Диффузионная ползучесть и проскальзывание по границам зерен

Это уравнение, которое представляет собой сумму скоростей, определяемых уравнениями (12.16) и (12.17), вывели Рай и Эшби [279] на основании соображений о взаимодействии диффузионной ползучести и проскальзывания вдоль границ зерен. Из него можно видеть, что диффузия по границам зерен вносит в скорость ползучести тем больший вклад, чем больше величина отношения и чем меньше размер зерен. [c.176]

Диффузионная ползучесть, аккомодированная проскальзыванием по границам зерен, является основой сверхпластичности. При обсуждении механизмов сверхпластичности на передний план выступает тот факт, что в рассматриваемом случав деформация достигает очень больших значений, но зерна и после больших деформаций остаются равноосными. [c.197]

В поликристаллах при ползучести поры обычно довольно равномерно распределены по отдельным граням зерна, перпендикулярным оси растягивающего напряжения однако это распределение может сильно изменяться от одной грани к другой. Многие такие грани содержат, по-существу, одну пору, тогда как другие могут быть мелкопористыми. Это иллюстрирует рис. 15.7 [ 301]. Диффузионный рост пор не может быть ограничен, если в достаточной степени действуют некоторые из указанных на рисунке аккомодационных процессов дислокационное скольжение (дислокационная ползучесть), проскальзывания по границам зерен, диффузионная ползучесть или комбинации этих процессов. При благоприятных условиях эти процессы, главным образом дислокационная ползучесть и проскальзывания по границам зерен, могут стимулировать или вообще определять диффузионный рост пор. Эти возможности будут обсуждаться ниже. [c.243]

В процессе кавитационного разрушения поры могут расти диффузионно или в результате пластической деформации, а также только диффузионно, пока они малы, и за счет пластической деформации после достижения определенного размера (разд. 15.3.2.2). Кроме того, рост могут тормозить или облегчать различные факторы. Скорость пластического роста пор зависит от того, каким образом осуществляется пластическая деформация — в результате дислокационной ползучести или проскальзыванием по границам зерен. [c.280]

При очень малых напряжениях ( JG < 10 ) движение дислокаций или прекращается, или становится столь медленным, что им можно пренебречь. В этом случае ползучесть продолжается за счет диффузионных потоков атомов (или ионов), которые движутся в объеме металла или по границам зерен из сжатых областей кристаллической решетки в растянутые (рис. 1.13). Такие потоки приводят к деформации при условии проскальзывания по границам зерен [35, 42—44]. Модели, описывающие диффузионную ползучесть [42—44], предполагают, что скорость деформации определяется суммарной скоростью диффузии (зернограничной и решеточной). При введении эффективного коэффициента диффузии получают следующее выражение для скорости деформации [c.25]

Следовательно, проскальзывания по границам зерен связаны с некоторыми из рассмотренных процессов аккомодации. Подобно тому, как от проскальзываний не зависит диффузионная ползучесть, так от них в целом не зависит и дислокационная ползучесть (если при данных условиях она происходит). Представление о том, что зарождение (а иногда и рост) полостей на границах зерен прямо обусловлено проскальзыванием, в настоящее время является общепринятым (гл. 15). . [c.213]

В работах [299, 398] предполагалось, что проскальзывания по границам зерен аккомодируются диффузией вдоль включений рис. 15.4, в), которая может происходить как по границе матрица - частица, так и в объеме. Следовательно, проскальзывания аккомодируются диффузионной ползучестью. Это предположение подтверждается тем, что размер включений обычно меньше [c.235]

При пластической деформации металлов проскальзывание по границам обычно развивается совместно с ВДС. Имеется много моделей, в которых ЗГП рассматривают как результат различной деформации соседних зерен [89], как следствие движения вблизи границы индивидуальных РД [97] или дислокационного слоя. В этих случаях ЗГП требует интенсивной приграничной деформации. Однако часто проскальзывание связано со сдвигом только по границе зерен (истинное ЗГП) и может наблюдаться, например, в условиях и дислокационной, и диффузионной ползучести при отсутствии движения дислокаций в зернах. Поэтому проскальзывание можно подразделить на две разновидности — чистое ЗГП, не связанное с внутризеренным скольжением, и ЗГП, развиваемое одновременно с ВДС. [c.84]

По современным данным и представлениям о структуре границ зерен (гл, 14), испускание и поглощение вакансий границами зерен связано с движением граничных дислокаций. Вектор Бюргерса граничных дислокаций обычно имеет составляющую, которая лежит в плоскости границы, и составляющую, перпендикулярную ей. Граничные дислокации могут двигаться только в плоскости границы, обычно комбинируя консервативное и неконсервативное движение - скольжение и переползание. Неконсервативное движение граничных дислокаций связано с процессами испускания и поглощения вакансий, которые обусловливают диффузионную ползучесть. Консервативное движение этих дислокаций допускает проскальзывание по границам, [c.182]

Проскальзывания по границам зерен обычно рассматривают как неизбежный эффект диффузионной ползучести. Механизм лроскальзывания по границам зерен в связи с диффузионной ползучестью быЛ очень хорошо описан в работе [ 280] вопрос о том, могут ли проскальзывания независимо вносить свой вклад в деформацию ползучести (в условиях, при которых дислокационная ползучесть не происходит), широко обсуждался до недавнего времени. В некоторых работах (главным образом [281-283]) делались попытки ооосно-вать правильность представлений о том что проскальзывание может привести к не зависящему от диффузии вкладу в ползучесть. Однако в работах [279, 284 - 286] было показано, что при рассмотрении данного деформационного процесса логичнее приписать деформацию ползучести целиком либо проскальзыванию по границам зерен, лм о .диффузии. Деформация может происходить только тогда, когда проскальзывание и диффузия действуют одновременно, и, наоборот, она равна нулю, если один из процессов не име- [c.179]

Разрушение по границам элементов структуры — межзеренное или межъячеистое разрушение, при котором трещина идет по границам зерен или дислокационных ячеек. Различают хрупкое межзеренное разрушение, которому предшествует пластическая деформация-внутренних объемов зерен и пластичное межзеренное разрушение. Указанные типы межзеренного разрушения обычно относят к низкотемпературным типам разрушения. Кроме того, существуют высокотемпературное межзеренное разрушение и межзеренное разрушение при ползучести. Эти механизмы обусловлены высокотемпературным-проскальзыванием по границам зерен и диффузионным зарождением пор на границах. Они подробно изложены в обзорах Эшби с сотрудниками [404]. [c.201]

Основная неизвестная величина при анализе ползучести обычных иоликристаллических материалов, даже в случае одной и той же среды,— взаимодействие между транскристаллнтной, или дислокационной, ползучестью и такими ее формами, связанными с границами зерен, как проскальзывание по граница.м и диффузионная ползучесть. Такое взаимодействие, предполагающее наличие процессов взаимной аккомодации [170, 171], должно, конечно же, зависеть от размеров зерна. Неудивительно поэтому, что одним из основных наблюдений, связанных с коррозионной ползучестью и разрушением, является обусловленный размером зерна переход между поведением I и II типов. Для ясности обратимся вновь к табл. 5. В одном и том же сплаве по мере уменьшения размера зерна упрочнение поверхностей зерен может все в большей степени компенсироваться ослаблением выходящих на поверхность граней. При этом межкристаллитный тип ползучести (проскальзывание по границам зерен) становится доминирующим, т. е. зер-иогранпчные эффекты по-прежнему важны. Кроме того, как уже обсуждалось, окисление, или проникновение воздуха вдоль границ, может усилить скольжение по границам зерен за счет, например, уменьшения сил связи [29, 30, 35]. Первое предположение вполне разумно и подтверждается в случае однофазных систем [170]. [c.39]

Скорость дислокационной ползучести (по крайней мере, чистых металлов) в таком случае, по-видимому, от реомера зерна не зависит. Возрастание скорости установившейся ползучести с уменьшением среднего размера, меньшего 100 нм, можно обьяснить вкладом проскальзывания по границам зерен и, возможно, вкладом диффузионной ползучести. Как будет показано в гл. 14, вклад проскальзывания по границам зерен в деформацтситри ползучести обратно пропорционален среднему размеру зерен, а скорость диффузионной ползучести, как было сказано, обратно пропорциональна второй или третьей степени этого размера. Из приведенного объяснения следует, что вклад проскальзывания по границам зерен и вклад диффузионной ползучести при средних размерах зерен, больших 100 нм, в рассматриваемых условиях [ 109] пренебрежимо мал, по крайней мере, в случае меди. [c.64]

Как мы уже видели в гл 3 и 4, для сплавов, упрочненных частицами (в основном, композитов), характерны, с одной стороны, высокие и часто зависящие от температуры значения кажущейся энергии активации ползучести Qp, а с другой стороны, — большие величины параметра т чувствительности к напряжению скорости установившейся ползучести. Поэтому вряд ли могут быть сомнения в том, что скорость ползучести сплавов, упрочненных выпадающими частицами, и дисперсных композитов контролируется процессами, зависящими от диффузии при низких напряжениях, недостаточных для про-давливания дислокаций между частицами, дислокации преодолевают частицы переползанием, тогда как при достаточно высоких напряжениях частицы преодолеваются по механизму Орована (продавливание дислокаций между частицами). При определенных условиях могут доминировать проскальзывания по границам зерен или диффузионная ползучесть. Преодолевать частицы их перерезанием дислокации могут только при совершенно специфических условиях, а именно частицы не только должны быть когерентны с матрицей, но и должны иметь одинаковую с матрицей кристаллическую структуру, а параметр решетки частиц фазы должен лишь незначительно отличатьбя от параметра решетки матрицы. Эти условия следуют из правила постоянства вектора Бюргерса вдоль линии дислокации. [c.156]

Взаимодействие проскальзывания по границам зерен с диффузионной ползучестью изучалось несколькими авторами. Рай и Эшби [279] рассматривали идеализированный поликристалл, в котором ароскальзывания могут происходить в двух взаимно перпендикулярных системах границ, обозначенных на рис. 12.4 жирными линиями и цифрами 1 н 2, Лотоки вакансий, связанные с проскальзыванием, для обеих систем обозначены штриховыми линиями и стрелками. Форму границы системы (например, 1 можно описать рядом Фурье [c.177]

Теперь обратим внимание на второе условие ограниченного диффузионного роста пор, состоящее в том, что градицы зерен представляют собой совершенные источники вакансий. Вероятными источниками вакансий являются граничные дислокации [ 99]. Однако преобладает мнение, что скорость переползания этих дислокаций недостаточна для того, чтобы образование, вакансий удовлетворило потребности диффузионного роста пор. Ишида и Маклин [ 412] установили, что решеточные дислокации, достигшие границ зерен, представляют собой главные источники вакансий благодаря их последующему скользяще-переползающему движению в границе (рис. 15.8). В гл. 14 упоминалось, что часто наблюдаемая прямая пропорциональность между деформацией 6 , обусловленной деформацией зерен, и деформацией в, порождаемой проскальзыванием по границам зерен [337], указывает на то, что дислокации, вступающие в границы или перемещающиеся в непосредственной близости от них, определяют проскальзывание по границам зерен. Поэтому можно предположить, что те дислокации, которые перемещаются в плоскости границы, комбинируя скольжение и переползание [ прежде чем снова поки- нуть эту границу перед препятствием в ней (рис. 15.8) [301], как раз и являются такими первичными источниками вакансий для роста пор. Если это так, то скорость роста пор (как и скорость проскальзывания по границам зерен) будет пропорциональна общей скорости ползучести. "Несовершенство источников вакансий обязательно приведет к ограничению диффузионного роста пор. .S [c.244]

Прерывистый характер процесса ползучести при макросдвиге дает основание предполагать, что процесс макродвижения по границам зерен осуществляется вследствие двух процессов сдвига по островкам хорошего соответствия и самодиффузии, упорядочивающей области больших нарушений. Межзеренное проскальзывание можно наблюдать по рельефу на поверхности шлифа деформированного металла. По границам зерна образуются каемки, свидетельствующие о наличии выступов и впадин. Происходящее вертикальное смещение (перемещение зерна) по отношению к поверхности шлифа позволяет с помощью интерференционного микроскопа определять величину пластической деформации, вызванной межзеренным смещением. Результаты измерений (рис. 100) дают основание считать, что доля скольжения по границам зерен мала и составляет приблизительно 10% от полной деформации (егр/е л 0,1). Эта величина зависит от угла разориентации 0, температуры, скорости деформации, приложенного напряжения, величины зерна. Например, величина смещения, а следовательно, и erp/8j увеличивается с уменьшением величины зерна и возрастанием напряжения при данной температуре (рис. 101,а). С повышением температуры отношение 8rp/ej благодаря диффузионным процессам возрастает до 0,3 (рис. 101,6). Д, Мак Лин теоретически доказал, что вклад в общую деформацию от межзеренных смещений не может быть выше 33% от общей деформации. Только в том случае, если процесс деформирования сопровождается миграцией границ, доля зернограничной [c.173]

Большой запас аустенитности металла шва позволяет предотвратить образование малопластичных участков с мартенситной или карбидной структурой в корневых швах и слоях, примыкающих к перлитной стали в условиях неизбежного колебания долей их участия. Однако для этого варианта технологии будет характерна высокая склонность к возникновению горячих трещин в однофазном аустенитном металле шва, образующихся по границам зерен, сформированных в результате миграции (см. рис. 10.6, б). Для их предотвращения в швах со стабильно аустенит-ной структурой наплавленный металл легируют элементами, снижающими диффузионные процессы при высоких температурах, применяют электроды типа Х15Н25АМ6, содержащие 6 % Мо и 0,2. .. 0,3 % N. Они препятствуют развитию высокотемпературной ползучести и межзеренного проскальзывания в твердом металле при сварке, повышая при этом пластичность в температурном интервале хрупкости и тем самым предотвращают образование горячих трещин. Более сложный вариант технологии необходим при сварке жестких узлов из аустенитной и среднеуглеродистой стали мартенситного класса, когда в корневых слоях из-за увеличения до 0,5 доли участия основного металла возможно образование горячих трещин, а в верхних слоях - холодных трещин типа "отрыв" и "откол". В этом случае корневые слои выполняют электродами, содержащими до 60 % Ni и 15 % Мо. [c.397]

Рост пор при СПД, как и при ползучести, может осуществлять-ся двумя способами [89, 90] за счет диффузии вакансий и деформационным путем, например вследствие раскрытия зародышей пор в результате проскальзывания по границам. В первом случае поры должны быть округлой формы, во втором — с острыми углами. Характерное изменение формы и распределения пор с увеличением скорости деформации (см. рис. 8) — появление вытянутости, стро-чечность часто связывают с уменьшенном роли диффузии и увеличением роли деформационного роста пор [82]. Возможна и иная точка зрения. Как показано в работе [91], форма пор должна зависеть от соотношения скоростей диффузионных потоков по поверхности поры и по границам зерен. Если скорость зернограничных потоков будет ниже, чем по поверхности поры, она будет иметь равноосную форму если же скорость зернограничных потоков будет выше, чем по поверхности поры, — пора станет вытянутой. Поскольку скорость диффузии по границам при повышении е возрастает (см. 2.2.2), то этот фактор может стать определяющим в изменении формы пор при высоких скоростях деформации. [c.34]

Как будет показано в дальнейшем (гл. 12 и 14), для того, чтобы на границах зерен не образовывались полости , проскальзывание по их границам должно аккомодироваться деформацией зерен. Такая аккомодация может быть осуществлена либо дислокационной ползучестью при низких гомологических температурах и высоких напряжениях, либо диффузионной ползучестью при высоких гомологических температурах и низких напряжениях. Уже упомянутый анализ [76, 254] данных по ползучести композита А1-А12О3, а также деформационные карты этого композита подтверждают представление, что аккомодационным процессом является диффузионная ползучесть [274], [c.169]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...