Преодоление препятствий дислокации

Лидером-организатором структур в термически стабильных сплавах являются вакансии, проявляющие свои свойства в условиях высокотемпературной ползучести. Их влияние связано с тем, что в этих условиях на атомном уровне контролирует скорость процесса не активированное скольжение самих дислокаций, а их переползание, обусловленное притоком вакансий к экстраплоскости. На рис. 153 схематически показано нагромождение дислокаций у препятствия а) и их восхождение в направлении, перпендикулярном плоскости скольжения (б). После преодоления препятствия дислокация продолжает скольжение в новой плоскости. [c.256]

ПРЕОДОЛЕНИЕ ПРЕПЯТСТВИЙ ДИСЛОКАЦИИ [c.145]

После преодоления препятствия дислокация скользит на расстояние Д1 = 6 и сразу встречает новое препятствие. В этом случае можно говорить о ползучести, контролируемой скольжением ( 4.2) процессом, контролирующим ползучесть и производящим деформацию, здесь является само скольжение, а препятствиями служат барьеры Пайерлса. Различия между и to нет. Кинетика ползучести, очевидно, сильно зависит от структуры ядра дислокации, и ее можно рассматривать исходя из представлений об образовании и подвижности двойных изломов или о размытых ядрах. Этот случай реализуется при низких или умеренных температурах в о. ц. к, и г. п. у. металлах. При высоких температурах трение кристаллической решетки достаточно легко преодолевается при помощи теплового возбуждения, по- [c.111]

Существуют три основных способа прохождения различных препятствий дислокациями термически активируемое движение, силовое преодоление дальнодействующих упругих полей за счет внешних напряжений и прохождение препятствий путем создания концентраций напряжений [76]. При такой классификации к термически активируемому следует отнести и движение дислокаций с участием диффузионных процессов. [c.87]

В самом деле, предположим, что дислокация, перемещающаяся в плоскости скольжения под действием касательного напряжения т, встречает на своем пути неподвижное препятствие D. Таким препятствием может быть пересечение дислокации с другой дислокацией, атом примеси и другие дефекты. На рис. 1.39 показана схема преодоления препятствия при приближении к D дислокация АВ постепенно искривляется и образует петлю, огибающую препятствие за препятствием петля замыкается и снова становится прямолинейной А В ). [c.51]

Огибание дислокацией препятствия связано с увеличением ее-длины и резким усилением искажения решетки, требующим затраты дополнительной работы. Поэтому на участке преодоления дефекта дислокация испытывает значительно большее сопротивление перемещению, чем в неискаженных областях решетки. В этом и состоит сущность упрочнения кристалла при возникновении в нем дефектов. [c.51]

Объяснить это можно, основываясь на двух положениях. Во-первых, циклические напряжения вызывают колебание дислокаций, что увеличивает их подвижность в плоскости скольжения. Поэтому линия дислокаций, защемленная в какой-либо точке вдоль своего протяжения жестким препятствием, таким как выделенная фаза или частица окисла, может освободиться при действии циклического напряжения, поскольку в это время линия дислокаций принимает различные положения. Если, с другой стороны, дислокация не защемлена препятствием, колебательное движение может способствовать выгибанию линии дислокации и, таким образом, преодолению препятствий. [c.104]

Фиг. 235. Преодоление препятствий при перемещении дислокаций.

Модель микроструктуры сплава с металлическим типом межатомной связи, позволяющая реализовать иерархию механизмов диссипации энергии в соответствии со схемой рис. 145, представлена на рис. 146. Конструирование микроструктуры сплавов I уровня неравновесности связано прежде всего с введением препятствий для движения дислокаций и равномерным их распределением. Препятствия для движения дислокаций классифицируют по величине их прочности, связывая ее с энергией активации AF, необходимой для преодоления препятствия. Распределение препятствий и их плотность влияют на параметр х, описываемый выражением [c.242]

Величины, участвующие в процессе термически активируемого преодоления препятствий, для наглядности удобно изображать на диаграмме сила — расстояние (рис. 3.6). По оси ординат отложена сила F, с которой приложенное напряжение действует на элемент дислокации длиной I [c.102]

Схема прохождения дислокации через препятствие показана на рис. 41. Предположим, что линейная дислокация АВ под действием касательных напряжений т перемещается в плоскости скольжения и на своем пути встречает препятствие D. В качестве такого препятствия могут быть пересечение с другой дислокацией, скопление инородных атомов, обособленные включения избыточной фазы и т. д. По мере приближения к препятствию D дислокация постепенно искривляется (рис. 41, а) и, наконец, образует петлю, огибающую препятствие за препятствием петля замыкается и снова становится прямолинейной. На электронной микрофотографии (рис. 41, б) показан описанный механизм преодоления препятствия. Такое движение дислокации сопровождается увеличением ее длины [c.62]

Статистический характер преодоления препятствий и роль флуктуационной поправки демонстрирует рис. 5.38. Очевидно, скольжение происходит в местах локально разряженных дислокаций на хвосте распределения %. С ростом напряжения длина скользящих дислокационных отрезков приближается к средней. Наблюдающаяся картина удовлетворяет критерию Кокса [204] для пластической деформации подвижными должны быть более 1/3 дислокационных отрезков. Таким образом, формулу (5.12) следует утоЧ- [c.177]

Приложения описанной схемы тесно связаны с необходимостью тщательного анализа температурной зависимости упрочняющих факторов и спектров их активационных энергий. Вычисление локальных напряжений преодоления препятствий требует, подобно тому как это сделано в работах [113, 229, 232], привлечения конкретных моделей взаимодействия дислокаций с препятствиями. Но и качественное рассмотрение может привести к ряду интересных выводов [ИЗ, 119, 131,135]. [c.209]

Предел текучести — это фактически напряжение, которое необходимо приложить, чтобы скорость пластической деформации стала соизмеримой со скоростью машинного деформирования и могла быть достигнута некоторая определенная величина макродеформации (например, для предела текучести — 0,2 %). Другими словами, внешнее напряжение должно быть поднято до уровня, который обеспечивает при заданных условиях деформации (температура и скорость испытания) необходимые плотность дислокаций и скорость их движения в материале с конкретной структурой. Причем скорость дислокаций, вернее, их средняя скорость, является основным параметром, поскольку плотность дислокаций не может изменяться произвольно, так как она ограничена деформационным упрочнением. Поскольку усреднение скорости дислокаций проводится на достаточно больших отрезках, то оно учитывает преодоление множества различных препятствий, размеры которых колеблются от долей межатомных расстояний до размера зерна. Более того, можно сказать, что эти препятствия фактически запрограммированы при выборе состава сплава, его термической и термомеханической обработок. [c.87]

Типичный вид поверхности разрушения сколом представлен на рис. 5.1, а (см. вклейку). Характерной особенностью скола служит ступенька, являющаяся результатом объединения трещин скола, лежащих на разных уровнях в кристалле. Образование нескольких трещин скола возможно при преодолении трещиной препятствий границ кручения зерен (рис. 5.1, б), винтовых дислокаций, частиц второй фазы, двойников, а также в результате скола по другим плоскостям [385]. На краевых дислокациях и границах наклона не зарождаются новые трещины трещина лишь изменяет свой наклон. [c.190]

Так как с ростом степени пластического деформирования число дислокаций в кристалле увеличивается, то увеличивается и число препятствий, возникающих в местах пересечения дислокаций. Поэтому рост степени деформации сопровождается упрочнением кристалла. Подобное же действие оказывают и атомы примеси вызывая местные искажения решетки, они затрудняют перемещение дислокаций и тем самым увеличивают сопротивление кристалла сдвигу. Особенно сильное тормозящее действие оказывают границы блоков, границы зерен и обособленные включения, содержащиеся в решетке. Они резко увеличивают сопротивление перемещению дислокаций и для своего преодоления требуют более высоких напряжений. [c.52]

Зарождение микротрещин и их рост трактуются с позиций дислокационного механизма. Изменение характеристик деформации и разрушения металлов при понижении температуры объясняется температурной зависимостью напряжения, необходимого для преодоления дислокациями препятствий (примесных атомов, границ зерен, вакансий и т. д.). [c.23]

С течением времени при повышенной температуре становится существенным процесс выхода дислокаций из скоплений вследствие переползания в параллельные плоскости скольжения (см. 2.5). В кристаллах металлов благодаря наличию пересекаюш,ихся плоскостей скольжения есть и другой путь выхода дислокаций из скоплений и преодоления препятствий. Дислокации в скоплении расщепляются (диссоциируют) и переходят в смежные плоскости скольжения, таким образом покидая скопления и обходя препятствия (рис. 2.24). [c.95]

Начальный участок кривой e t) при напряжениях и температурах, соответствующих преобладающей роли процессов термоактивируемого преодоления препятствий на пути движения дислокации, связан с изменением плотности подвижных дислокаций Lh Скорость изменения пропорциональна общему числу закрепленных дислокаций Ls и вероятности появления флук- туации энергии f/(T), достаточной для отрыва дислокации от точки закрепления. Учитывая вероятность обратного перехода — закрепления дислокаций — с энергией активации U (т), получаем [c.37]

Б. М. Струниным [31] проведен вероятностный анализ конфигурации дислокации, скользящей по плоскости со случайно расположенными точечными препятствиями, с учетом проявления специфического механизма преодоления препятствий — последовательного отрыва дислокаций, обнаруженного в модели Формена и Мей-кина. Он заключается в увеличении отрыва дислокации от фиксированного препятствия при преодолении соседних препятствий за счет уменьшения их угла огибания (рис. 14, б). В рамках принятой модели рассмотрено влияние конфигурационной статистики на термоактивируемое преодоление препятствий и получено выражение, определяющее среднюю скорость дислокации в зависимости от внешнего напряжения, температуры, концентрации и типа точечных препятствий. [c.70]

Из приведенной на рис. 28 температурной зависимости предела текучести низкоуглеродистой стали в исходном и облученном состояниях видно, что облучение не вызывает заметного изменения т при Т ниже комнатной. Однако радиационное упрочнение термически активируется при температурах выше комнатной, и изменение предела текучести при этом удовлетворяет теории Фляйшера. Расчетная величина энергии активации этого процесса равна 1,3 эВ, что соответствует преодолению движущимися дислокациями препятствий типа дислокационных петель диаметром меньше 10 А. В работах ]54, 71] определялись зависимости активационного объема ферритных сталей и железа в исходном состоянии и после облучения. Экспериментальные данные для необлученных образцов хорошо соответствуют теоретическим расчетам, согласно которым пластическая деформация железа и сталей при температурах ниже комнатной контролируется механизмом Пайерлса. Для оЗлученных образцов величина активационного объема при всех температурах испытания выше, чем для необлученных, и отличается от теоретической кривой [c.87]

Влияние вакансий на свойства при высоких темцературах прежде всего связано с той ролью, какую они играют в диффузионных процессах (см. гл. П1). Отметим здесь, что вакансии могут облегчать преодоление препятствий при движении дислокаций в плоскости скольжения. При этом уменьшается сопротивление ползучести. Этот эффект проявляется при достаточно большой плотности вакансий. Вакансии играют значительную роль в разрушении металла в процессе ползучести. Разрушение при высокой температуре металлов, пластичных при комнатной температуре, часто происходит при небольшой пластической деформации. При этом в процессе деформации возникают и постепенно развиваются мельчайшие трещинки и полости. Высказывалось предположение, что такие поры образуются вследствие коагуляции вакансий, избыточную концентрацию которых вызывает пластическая деформация (подробнее см. гл. IX). [c.71]

Поперечное скольжение винтовых дислокаций может играть важную роль в преодолении препятствий. Термоактивируемый процесс слагается из следующих стадий [123] (рис. 4.1). [c.113]

Предположим, что дислокащи движутся в плоскости скольжения, содержащей точечные препятствия, В зависимости от мощности и плотности препятствий дислокация может Оыть практически полностью остановлена В этом случае дислокационные сегменты между препятствиями выгибаются в положительном направлении, вследствие чего возникает внутреннее обратное напряжение, равное приложенному. Если приложенное напряжение достаточно для того, чтобы дислокация преодолела препятствие (пересечением или механизмом Орована), то непосредственно после преодоления препятствия некоторые участки дислокационной линии выгибаются в обратном направлении. Внутреннее напряжение, связанное с обратным искривлением дислокационных сегментов, действует в прямом направлении (в направлении приложенного напряжения) и помогает приложенному напряжению. Авторы работы [60] не учитывали это напряжение и моделировали распределение внутреннего напряжения на основе предположения о том, что все дислокационные сегменты имеют такие положительные радиусы кривизны К, что существует функция распределения N R), которая описывает количество дислокационных сегментов единичной длины в единице объема, имеющих радиус кривизны Д. С точки зрения внутреннего напряжения N R)dR представляет собой количество дислокационных сегментов единичной длины, на которые действует внутреннее напряжение, препятствующее их движению и изменяющееся в пределах от т . до т,- -, где т. - внутреннее скалывающее напряжение. Общая плотность дислокаций равна [c.34]

К динамическим эффектам прежде всего относится инерционный прорыв целого ряда препятствий после срыва дислокационной полупетли с одного из них unzipping ). Другая группа динамических эффектов в дислокационном ансамбле относится к коллективным явлениям в дислокационной структуре. Простейшим из них является движение группы дислокаций в полосе скольжения. Неоднократно наблюдалось движение субграниц, дислокационных стенок. Здесь фактически происходит коллективное преодоление препятствий вследствие концентрации напряжения в вершине полосы. Имеет место ряд других коллективных эффектов. Наиболее подробная классификация их дана Владимировым, который интенсивно исследовал эту проблему [124, 131, 132]. [c.133]

К коллективным эффектам относятся также термоактивируемые процессы, при которых имеет место не только термоактивируемое преодоление препятствий отдельными дислокациями, что учитывается в теориях, оперирующих с пробной дислокацией, но и формирование новых барьеров, рассасывание старых и вообще различного типа перестройка дислокационной субструктуры. [c.133]

Как известно, пластическая деформация металлов при низких температурах осуществляется в результате размножения и перемещения дислокаций. При движении дислокации преодолевают различного рода препятствия. Дислокации прежде всего должны преодолеть потенциальные барьеры, связанные с периодическим расположением атомов в идеальной кристаллической решетке. Необходимые для этого напряжения называют напряжениями Пайерлса — Набарро или сопротивлением трения решетки. Помимо этого, дислокации на своем пути преодолевают различного рода препятствия, не свойственные идеальной решетке, такие как лес дислокаций, пороги винтовых дислокаций, барьеры Ломера — Коттрелла, выделения вторых фаз, искажения решетки, обусловленные растворенными атомами. Преодоление этих барьеров может осуществляться путем прорыва через них дислокаций, а также путем поперечного скольжения и нерепол-за шя дислокаций. Во всех случаях для этого необходимо затратить некоторую энергию Я(ст) (рис. 2). [c.10]

Отметим также еще один интересный вывод, который следует из рассмотрения критерия S при приложении его к монокристаллам произвольной ориентировки. В данном случае опасное скалывающее напряжение равно Тс = UT tg /s х, и, в соответствии с этим, опасное число дислокаций равно N albx) tg а ветвь критерия деформируемости принимает вид (olbrj) tg %. Поскольку температуре перехода Тс отвечает условие Sg = 1, находим, что для кристаллов с большими углами наклона плоскости базиса к оси образца локальное напряжение преодоления препятствий при температуре перехода, т. е. a а/Ь) tg %, должно быть меньше, чем для кристаллов с малыми углами %. В соответствии с (V.2) [c.210]

Дальнодействующие напряжения от дислокаций в плоскостях скольжения по Тейлору Скопление дислокаций в плоскостях скольжения по Мотту и Зегеру Продавливание дислокаций через лес и другие препятствия Перерезание дислокаций леса Перемещение ступенек за дислокациями, Рекомбинация дислокаций Преодоление полей внутренних напряжений, вызванных дислокациями леса без протекания реакций 0,16 0,7 0,32 0,16 0,16 >0,32 1 [232] [236] [239] [232] [240, 241] [244] [246] [c.101]

Два главных показателя конструктивной прочности — предел текучести, или сопротивление пластическому деформированию,, и вязкость разрушения, или трещиностойкость,— неоднозначно изменяются при различных упрочняющих обработках (механических,, термических, термомеханических) или варьировании химического состава сплава. Создание различных структурных препятствий движущимся дислокациям или увеличение легированности сплава повышают предел текучести, но одновременно снижают трещиностойкость. Иными словами, увеличение прочности, твердости и износостойкости металла сопровождается повышением вероятности хрупкого разрушения. Частичное преодоление этого противоречия возможно при конструировании композиционного материала (детали), сочетающего прочную, износостойкую, твердую поверхность нанесенного покрытия с пластичной, вязкой, трещиностойкой основой. [c.3]

Пластическое течение металлов и сплавов описывается различными моделями деформационного упрочнения 1) преодолением барьера Пайерлса—На-барро, характеризующим собственное сопротивление решетки движению дислокаций 2) преодолением в процессе деформации различного рода препятствий движению дислокаций (барьеров Ломера—Коттрелла или сидячих дислокаций и др.) 3) пересечением скользящих дислокаций с дислокациями леса и взаимодействием дислокаций с плоскими границами 4) поперечным скольжением винтовой составляющей дислокаций с переползанием краевой составляющей дислокации 5) зарождением (размножением) дислокаций. [c.7]

ДО различия диаметра препятствия понижение энергии активации за счет приложенного напряжения для всех типов препятствий одинаково, а время ожидания перед препятствиями первого типа наименьшее. При соответствующих напряжениях или температуре дислокация перескакивает в положение Ь, в котором ее прогиб и эффективное расстояние между стопорами определяются только препятствиями второго и третьего типов. В положении с прогиб дислокации и время ожидания их у препятствий определяются только препятствиями третьего типа. После их преодоления возникает конфигурация d, подобная конфигурации а. Теоретический анализ термически активируемого движения дислокаций при наличии препятствий неодинаковой величины также приводит к уравнению Аррениуса (3.12), в котором энергия активации при разных значениях температуры или напряжения определяется разными участками спектра размеров препятствий, а предэкспоненциональный множитель е,, зависит от температуры и напряжения. [c.70]

В работе С. И. Зайцева и Э. М. Надгорного [30] с помощью метода статистических испытаний моделируется термоактивируемое преодоление дислокациями препятствий при углах огибания. Показано, что температура влияет в основном лишь на время ожидания дислокации у препятствий. [c.70]

Температурная зависимость предела текучести облученных металлов. Для температурно-зависимого упрочнения Я и У являются в основном функциями эффективного напряжения, и каждый процесс термически активированной деформации имеет характерные параметры активации с особыми зависимостями от напряжения. Дорн [51] рассмотрел несколько моделей преодоления дислокациями препятствий, определяющих температурную зависимость напряжения течения металлов равномерное увеличение напряжения течения во всем температурном интервале, т. е. поступательный подъем кривой без изменения величины То, изменение температурного коэффициента напряжения течения (АаМТ) в области Т Т(, без изменения величины То, что наблюдается при повышении только плотности близкодействующих барьеров изменение или сохранение значения (Да/ДТ) при Т < То с повышением величины То при испытаниях образцов с различной скоростью или росте прочности близкодействующих барьеров. [c.86]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...