Дефекты, напряжения и их релаксация

Дефекты, напряжения и их релаксация [c.107]

Обнаруженная обратная зависимость прочностных свойств от скорости активного растяжения при исследовании основного металла и металла сварного шва представляет особый интерес. Проявление такой зависимости подтверждает принципиальную важность исследования физико-механических свойств материалов в процессе облучения при температурах 0,3—0,47 пл, когда определяющими считаются кратковременные, а не длительные прочностные свойства. Аномальное поведение основного металла при флюенсе 0,5 10 нейтр. см- и металла сварного шва при флюенсах 0,5 10 и 2 10 нейтр. см- связано, вероятно, с переходом от дислокационно-субструктурного механизма деформационного упрочнения в необлучаемых образцах к диффузионно-дислокационному механизму в процессе облучения. Последний обусловлен диффузионной релаксацией напряжений в деформируемых материалах и проявляется в виде обратной скоростной зависимости физико-механических свойств [4]. Проявлению действия механизма диффузионно-дислокационного упрочнения способствует миграция избыточных точечных дефектов, образующихся при облучении. Необходимым условием диффузионно-дислокационного упрочнения является также постоянство скорости деформирования, обеспечивающее равенство между внутренним сопротивлением деформированию и прилагаемой растущей нагрузкой [4]. Как показано в [5], при этом происходит перераспределение примесей в неоднородном поле внутренних напряжений и их релаксация вследствие направленной (восходящей) диффузии. Такое перераспределение, наряду с процессами микротекучести и диффузионного залечивания очагов разрушения, повышает структурную однородность решетки и лежит в основе программного упрочнения кристаллических тел [4]. Характерно, что обратная скоростная зависимость прочностных свойств [c.109]

Для пластичных материалов опасность таких дефектов невелика. В результате перемещения дислокаций у вершины трещины протекает местная пластическая деформация, которая вызывает релаксацию (снижение) локальных напряжений и их выравнивание. К тому же увеличение плотности дислокаций и вакансий в вершине трещины сопровождается ее затуплением, и дефект перестает играть роль острого концентратора напряжений. [c.226]

Для описания деформации неоднородных тел важное значение имеют проанализированное нами уравнение сплошности, а также использованная в работе техника моторного анализа. Кроме того, рассмотрены дефекты и концентраторы напряжений, допускающие описание в двумерной постановке. Методами классической теории упругости с использованием функций комплексного переменного получены комплексные потенциалы, через которые легко описать поля напряжений и их особенности. Тем не менее уже в классической теории необходимо учитывать если не моменты, которые полагают равными пулю в классической постановке, то повороты, являющиеся следствием релаксации момента. Эти повороты испытывают элементы структуры (включения) в полях внутренних и внешних напряжений. К тому же при их взаимодействии создаются концентраторы напряжений. [c.4]

Анализ большого количества экспериментальных данных показывает, что СПД — это единый процесс, где ЗГП — доминирующий механизм деформации, контроли-рующий напряжение течения, и аккомодационные механизмы ВДС и ДП взаимосвязаны. Для осуществления СПД, как при обычной деформации, необходимо движение дефектов решетки ЗГД, дислокаций и вакансий, но специфика этого вида деформации состоит в сохранении сплошности материала благодаря отсутствию накопления дефектов решетки при деформации. Это возможно, когда ЗГП является не только механизмом деформации, но и механизмом возврата структуры материала, а развитие ВДС и ДП идет под действием локальных напряжений и приводит к их релаксации. [c.89]

Очевидно, избыточная энергия и увеличение объема наноструктурных материалов могут быть связаны с другими дефектами, не производящими дальнодействующих напряжений. Это прежде всего неравновесные вакансии, поры, микротрещины и свободные объемы, связанные с границами зерен. Например, концентрация неравновесных вакансий порядка 3 х 10 наблюдалась в Си на стадии V деформационного упрочнения [217]. Тем не менее скорость релаксации неравновесных вакансий очень высока и наиболее вероятно, что вклад вакансий во время дилатометрических исследований не удается зафиксировать [143]. К сожалению, в литературе отсутствуют данные о влиянии пор и микротрещин, однако можно предположить, что их роль незначительна в материалах, деформированных под высоким давлением. Следовательно, есть все основания полагать, что избыточная энергия границ зерен и изменение объема в наноструктурных материалах, полученных методами ИПД, в основном обусловлена наличием высоких внутренних напряжений неупорядоченных ансамблей дислокаций и дисклинаций. [c.112]

Так как нри пластическом течении первыми срабатывают те концентраторы, где наивысшая степень концентрации напряжений, то критическое напряжение начала скачков должно увеличиваться. За счет возникновения и взаимодействия полей, накапливающихся в объекте дефектов, увеличивается напряжение окончания скачка. Макроскопически это воспринимается как упрочнение материала. В процессе деформирования возможно образование дополнительных концентраторов, причем природа их может кардинально отличаться. Смена природы преобладающих концентраторов обеспечивает переход к другой стадии деформационной кривой и в то же время к смене канала релаксации напряжений. Наконец, рождение, распространение и взаимодействие дефектов, обладающих собственными упругими полями, должно приводить не только к появлению [c.65]

Другие структурные аспекты материалов с памятью формы рассмотрены в [40 - 08]. В качестве структурных ансамблей исследуются двойники, трехмерные сетки частичных дислокаций с дефектами упаковки между ними и трехмерные сетки парных сверхдислокаций, соединенных антифазными границами. В работе [407] проводится аналогия между сплавами с памятью формы и полимерами, обладающими памятью формы. В полимерах роль таких ансамблей выполняют цепи из мономерных молекулярных единиц. Степень восстановления формы в полимерах определяется степенью порядка таких цепей и их протяженностью. Стабильность ансамбля как в сплавах, так и в полимерах зависит от взаимодействия конкурирующих факторов — полей упругих напряжений от дефектов решетки и процесса релаксации напряжений, сопровождающего мартенситное превращение. [c.251]

При Г>0,5 Тцл в пластич. деформации начинают играть существ, роль точечные дефекты, в первую очередь вакансии, к-рые, оседая на дислокациях, приводят к их выходу из плоскостей скольжения. Если этот процесс достаточно интенсивен, то дефор.чация не сопровождается упрочнением М. течёт с пост, скоростью при неизменной нагрузке (ползучесть). Релаксация напряжений и разрядка дислокац. структуры обеспечивают высокую пластичность М. при их горячей обработке. Отжиг сильно деформиров. металлич. монокристаллов нередко приводит к образованию поликристаллов с малой плотностью дислокаций внутри зёрен. [c.120]

Результаты численного моделирования, а также экспериментально наблюдаемые факты указывают на ряд закономерностей процесса откольного разрушения. Отметим прежде всего, что модели, построенные на концепции накопления йовреждений, независимо от соотношений, описывающих законы зарождения дефектов и их развития, и уравнений, определяющих поведение материала с учетом релаксации напряжений и изменения механических свойств вследствие образования и роста дефектов, дают гцчественно одинаковые результаты. [c.145]

Широко распространенной точке зрения, согласно которой деформационное упрочнение при пластическом течении есть результат возрастания сопротивления среды движению носителей деформации за счет изменения характеров как самих носителей, так и барьеров, в определенной мере противостоит релаксационный переход к описанию этого процесса [2] (см. гл. 1). Он предполагает, что рождение, движение и объединение дефектов в более крупные агрегаты, перестройка дефектов внутри агрегатов и преобразование последних связываются со стремлением нагружаемого объекта снизить уровень напряжений. В таком случае следует учитывать, что поле напряжений внутри объекта неоднородно, а наблюдаемое нарастание деформирующего напряжения отражает некий средний уровень. В связи с неоднородностью поля напряжений пластическая деформация также неоднородна, п развивается локализованно в областях концентрации напряжений. Такие представления позволяют использовать синергетический подход к описанию пластической деформации и рассматривать нагружаемый объект как далекую от равновесия диссипативную систему. При этом предполагается диссипация упругой энергии, поэтому данный процесс напрямую связан с релаксацией полей напряжений. В кристаллических твердых телах релаксация напряжений (а следовательно, и диссипация энергии) может осуществляться рождением и миграцией точечных дефектов, рождением и движением (консервативным пли неконсервативным) дислокаций, образованием и перестройкой дислокационных ансамблей, рождением и перемещением дисклинаций и их ассоциатов, перестройкой и миграцией границ различного рода (блочных, доменных, границ фрагментов и ячеек, межзеренных) и, наконец, нарушением сплошности, т. е. образованием трещин. В специфических условиях релаксация осуществля [c.64]

Действительно, время td для монокристаллов меди на несколько порядков меньше, чем для малоуглеродистой стали [214, с. 414], и, следовательно, в г. ц. к. металлах за одно и то же время р меняется значительно больше, чем в о. ц. к. металлах. Это является одной из причин быстрой релаксации концентрации напряжений в г. ц. к. металлах (II область графиков а ) в о. ц. к. и особенно а. к. металлах заметная релаксация наступает позже, чем достигается напряжение разрушения. Последнее, видимо, не относится к о. ц. к. металлам 1а подгруппы, у которых вследствие высокой сжимаемости модуль упругости и силы Пайерлса—Набарро сравнительно низки. В этом смысле поликристаллические металлы с гексагональной плотноупакованной структурой должны занимать некоторое промежуточное положение [15] и их повышенная хрупкость Ве, Mg и Zn при низких температурах может быть обусловлена затруднением внебазисного скольжения и, следовательно, выраженным барьерным эффектом. Поэтому в обш,ем случае время td должно определяться не только типом кристаллической решетки, но и геометрией скольжения, а также, видимо, энергией дефекта упаковки. [c.240]

Пластическая деформация в субмикрообъемах, которая, как показано выше, приводит к возникновению усталостной трещины, может быть выявлена и по релаксации напряжений периодически нагружаемых деталей. Стали и сплавы, характеризующиеся пониженной подвижностью дефектов, должны лучше сопротивляться релаксации напряжений [19], которая проще всего выявляется по появлению остаточной деформации или, если говорить о пружинах, — по осадке в процессе испытания периодическими нагрузками. Учитывая особенности дислокационного строения сталей после ВТМО й повышенное сопротивление их малым пластическим деформациям, можно ожидать и увеличения релаксационной стойкости пружин из проволоки, подвергнутой ВТМО. [c.134]

Отжиг при относительно низких температурах приводит к трансформации зернограничной структуры, перестройке неравновесных границ в относительно равновесные благодаря аннигиляции неравновесных дефектов, что сопровождается релаксацией напряжений вдоль границ. Очевидно, что движение зернограничных дефектов в поле напряжений звуковой волны, их упругая релаксация приводят к дополнительной деформации и объясняют понижение эффективных упругих модулей. К сожалению, сейчас трудно конкретизировать природу этих зернограничных перестроек и необходимы дальнейшие экспериментальные и теоретические исследования этого эффекта. Отметим, что аналогичные результаты, указывающие на изменения модулей упругости в ИПД Си и Си нанокомпозитах, были получены также в работах [290, 291]. [c.174]

Одно или другое из только что упомянутых приспособлений в сосуде может отсутствовать или превалировать. Если нет отверстий в дне и нет сливного отверстия, разрушение материала может быть только хрупким. Если сливное отверстие настолько велико, что оно ликвидирует запас энергии, какова бы ни была скорость поступления, материал будет течь пластически, но разрушения не наступит. Если есть отверстия в дне, но нет сливного отверстия, материал будет обнаруживать ползучесть и хрупкое разрушение. Это — случай асфальта и бетона, которые, несмотря на их способность к ползучести, не могут деформироваться пластически и разрушаются только хрупко. Если дно без отверстий, но имеются отверстия на боковых стенках до некоторого уровня, то будет вязкая диссипация энергии, — это случай тела Шведова. Сосуд без дна (если бы существовала такая нелепость), через который может протекать бесконечное количество энергии с любой скоростью, есть модель ньютоновской жидкости (скорость релаксации которой бесконечна), способной, благодаря своей вязкости, рассеивать энергию с любой желаемой скоростью. Из рассмотрения модели (как выше, в параграфе 6), следовательно, снова приходим к заключению, что ньютоновская жидкость (скажем, вода) должна обладать возможностью выдерживать очень высокие, практически неограниченные касательные напряжения — заключение, с которым нельзя вполне согласиться. Этот результат указывает на некоторый дефект или на некоторое ограничение развиваемой теории. [c.227]

С ростом плотности дислокаций до значений, при которых их вза имодействие становится сравнимым с напряжением г , созданным внешним полем, поведение ансамбля дефектов становится коллективным, и принципиальную роль приобретают процессы релаксации напряжений. На качественном уровне они представляются в рамках реологической схемы вязко-упругого течения среды, развитой в п. 2.3. При этом зависимость б(г ) имеет корневой вид (1.10) (кривая 2). В общем случае реализуется немонотонное поведение, которое [c.259]

Действие сил зеркального отображения, которые весьма существенно влияют на характер перераспределения и релаксации дислокационной структуры в тонких металлических пленках толщиной порядка ста и более нанометров (именно это обстоятельство и является в настоящее время наиболее серьезным недостатком прямого физического метода исследования структурных дефектов в кристаллах). Кроме того, как показал теоретический анализ, при одинаковом уровне внешних напряжений по поперечному сечению кристалла в радиусе действия дислокационных сил отображения эффективное напряжение сдвига значительно выше, чем внутри кристалла. В связи с этим поверхностные источники генерируют значительно большее число дислокационных петель и на большее расстояние от источника по сравнению с объемными источниками аналогичных конфигурации и геометрии при одинаковом уровне внешних напряжений. Поскольку скорость движения дислокаций является функцией эффективного напряжения сдвига, то в приповерхностных слоях кристалла скорость движения дисйокацм может существенно превышать скорость их движения в объеме материала. [c.27]

Наконец, если при t = ty изменить полярность приложенного напряжения, то добавка потенциальной энергии иона в поле —Е изменит свой знак, т. е. положения 2 я 3 как бы поменяются местами. При этом в положении 3 (соответствующем 2 при поле Е) окажется количество ионов, значительно превышающее равновесную концентрацию их Л зст, и поэтому N3 будет убывать с течением времени. Это убывание характеризуется временем релаксации Тз- С другой стороны, концентрация дефектов в положении 2 будет возрастать с течением времени, i ачиная от малого начального значения Это возрастание характеризуется временем релаксации Xg. С учетом Тд < получим, что суммарная концентрация дефектов должна вначале убывать (регенерация), а затем, пройдя через минимум, вновь возрастать (рис. 4-6, в). [c.151]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...