыщение по вакансиям будет постепенно уменьшаться (со - с = j ->-0) и концентрация вакансий будет стремиться приблизиться к новому равновесному значению с за счет стока вакансий на дислокации (если они есть), свободную поверхность кристалла и ростовые кластеры из точечных дефектов. При этом вакансионные кластеры и петли будут увеличиваться в размерах, а межу-зельные — уменьшаться (растворяться). Кроме того, будут зарождаться новые вакансионные кластеры и петли. [c.207]

Как частный случай безактивационного надбарьерного скольжения он также возможен и при Т< Г р, но уже при очень высоких величинах напряжений порядка т Ттеор- Поскольку в исходных кристаллах как в процессе роста непосредственно, так и в процессе специальных термообработок, вызывающих распад твердого раствора примесей, создается спектр гетерогенных вьщелений (Л- и 5-кластеры, частицы Si , SiOj, и др.), он и является одним из основных каналов гетерогенного зарождения и размножения дислокаций. Кроме того, в процессе нагружения (сжатие, растяжение, кручение, изгиб и пр.) вследствие общего изменения химического потенциала точечных дефектов создается дополнительный спектр дислокационных источников за счет конденсации точечных дефектов (в общем случае вакансий и межузлий). Он играет немаловажную роль в процессе начальной стадии деформации. Более того, он играет, по-видимому, главную и определяющую роль в случае деформации очень совершенных кристаллов (в смысле минимального наличия в них исходных ростовых скоплений точечных дефектов и примесей) и особенно при использовании малых скоростей нагружения, а также специальных режимов программированного или циклического нагружения. [c.244]

Каков же этот механизм обычный термоактивируемый механизм зарождения и движения двойного перегиба [555] надбарьерный атермический [102, 519, 545, 548, 550] подбарьерный, за счет квантово-механического туннелирования [545, 555, 556] смешанный с протеканием двух процессов — термической активации и последующего туннелирования [555, 556] квантовый механизм с участием нулевых колебаний решетки [663] или же какого-либо принципиально другого типа, например, краудионный [557, 558], за счет реализации фазового перехода при очень высоких напряжениях [559, 560] механизм консервативного переползания [561, 562] и др. Ответ на этот вопрос дают экспериментальные данные главы 7, которые показывают, что в области хрупкого разрушения, где процесс термоактивируемого зарождения и движения двойных перегибов в поле высоких барьеров Пайерлса весьма затруднен и фактически подавлен и соответственно консервативное движение дислокаций при малых и средних величинах напряжений также фактически запрещено, практическ единственно возможным механизмом остается механизм их диффузионного, т.е. неконсервативного движения (переползания) под действием градиента химического потенциала точечных дефектов и появления осмотических сил соответствующей величины. Именно с этих позиций с учетом возможности неконсервативного движения дислокаций под действием осмотических сил легко устраняется разница между экспериментально наблюдаемым и расчетным зна- [c.252]

Переползание винтовых дислокаций с образованием геликоидальных конфигураций широко обсуждалось [41—44]. Виртман [42] показал, что равновесная форма винтовой дислокации цри наличии градиента химического потенциала (за счет сверхравновесных или нижеравновесных вакансий) является геликоидом. Митчелл [43 также отметил, что энергия активации зарождения ветви геликоида должна быть равна нулю вплоть до максимальных ветвей вдоль винтовой дислокации длины 21, когда [c.285]

При травлении металлов для выявления дислокаций незначительные загрязнения играют значительно большую роль, чем в случае щелочных галогенидов. Часто дислокации в металлах удается обнаружить этим способом только при условии, если дислокации декорированы, т. е. если вдоль дислокационных линий выделились атомы определенной примеси и образовано облако Коттрелла (см. 11.6). Вследствие этого химический потенциал (по сравнению с чистой дислокацией) сильно изменяется. В результате скорость растворения повышается, и ямка травления четко выделяется иа окружающем фоне. [c.400]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...