Дислокационные модели

Кроме феноменологических подходов к проблеме хрупкого разрушения в настоящее время интенсивно развиваются исследования по анализу предельного состояния кристаллических твердых тел на основе физических механизмов образования, роста и объединения микротрещин. Разработаны дислокационные модели зарождения и подрастания микротрещины [4, 24, 25,. 106, 199, 230, 247], накоплен значительный материал по изучению закономерностей образования и роста микротрещин в различных структурах [8, 22, 31, ИЗ, 183, 213, 359, 375, 381], подробно изучены макроскопические характеристики разрушения, в том числе зависимости истинного разрушающего напряжения от разных факторов, таких, как диаметр зерна, температура и т. д. [6, 101, 107—109, 121, 149—151, 170, 191, 199, 222, 387, 390, 410, 429]. Как отмечалось выше, при формулировке критериев разрушения наиболее целесообразным представляется подход, интерпретирующий механические макроскопические характеристики исходя из структурных процессов, контролирующих разрушение в тех или иных условиях. [c.59]

Такая формулировка связана со следующими обстоятельствами. Известные дислокационные модели зарождения микротрещин [4, 25, 170, 247] показывают, что они возникают при некотором критическом значении локальных напряжений в голове дислокационного скопления. Это соответствует критическому значению эффективного напряжения = Эффективное напряжение здесь определяется равенством a ff = ai — оо, в котором величина Оо есть так называемое напряжение трения, являющееся суммой напряжений Пайерлса—Набарро и сопротивления скольжению, обусловленного взаимодействием дислокаций с примесными атомами, точечными дефектами и исходными дислокациями [170]. Иными словами, оо есть напряжение, соответствующее началу пластического течения в зерне. С другой стороны, как известно, при температуре нулевой пластичности Т = = Tq условие наступления пластического течения (2.3) есть одновременно и условие разрушения сг/ = От(7 о) [170, 222]. Очевидно, что в данном случае выполнено условие зарождения микротрещины, и, следовательно, справедливо равенство [c.67]

Физические модели хрупкого разрушения в области температур Т > То, где пластическая деформация, предшествующая зарождению микротрещины, может быть существенной, недостаточно разработаны. Известные дислокационные модели, использующие концепцию эффективных напряжений, показанные, например, в работе [247], относятся к случаю небольших деформаций, соответствующих напряжениям а ат. [c.108]

Необходимо заметить, что дислокационные модели для одного и того же явления можно бывает строить различным образом, привнося каждый раз различные физические гипотезы. Поэтому на теорию дислокаций нужно смотреть не как на физическую теорию, направленную на объяснение определенного круга явлений, а скорее как на формальный аппарат, позволяющий конструировать большое количество разнообразных физических теорий. Преимущество дислокационных схем состоит в том, что они позволяют сформулировать гипотезу в точных терминах, не прибегая к интуитивным и зачастую не очень ясным соображениям, и дают возможность произвести расчет, т. е. получить количественный результат. [c.453]

Риг. 81. Дислокационная модель полюсного механизма [c.141]

Для пластической деформации скольжением и двойникованием общим являются их дислокационный механизм и однородность деформации. Геометрия и дислокационная модель скольжения объясняют поворот осей кристалла в процессе деформации. Теория пересечения двойника скользящей дислокацией — перегибы на двойниковой границе и ее искажение, при этом общим здесь является однородность деформации по всему кристаллу во время скольжения или в двойниковой прослойке при двойниковании. Однако в деформированных кристаллах распределение дислокаций неравномерное, а возникающие дислокационные сетки и субграницы при избытке дислокаций одного знака приводят к микроскопической неоднородности, создавая локальную разориентировку, достигающую нескольких градусов. При простейших видах деформации (растяжение, сжатие) возникают значительные разориентировки. Для неоднородных и неравномерных полей напряжений и деформаций в макромасштабе (прокатка, кручение, изгиб, прессование и т. п.) появление существенной разориентировки неизбежно. [c.148]

Дислокационную модель образования полос деформации или сброса можно представить в упрощенном виде. [c.151]

ДИСЛОКАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯ [c.425]

Рис. 5.4. Дислокационная модель зарождения и роста пор [403]

В работе [11] нами была предложена дислокационная модель и получено простое аналитическое выражение временной зависимости декремента внутреннего трения. Это аналитическое выражение удовлетворительно описывало некоторые известные в литературе экспериментальные зависимости нестационарного декремента внутреннего трения на стадии возбуждения. Настоящая работа является дальнейшим обобщением и развитием дислокационной модели, предложенной в работе [11]. [c.165]

В настоящее время определяющих уравнений состояния, позволяющих описать реологическое поведение материалов с учетом режима нагружения, нет, поэтому для выполнения расчетов используются упрощенные модели материала [153, 225, 323], неотражающие всей сложности поведения материала в процессе-деформации и, следовательно, применимые для ограниченного диапазона условий нагружения. Успехи в построении уравнений состояния на основе физических механизмов пластической деформации, например на основе дислокационной модели пластического течения [74, 175, 309], имеют ограниченное значение. Зависимость сопротивления деформации от мгновенных условий нагружения (температура, скорость деформации и др.) и всей истории предшествующего нагружения, которая определяет изменение в процессе деформирования большого числа параметров, характеризующих микро- и макроструктуру материала, за исключением некоторых частных случаев, не позволяет в настоящее время дать количественную оценку инженерных характеристик сопротивления материала. [c.15]

Уравнение состояния металлов на основе дислокационной модели пластического течения [c.27]

В зависимости от температурно-силового режима нагруже-Бия движение линейных и точечных дефектов вносит различный вклад в процесс пластической деформации, и его анализ требует совместного рассмотрения диффузионного и дислокационного механизмов деформации. В дальнейшем ограничимся рассмотрением дислокационной модели, которая, по данным работ [324, 362—364, 441], контролирует процесс высокоскоростной деформации в металлах и широко используется для расчета кинетики деформирования материала в волнах нагрузки [180]. Исследование волновых явлений в свою очередь позволяет оценить значения параметров дислокационной структуры [325]. [c.27]

Изменение дислокационной структуры в процессе деформации в зависимости от мгновенной структуры материала и условий нагружения в настоящее время не позволяет дать количественную оценку инженерных прочностных характеристик материала на основе дислокационной модели, хотя и объясняет многие особенности поведения материала, связанные с режимом нагружения. [c.31]

Проведенный анализ показал, что вследствие сложного процесса движения и размножения дислокаций и других дефектов кристаллической структуры, большого числа меняющихся в процессе деформации параметров, характеризующих дислокационную структуру, в настоящее время уравнение состояния, пригодное для инженерных расчетов, не может быть построено только на основе дислокационной модели. Уравнения состояния, в которые входят усредненные параметры дислокационной структуры материала, следует рассматривать как аппроксимацию эмпирических данных аналитическим выражением особого вида. [c.35]

Задержка текучести на основе дислокационной модели пластической деформации [c.35]

Таким образом, на основе дислокационной модели пластического деформирования металлов общая зависимость кривой деформирования от режима нагружения может быть представлена в виде поверхности трехмерного пространства F a, ёэ, ёп) = = 0, где величина эквивалентной деформации определяет структурное состояние материала в момент измерения, сформированное в результате предшествующего нагружения. Существенное влияние истории нагружения на процесс высокоскоростного деформирования требует его учета при обобщении результатов испытания с различными режимами нагружения. [c.48]

Линейная зависимость сопротивления от логарифма скорости в области повышенных скоростей деформации объясняется на основе дислокационной модели пластического деформирования [c.137]

Перемещающиеся дислокации могут взаимодействовать как друг с другом, так и с точечными дефектами, которые играют роль препятствий. В зонах образования узлов дислокаций и их скоплений перед препятствиями местные искажения кристаллической решетки могут достигать такой степени, что происходят разрывы физических связей с образованием микроскопических трещин. Построено достаточное количество дислокационных моделей такого трещинообразования. [c.9]

Нерегулярная структура аморфных металлов резко отличается от атомных конфигураций в газах. Плотность металлических стекол довольно высока и по своим значениям приближается к плотности кристаллов. Данное обстоятельство показывает, что межатомные взаимодействия в аморфных металлах почти такие же, как в кристаллах, и это. находит надежные подтверждения. При этом, однако, как указывалось в разделе 3.3.1, геометрические структуры аморфных металлов содержат в себе атомные координации, не наблюдаемые в кристаллических состояниях. Дислокационные модели позволяют проверить механизм возникновения взаимной связи таких полиэдров, и, следовательно, проследить переход от кристаллической к аморфной структуре. [c.87]

Рис. 13.9. Дислокационные модели границ зерен а — малоугловая б — большеугловая в — специальная

Исходя из дислокационных моделей двойникования [20, 21, 118] и результатов работы [22], можно онсндать, что изменение энергии де- фекта упаковки должно вызывать соответствующее снижение уровня, концентрации напряжений, требуемое для начала двойникования, [c.64]

Более совершенный метод оценки пластичности при двойникойании, основанный на дислокационной модели двойникования в ОЦК-решет-ке, приведен в работе [1371. Для ее оценки исходными микроструктур-ными данными являются среднее количество двойниковых прослоек в зерне поликристалла и усредненная толщина двойниковой прослойки, определяемая по формуле [c.65]

Описанные выше модели деформационного упрочнения основываются на каком-либо одном механизме накопления дислокаций. Кроме того, в каждой из них используются допущения, упрощающие сложную картину пластической деформации в реальных материалах. Сложность, многоуровневость и разнообразие процессов, сопровождающих деформационное упрочнение, затрудняют возможность создания общей физической теории упрочнения металлов и сплавов. При этом все оценки напряжения, необходимого для продвижения дислокаций через область, имеющую плотность дислокаций р, принимают вид формулы (3.1), а какой конкретный механизм из приведенных действует в том или ином случае, зависит от реальной дислокационной модели, структуры, типа материала и условий нагружения. [c.101]

Наиболее полно дислокационную модель зарождения и роста пор, обусловленных частицами, разработал Броек [392]. Согласно этой модели поры образуются на границе раздела частица — матрица вследствие создания у частиц дислокационных скоплений (рис. 5.4). Вокруг частиц образуются дислокационные петли (рис. 5.4, а). Под действием сил изображения эти петли отталкиваются от частиц (рис. 5.4, б). В то же время лидирующая петля выталкивается к частице следующими за ней дислокациями и действующим сдвиговым напряжением (рис. 5.4, в). Когда одна или более петель будут вытолкнуты на границу раздела, частица вдоль линии АВ отделится от матрицы и произойдет рождение поры. Существенным следствием этого будет значительное снижение отталкивающих сил изображения, действующих на следующие петли, в результате чего большая часть дислокаций скопления выйдет на вновь образованную поверхность поры, тем самым увеличивая ее (рис. 5.4, г). Дислокационные источники, испускавшие петли и ставшие неактивными вследствие образования дислокационного скопления, возобновят свое действие, что приведет к спонтанному росту пор и последующему их слиянию. [c.194]

По этим дислокационным моделям можно повышать предел текучести сплава без опасений его охрупчивания. Именно эти два механизма эффективны для совершенствования известных и создания новых технологических процессов упрочняюш ей обработки металлов, таких как термопластическая обработка, контролируемая прокатка и др. Для данных технологий приходится специально создавать такие условия, которые способствуют снижению влияния других,, неблагоприятных дислокационных механизмов. [c.11]

Исследованию особенностей внутреннего трения материалов с покрытиями посвящены работы, проведенные в Физико-механическом институте им. Г. В. Карпенко АН УССР [И, 25, 276 и др.], результатом которых, в частности, явилась разработка дислокационных моделей механизмов разрушения твердых тел с плазменными покрытиями. [c.184]

Хьюз и Резерфорд [38], а также Резерфорд [70], исследуя характеристики микродеформации для оценки параметров пластической деформации при растяжении системы медь—вольфрам, ус-тановцли, что пределы микротекучести и текучести линейно зависят от объемной доли упрочнителя — вольфрамовой проволоки (рис. 15). Кроме того, было показано, что значения предела текучести и сопротивления движению дислокаций увеличиваются с ростом предварительной деформации и качественно согласуются с дислокационной моделью для медной матрицы [38]. Исследование микродеформаций в сочетании с трансмиссионной электронной микроскопией является особенно ценным, поскольку таким способом может быть получена информация о роли поверхности раздела как барьера для движения дислокаций либо как источника или стока дислокаций. [c.247]

С помощью набора структурных единиц может быть лредста-влен непрерывный переход зернограничных структур через весь интервал разориентировок как для границ наклона (симметричных и несимметричных), так и для границ кручения. Все границы по этой модели имеют упорядоченное строение структура границы повторяется через определенный период, который можно назвать сегментом повторяемости. Очень важно, что теория структурных единиц прямо соответствует дислокационным моделям большеугловых границ. Еще Брэндон с соавторами (1966 г.) предположили, что отклонение разориентировки границы от специальной создается сеткой ЗГД аналогично тому, как сетка решеточных дислокаций создает малоугловую разориентировку в кристаллической решетке. Затем выяснилось, что эти ЗГД могут быть собственными, структурными и вторичными ЗГД Ядра этих ЗГД достаточно узкие — локализованные и, что очень важно, сохраняют свою индивидуальность при очень малых расстояниях между дислокациями [156]. К настоящему времени установлено, что описание с помощью структурных единиц позволяет выявить дислокационную структуру любой границы. [c.90]

Рис. 2.25. Формирование дисклинационного квадруполя благодаря сдвиговой деформации зерна квадратной формы а — дислокационная модель 6 — соответ-ствуюшая дисклинапионная модель

Дислокационная модель пластической деформации позволяет объяснить сложный характер поведения материала под нагрузкой, в том числе различное влияние скорости и температуры на величЖу сопротивления материала- деформаций,-явление задержки текучести и эффекты, связанные с историей нагружения. Большое число параметров, характеризующих дислокационную структуру материала и динамику дислокаций, не позволяет на основании этой модели количественно определить поведение материала под нагрузкой. В связи с этим основой для построения модели материала и установления уравнений [c.16]

Дислокационная модель границы между кристаллами неприменима при угловой разориентировке свыше 15°, так как в этом случае дислокации располагаются столь близко одна к другой, что их ядра взаимно налаг тся. [c.18]

Согласно дислокационной модели деформационного упрочнения поликристаллов зависимость напряжения течения от размера зерна обусловлена резким увеличением плотности дислокаций при уменьшении d. Конрадом [39] было показано, что при данной степени деформации е плотность дислокаций р обратно пропорпиональна размеру зерна [c.75]

Как же происходит деформация металлов, находящихся в аморфном состоянии При поисках однозначного ответа на этот вопрос приходится сталкиваться с определенными трудностями, поскольку процессы деформации, впрочем, как и некоторые другие процессы, происходящие в аморфных металлах, невозможно изучать методами просвечивающей электронной микроскопии, как это делается в случае кристаллических металлов. Кроме того, поскольку аморфные металлы удается пока получить, как правило, только в виде тонкой ленты и тонкой проволоки, невозможно точно определить. различные физические и динамические характеристики. По этим причинам нет и общепринятой теории деформации аморфных металлов, но предложено большое число различных моделей механизмов деформации. Из них наибольшего внимания заслуживают следующие а) модели вязкого течения 1) модель свободного объема (Тернбалл и др.) 2) модель адиабатической деформации (Чен и др.) б) дислокационные механизмы деформации 1) дислокационная модель (Гилман) 2) модель дислокационной решетки (Ли) 3) модель дезъюнкции (Эшби). [c.244]

Возможны случаи, когда взаимная ориентировка кристаллов менее симметрична, чем при наличии чисто наклонной границы или границы кручения. В общем случае граница всегда состоит из комбинации краевых и винтовых дислокаций. Общий метод построения малоугловой границы, базирующийся на выстраивании краевых дислокаций, был предложен Франком, но эту модель пытались распространить для границ с большими углами (Рид и Шокли). Однако в общем виде задача нахождения однозначной дислокационной модели большеугловой произвольной границы не решена [16]. [c.73]

Как указывалось, дислокационная модель строения больше-угловых границ в настоящее время отсутствует. При 9 > 15° количественная модель, снованная на дислокационных представлениях, неприменима, поскольку расстояния между дислокациями становятся столь малыми, что ядра сливаются. В последнем случае может быть использована модель Мотта, согласно которой граница представляется как переходная область, которая состоит из участков с хорошим и плохим сопряжением решеток, т. е. когерентных и некогерентных участков. В последних отсутствует кристаллографическая симметрия. Число атомов п в хорошем участке невелико, обычно п 1000. Плохих участков тем больше, чем больше разориентация. [c.77]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...