Деформация аморфных сплавов

Неупругость аморфных металлов связана со свободным объемом в их структуре если свободный объем мал, то мала и неупругая деформация. Следовательно, неупругость связана также и с плотностью сплава неупругая деформация аморфных сплавов снижается после отжига, вызывающего структурную релаксацию и кристаллизацию, и, наоборот, возрастает после облучения. [c.225]

При комнатных температурах аморфные сплавы разрушаются после протекания крайне неоднородной деформации. При повышении температуры до значений, непосредственно приближающихся к температуре кристаллизации Тх вид деформации меняется и она становится однородной. На рис. 8.18 схематично приведена зависимость вида деформации аморфных сплавов от температуры. По оси ординат отложено напряжение, необходимое для начала пластической деформации скорость деформации здесь везде полагается постоянной. При температурах выше температуры перехода Тр [c.237]

Деформация аморфных сплавов [c.128]

Рис. 42. Структура полосы негомогенного скольжения на начальной (а) и конечной (б) стадиях пластической деформации аморфных сплавов

Наибольший практический интерес вызывают в настоящее время аморфные сплавы на основе переходных металлов группы железа. Они относятся к классу магнитомягких материалов и отличаются высокой магнитной проницаемостью и низкой коэрцитивной силой. Значения коэрцитивной силы этих сплавов зависят от химического состава сплавов. По сравнению с поликристалличе-скими магнитомягкими материалами аморфные сплавы обладают рядом преимуществ более низкими потерями по сравнению с трансформаторной сталью, повышенной прочностью, более низкой чувствительностью магнитных свойств к деформациям. Важным преимуществом является более низкая стоимость производства. Все это открывает широкие перспективы использования аморфных магнитных сплавов. [c.375]

Основные экспериментальные данные могут быть суммированы следующим образом [60, 61]. Предел прочности действительно очень высок и, например, у аморфных сплавов на основе железа он больше, чем у наиболее прочных сталей. Деформация носит характер негомогенного сдвига при низких температурах и гомогенного вблизи температуры стеклования. Несколько неожиданным обстоятельством является образование при деформации своеобразных очагов локализованного сдвига, ответственных за протекание процесса деформации. Относительное удлинение при растяжении при низких температурах весьма мало (примерно 0,1%), и аморфные материалы отличаются высокой хрупкостью. В то же время они могут быть подвергнуты сильному изгибу или сжатию. [c.288]

Несомненный практический интерес представляют данные по влиянию атмосферы на развитие замедленного разрушения образцов, свернутых в спираль. Эти данные необходимо учитывать при длительной эксплуатации аморфных сплавов в принудительно деформированном состоянии. Оканчивается гл. 8 кратким, можно сказать, перечнем предложенных до настоящего времени механизмов пластической деформации. Более детально ознакомиться с моделями пластической деформации можно по обзору [10]. К сожалению, в кинге не нашли отражения важные с практической точки зрения вопросы, касающиеся изменения механических свойств в результате структурной релаксации. [c.20]

Важными особенностями аморфных металлов являются их высокие твердость и прочность. В табл. 8.2 приведены типичные значения этих величин для различных аморфных сплавов. Как твердость, так и прочность сильно изменяются в зависимости от химического состава сплава. Например, в сплавах на основе элементов подгруппы железа (Fe, Со, Ni) твердость HV может достигать значений >1000, а прочность — выше 4,0 ГН/м Эти значения больше, чем максимальные значения прочности и твердости используемых в настоящее время металлических материалов. Так, прочность проволоки из некоторых аморфных сплавов на железной основе примерно на 1,0 ГН/м выше прочности так называемой рояльной проволоки, что видно по диаграммам деформации, представленным на рис. 8.3. Значения <т/ для аморфных сплавов равны 0,02—0,03, что составляет почти половину от значения i t/ = 0,05, отвечающего теоретической прочности. Это существенно выше, чем для наиболее прочных из используемых ныне металлических материалов, для которых afE составляет всего лишь 10- —Например, прочность рояльной проволоки, как наиболее прочного из известных в настоящее время стальных изделий, приближается к 3,0 ГН/м . Поскольку ее модуль Юнга равен 210 ГН/м то получается, что а IE составляет не более 0,015. Далее, как видно из табл. 8.2, отношение твердости к прочности HV/ t составляет 2,5—3,0, что близ-Таблица 8.2. Твердость и прочность некоторых аморфных сплавов [c.226]

Таким образом, значительная пластическая деформация является следствием последовательного протекания процессов возникновения полос деформации в различных частях образца. На рис. 8.15 показано строение внешней поверхности аморфного сплава [c.234]

Усталостное разрушение в аморфных сплавах, как и в кристаллических материалах, происходит путем зарождения и распространения трещин [34]. Трещина зарождается на дефектах внешней поверхности или вблизи внутренних неоднородностей. Признаком пластической деформации и скачкообразного распространения трещины служит появление характерных полос в вершине трещины, как и в случае кристаллических металлов. Однако в аморфных [c.243]

На водородное охрупчивание аморфных сплавов существенно влияют их коррозионная стойкость и содержание металлоидов. На рис. 9.27 показано, как изменяется время до разрушения аморфных сплавов Fe—Сг—Мо в зависимости от величины деформации и времени выдержки в 1 н. водном растворе H I [36]. Видно, чТо время до разрушения значительно увеличивается и коррозионная стойкость сплава повышается при увеличении содержания хрома. Растрескивания при этом нет. В таком растворе, как I н. H I при коррозии происходит реакция (9.5) восстановления ионов водорода Н+, причем восстанавливается только то количество водорода, которое определено по реакции. Соответственно по реакции (9.10) определяется и количество абсорбированного водорода. Если коррозия прекращается, то водород не абсорбируется, и, естественно, водородное охрупчивание отсутствует. [c.279]

Эффект упругого последействия заключается в том, что при внезапной разгрузке образца он мгновенно сокращается на величину упругой деформации = а/ , достигнутую при нагрузке, а затем медленно сокращается. В данном случае кривая разгрузки (рис. 81, справа) является опрокинутым зеркальным отображением кривой нагрузки (рис. 81, слева). Такое поведение характерно для различных металлов и сплавов, в том числе и для аморфных сплавов. Этот эффект можно трактовать как проявление "памяти" материала о воздействиях на него. [c.119]

Если считать, что аморфные металлы представляют собой материалы, не испытывающие деформационного упрочнения, а деформация и разрушение происходят так, как показано на рис. 8.8,6, то естественно, что пластическое удлинение должно быть крайне мало. Проверка этого предположения требует использования разрывных машин, имеюш их высокую жесткость. На рис. 8.9 приведена диаграмма деформации аморфного сплава PdsoSi o, полученная на испытательной машине [c.231]

Рис. 8.9. Диаграмма деформации аморфного сплава PdeoSiao, полученная На испытательной машине с высокой жесткостью

Негомогенная пластическая деформация аморфных сплавов сопровождается микроразрушениями (при гомогенной деформации весь образец деформируется пластически). Структура полосы скольжения в этом случае имеет вид, представленный на рис. 42, где жирными линиями вьщелены края этой полосы, а межкластерные участки заштрихованы. [c.128]

Этот вывод отражает одно из свойств синергетических систем — проявлять последовательность бифуркаций при переходе от регулярных структур к пространственному "хаосу". В процесе такого перехода происходит самоорганизация диссипативных структур с квазикристаллической симметрией с осями 5-го, 7-го, 10-го, 11-го и даже более высокого порядка. Как показано в гл. 4, существует фундаментальная связь между размерностью подобия фрактальных структур и золотым отношением, контролирующим самоорганизацию диссипативных структур в неравновесных условиях. Это предопределяет фрактальную природу аморфной структуры [127]. Она проявляется и при деформации аморфных сплавов вследствие локального плавления в полосе спонтанного сдвига [c.293]

Аморфные сплавы (АС) получают сверхскоростной закалкой из расплава со скоростью Ю —10 К/с. АС можно рассматривать как идеальный упругопластичный материал с исчезающе малым деформационным упрочнением. В зависимости от температуры в АС наблюдаются два типа пластического течения. При температурах ниже Гр = 0,70,8 Гк имеет место высокая локальная пластичность при макроскопически хрупком характере разрушения. Скольжение происходит в локализованных полосах деформации (гетерогенная деформация). При температурах выше Гр пластическая деформация однородна и осуществляется путем вязкого течения (гомогенная деформация). [c.83]

Рис. 679. Влияние скорости деформации на прочность аморфного сплава PbeaSijo при испытаниях на растяжение. Температура, °С

Предварительные (перед кристаллизационным отжигом) деформация прокаткой аморфных сплавов Fe—Си—Nb—Si—В или их низкотемпературный отжиг позволяют еще уменьшить размер зерна приблизительно до 5 нм [162, 163]. Например, холодная прокатка аморфного сплава Fey j uiNb Siij jB, до величины деформации около 6 % (по удлинению ленты) и последующий отжиг в вакууме при 813 К в течение 1 ч привели к выделению в аморфной фазе нанокристаллических зерен ОЦК-фазы а-Fe(Si) со средним размером примерно 6—8 нм средний размер зерен в нанокристаллическом сплаве, подвергнутом только отжигу при 813 К в течение 1 ч составлял 8—10 нм. Низкотемпературный отжиг аморфного сплава Fe,,, U Nb ,Si Вд при температуре 723 К в течение 1 ч в сочетании с последующим кратковременным (в течение 10 с) высокотемпературным отжигом при 923 К позволил достигнуть среднего размера зерна ОЦК-фазы 4—5 нм. Уменьшение размера зерна в сплаве Fe—Си—Nb—Si—В после ступенчатого отжига приблизило этот сплав к структуре чистых компактных нанокристаллических металлов с размером зерна 2—5 нм, получаемой методом компактирования [130— 134]. Дополнительные деформационная или термическая обработки, понизившие размер зерна, не изменили фазовый состав сплава. По мнению авторов [163], это означает, что фазовый состав сплава Fe,, j uiNb Sii B, окончательно формируется на последней высокотемпературной стадии обработки. Уменьшение размера зерен нанокристаллической фазы вследствие предварительных деформационной или термической обработки обусловлено образованием в аморфной матрице дополнительных центров кристаллизации. [c.55]

Как уже неоднократно подчеркивалось, в структуре наноматериалов представлены поверхности раздела (межзеренные границы), что обусловливает необходимость рассмотрения роли ротационных мод и проскальзывания на границах зерен. Электронномикроскопическое исследование на просвет in situ деформации наноматериалов (Си, Ti, Ni, полученных интенсивной пластической деформацией, и сплава Fe —Nb —Си —Si —В, полученного кристаллизацией из аморфного состояния) обнаружило, что наряду со сдвиговыми процессами (активно протекающими при размере зерен более 70 нм) имеет место разворот нанозерен, т. е. проявляются ротационные моды деформации, что является преобладающим при Z- < 30 нм [9]. Ротация зерен и отсутствие дислокаций внутри кристаллитов (L 10 нм) были выявлены с помощью ПЭМ in situ также в пленках золота [5]. Эти наблюдения позволили предложить качественную модель деформации наноматериалов, когда по мере снижения размера зерна возникают кооперативные ротационные моды, т.е. разворачивающиеся зерна как бы подстраиваются друг под друга в направлении действия максимальных скалывающих напряжений и возникает мезоскопический сдвиг вдоль границ нанозерен близкой ориентации. Схематически модель развития такого сдвига показана на рис. 3.26. Наличие таких мезоскопических сдвигов предполагается не только в пластичных наноматериалах, но и в хрупких объектах. [c.87]

Отметим также другие методы получения изделий из аморфных сплавов, которые ие нашли отражения в книге. Чтобы избежать операций штамповки (вырубки) при изготовлении деталей сложной формы (например, зубчатой — для статоров и роторов двигателей) применяют охлаждающий диск, состоящий из участков с высокой и низкой теплопроводностью (Либерманн, 1981 г.). Получаемая на таком диске лента резко неоднородна по хрупкости, что позволяет легко отделить пластичные аморфные участки заданной формы, пригодные для непосредственного использования в изделиях. Другой интересный способ — это получение изогнутых леит вместо прямых, чтобы избежать деформации при навивке магнитных лент в тороид, приводящей к деградации гистерезисных магнитных свойств. Заметного улучшения магнитных свойств в ряде случаев можно добиться с помощью закалки расплава в магнитном поле (сплавы с высокой [c.11]

В первой части гл. 8 последовательно описаны закономерности упругих и Прочностных. свойств, а также процессы деформации и разрушения. Подчеркнута такая характерная черта аморфных сплавов, как высокая вязкость разрушения в сочетании с высокой прочностью. Рассмотрена также зависимость механических свойств от температуры и скорости. деформирования. В аморфных сплавах ниже некоторой температуры Гр пластическая деформация протекает крайне неоднородно — она сосредоточена в полосах деформации, которые на стадии разрушения служат источником трещин. Выше Тр пластическая деформация становится однородной. На первом температурном участке прочность сравнительно слабо зависит от скорости деформирования, на втором эта зависимость выражена ярко. Темп уменьшения прочности с повышением температуры резко возрастает при Т>Тр, а разрушение при этом происходит после образования шейкн. Кривые ползучести аморфных сплавов имеют вид, идентичный кривым ползучести кристаллических металлов, но природа их специфического вида совершенно разная, поскольку дислокационный механизм развития ползучести для аморфных сплавов не приемлем. В стности, процесс установившейся ползучести в аморфных металлах связан с механизмом вязкого течения и осуществляется путем диффузии. [c.20]

Рассмотрим схему на рис. 3.39. Атом Si располагается в центре, в то время, как атомы Pd образуют тригональную призму AB DEF. Возьмем ребро АВ в качестве оси и вращением на угол 215,3° перенесем вершину С в положение G. Далее повторим операцию враш,ения, но только вокруг ребра II. В результате повторения таких операций враш,ения получается структура цементит-ного типа . Гаскелл показал, что таким путем можно получить функцию g r) для аморфного сплава PdsoSijo, поскольку имеется неопределенность в выборе оси, вокруг которой производится вращение. Такая функция g r) хорошо воспроизводима. Конечно, если говорить о реальных аморфных сплавах, то допустима некоторая деформация их полиэдров, но, по существу, сохраняется локальная координация атомов в пределах довольно строго определенных полиэдров . [c.93]

Пластичность аморфных сплавов при нагреве уменьшается, причем это уменьшение в зависимости от химического состава может начинаться при достаточно низких тем1пературах по сравнению с температурой кристаллизации. Для выявления изменений пластичности обычно используют испытания на изгиб. Изгиб ленточных образцов определяется максимальной деформацией, необходимой для их разр-ушения. Образец т олш.инюй t помещается между двумя параллельными пластинам,и, расстояние между которыми L. Деформация [c.113]

На рис. 8.2 показана связь между растягивающей нагрузкой и удлинением при деформации образцов аморфного сплава Pd8oSi2o при комнатных температурах. Для абсолютно упругих тел удлинение линейно зависит от напряжения. [c.225]

Рис. 8.10. Деформация и разрушение при )астяженин образца аморфного сплава deoSiao (показан образец, диаграмма деформации для которого приведена на рис. 8.9)

Обычно аморфные сплавы получают в виде тонкой ленты. Эксперименты по растяжению образцов из таких лент проводят на испытательных машинах типа Инстрон и получающиеся при этом диаграммы деформации по виду аналогичны диаграммам, приве- [c.231]

Ла), энергия распространения трещины представляет собой только энергию, необходимую для образования новых свободных поверхностей, и составляет лишь О Дж/м . Однако в случае, когда происходит релаксация напряжений за счет пластической дефор-матии в вершине треш.ины, необходима некоторая избыточная энергия, которая затрачивалась бы на эту пластическую деформацию. С учетом этого можно сказать, что при разрушении аморфных металлов протекает значительная пластическая деформация. Например, энергия разрыва в аморфных сплавах на порядок больше, чем кристаллического железа или алюминия. Уже только этот факт поразителен сам по себе. Других материалов, кроме аморфных сплавов, которые, обладая высокой прочностью, имели бы столь высокую вязкость разрушения, пока не найдено. [c.236]

Рис. 8.17. Изменение вязкости и пластичности при отжиге аморфного сплава Pdrg ueSiie при 623 К Gi —сила сопротивления движению трещины е/ — деформация разрушения Ки — вязкость разрушения

На рис. 8.20 представлены зависимости прочности (напряжения разрушения) аморфного сплава Pd8oSi2o от температуры и скорости деформации при испытаниях на растяжение [4]. Точки, обозначенные звездочкой, соответствуют максимальным напряжениям разрушения при однородной деформации. Слева от штрих-пунктир- [c.238]

Рис. 8.20. Зависимость прочности аморфного сплава PdeoSiM от температуры н. скорости деформации е / — область однородной деформации П — неоднородной деформации —

При температурах >250°С разрушение происходит после образования шейки, что не наблюдается при неоднородной деформации, имеюш ей место при более низких температурах. Разупрочнение и переход в область однородной деформации важны с точки эрения осуш ествления прокатки, перфорирования аморфных сплавов и т. п. [c.239]

О процессах высокотемпературной деформации аморфных металлов при температурах >Тр можно судить по результатам испытаний на гползучесть [5, 6, 28]. На рис. 8.22 приведена типичная для аморфных металлов кривая ползучести, полученная на сплаве Pd8oSi2o при 125°С во время испытания по д нагрузкой 640 МН/м [4]. Процесс ползучести, как видно,. можно разбить на две стадии вначале следует стадия не-установившейся ползучести, которая затем переходит в устан01вившуюся ползучесть. Полностью идентичный ход кривых ползучести отмечается и при испытаниях кристаллических металлов, где неустановившаяся ползучесть связана с процессами размножения дислокаций, а установившаяся — соответствует одновременному протеканию процессов размножения и аннигиляции дислокаций. В связи с этим, учитывая отсутствие дислокаций в аморфных металлах, правомерен вопрос о том, каков в этом случае механизм ползучести Для ответа на него необходимо прежде всего подробно проанализировать кривую ползучести. [c.239]

При облучении электронами или нейтронами в кристаллических металлах и сплавах в больших количествах образуются вакансии и поры, что приводит к снижению их пластичности. В этой связи понятна важность изучения влияния облучения на механические свойства аморфных металлов. Обратимся к табл. 8.3 [29]. В ней приведены значения некоторых механических свойств аморфного сплава PdsoSiao ДО и после облучения нейтронами (доза облучения составляла 5-10 нейтронов на 1 см ). Напряжение разрушения и предельное удлинение, в отличие от кристаллических металлов, почти не изменяются при облучении. Однако модуль Юнга после облучения уменьшается на 10%, что вызывает увеличение упругой деформации. Это же является причиной так называемого разупрочнения . В работе [30], по- таблица 8.3. Влияние облучеян свяш,енной изучению влияния облучения нейтронами на структуру аморфных сплавов, указывается, что при облучении, предположительно, происходит увеличение свободного объема и нарушение ближнего порядка. Однако в целом можно считать, что аморфные металлы по сравнению с кристаллическими Обладают превосходной стойкостью по отношению к нейтронному облучению. [c.241]

Поведение аморфных сплавов при деформации, как и кристаллических материалов, зависит от процессов, протекающих на микроуровне. Однако отсутствие дальнего порядка исключает протекание пластической деформации путем движения дислокаций, так как в структуре аморфных сплавов отсугствуют кристаллографические плоскости скольжения. В связи с этим для описания механизмов скольжения эффективны модели аморфных сплавов, предполагающие их поликластерное строение. В соответствии с этими моделями аморфные твердые тела образованы кластерами, имеющими произвольную форму и случайную упаковку, но сохраьгяющими достаточно большую общность. [c.128]

В работе [206] процесс пластической деформации твердого тела рассматривается в виде коррелированной последовательности элементарных актов разрядки концентраторов напряжений, сопровождающихся рождением дефектов. Каждый акт разрядки (элементарный акт пластичности) ускоряет срабатывание соседних концентраторов. В целом процесс пластической деформации представляется в виде распространения фронта волны активизации концентраторов напряжений. Поскольку в основе модели лежит элементарный акт релаксации напряжений, в работах [206, 215] введен термин "релаксационные волны", которые в данном случае рассматриваются как диссипативная пространственно-временная структура. В процессе формирования релаксационной волны разгрузка каких-либо зерен поликристаллов вызывает, с одной стороны, рост напряжений на близко расположенных концентраторах, а с другой стороны, снижает общий уровень напряжений во всем объеме деформируемого образца. В работе [206] установлена линейная корреляция между длиной волны пластичности и размером зерна и высказано предположение, что в материалах с размером зерна меньшим 4,5 мкм релаксационные волны возникать не могут. Поскольку релаксационные волны пластичности наблюдались также на поверхности образцов из аморфного сплава Fe4oNi4, B2o, отмечено, что волновой характер распространения пластической деформации достаточно универсален [215]. [c.121]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...