Дефекты кристаллического строения металлов

Поверхностные дефекты кристаллического строения металлов будут рассмотрены ниже. [c.33]

Как видим, наблюдаемая техническая прочность иногда в сотни )аз меньше теоретической. Чем же объяснить такое явление лавными причинами того, что показатели технической прочности далеко не достигают соответствующих теоретических значений, являются наличие дефектов кристаллического строения металлов и сравнительная легкость развития пластической деформации. [c.31]

Холодная штамповка вызывает изменение свойств листовой стали. В результате холодной пластической деформации резко увеличивается плотность дефектов кристаллического строения, металл упрочняется, изменяется форма зерен металла и ориентирование кристаллографических осей, возникают остаточные напряжения, появляются полосы скольжения, активизируется процесс старения металла. [c.14]

Границы зерен являются участками, в которых диффузионные процессы облегчены ввиду наличия в этих местах дефектов кристаллического строения. Если растворимость диффундирующего вещества в металле мала, то часто наблюдается преимущественная диффузия по границам зерен. В случае значительной растворимости диффундирующего элемента в основном металле роль пограничных слоев повышенной растворимости уменьшается. В момент фазовых превращений диффузия протекает быстрее. [c.323]

При пластической деформации в металле образуются, перемещаются и взаимодействуют с другими дефектами кристаллического строения линейные несовершенства (дислокации). [c.81]

В процессе кристаллизации в твердом металле возникают дефекты кристаллического строения. Закономерность строения кристаллической решетки нарушается наличием несовершенств. Несовершенства кристаллического строения вызывают большие флуктуации внутренней энергии, влияют на прочность, пластичность, деформационную способность металлов, их коррозионную стойкость, склонность к хрупким разрушениям, на технологи--ческую прочность при сварке. [c.467]

Процесс сварки сопровождается интенсивным термодеформационным воздействием на металл. Высокие температуры нагрева, неравновесные условия кристаллизации шва, высоко- и низкотемпературная пластическая деформация, значительная химическая неоднородность металла шва оказывают большое влияние на образование и перераспределение дефектов кристаллического строения в шве и зоне термического влияния. [c.473]

Кинетика выделения фаз при распаде твердых растворов. Распад с выделением фаз происходит по механизму образования и роста зародышей в соответствии с общими закономерностями этого механизма. Помимо затрат выделившейся объемной свободной энергии на приращение поверхностной энергии и компенсацию энергии упругих деформаций, образование зародышей тормозится еще и необходимостью больших флуктуаций концентрации. Поэтому для начала распада требуются большие степени переохлаждения (пересыщения) и длительные выдержки при соответствующих температурах. В то же время при данных температурах должны заметно развиваться процессы диффузии растворенных компонентов. Общая скорость образования новой фазы в зависимости от степени переохлаждения описывается кривой с максимумом. Чем больше степень переохлаждения, тем меньшие размеры имеют устойчивые зародыши, способные к росту. В координатах температура — время процесс описывается С-образной кривой. В реальных металлах возникновение зародышей облегчается наличием дефектов кристаллического строения. [c.497]

Аморфный металл обладает рядом уникальных свойств из-за отсутствия границ зерен и дефектов кристаллического строения (например, дислокаций). Прочность их превосходит самые лучшие легированные стали ( 3000 [c.44]

Реальные металлы, которые используют в качестве конструкционных материалов, состоят из большого числа кристаллов неправильной формы Эти кристаллы называют зернами или кристаллитами, а строение - поли-кристаллическим или зернистым. Существующие технологии производства металлов не позволяют получить их идеальной чистоты, поэтому реальные металлы содержат примесные атомы. Любой металл, содержащий 99,9%, -химически чистый, 99,99%,- высокочистый, 99,999%.- сверхчистый Атомы любых примесей по своим размерам и по своему строению резко отличаются от атомов основного компонента, поэтому силовое поле внутри реального металла и его строение сильно отличаются от теоретического Дефекты кристаллического строения подразделяются по геометрическим признакам на поверхностные, точечные и линейные. [c.9]

Упрочнение металла при наклепе объясняется увеличением числа дефектов кристаллического строения (дислокаций, вакансий, междоузельных атомов), а также торможением дислокаций в связи с измельчением блоков и зерен, искажением кристаллической решетки В результате наклепа образуется текстура, обладающая значительной анизотропией свойств В некоторых случаях наклеп является единственным способом упрочнения металлов и сплавов, которые не упрочняются термической обработкой, например, чистые металлы, однофазные сплавы твердых растворов. [c.26]

Удельное электросопротивление металлов р существенным образом зависит от концентрации дефектов кристаллического строения. Хорошо известно, что на величину р влияют точечные дефекты и дислокации. Однако влияние границ зерен на величину электросопротивления поликристаллических материалов исследовано весьма слабо. Подобные результаты могут быть получены исследованием зависимостей величины электросопротивления р от среднего размера зерен d. В обычных поликристаллах с размером зерен в десятки и сотни микрометров эффект, связанный с границами зерен, мало существен в связи с невысокой протяженностью границ зерен в структуре. С другой стороны, в случае наноструктурных металлов размер зерен становится соизмеримым с величиной свободного пробега электронов проводимости. В связи с этим проблема электросопротивления наноструктурных металлов приобретает большой интерес как с физической, так и с практической точек зрения. [c.162]

На рис. 142, а показано влияние циклического нагружения на характер изменения структурного состояния материала под действием деформационного старения при 620° С. Особенностью данного температурного режима испытания является наличие двух максимумов на кривых изменения электросопротивления образцов после 1 3 5 10 и 15 циклов нагружения (кривые 2, 3, 4, 5 и 6 соответственно). Время достижения первого максимума в большей степени, чем второго, зависит от количества предшествующих циклов нагружения. Первый максимум наблюдается в интервале от 5 до 12 мин, второй — от 1 до 2 ч. Причиной появления ка экспериментальных кривых первого максимума могут быть образование метастабильных выделений, а также реакции между примесными атомами и дефектами кристаллического строения, образующимися в металле при циклической деформации, причем достаточно высокая температура испытания способствует быстрому протеканию этих реакций. [c.217]

Количество всевозможных дефектов в кристаллическом строении металла огромно. Так, в 1 см алюминия при 300 °С с содержанием [c.237]

Наиболее полное объяснение механизму упрочнения дает теория дислокаций. Все процессы, происходящие в металлах и сплавах, как и их свойства, неразрывно связаны с характером и плотностью дефектов кристаллической решетки. Под дефектами кристаллического строения понимают нарушения в периодичности расположения атомов в пространстве, не связанные с тепловыми колебаниями атомов и упругими деформациями. В зависимости от протяженности различают три вида дефектов точечные, к которым относятся вакансии и межузельные атомы одномерные (линейчатые), к которым относятся дислокации, и двухмерные (пространственные), к которым относятся границы блоков, двойников, зерен. [c.96]

Будем также помнить, что все внутренние напряжения в металле, создаваемые присутствующими там дефектами кристаллического строения, имеют электростатическую природу напряжения растяжения вызваны увеличением расстояния ион - электрон, взаимодействие между которыми обусловливает металлическую связь напряжения сжатия возникают из-за уменьшения радиуса их взаимодействия ниже номинального и из-за деформации электронных оболочек ионов. [c.31]

Как видно, наша интерпретация структуры металла вполне удовлетворяет и первому и второму определениям, причем в качестве связей, соединяющих или отделяющих элементы системы, выступают внутренние напряжения связи атомов, отличающиеся друг От друга на величину напряжений, создаваемых дефектами кристаллического строения. [c.32]

При дальнейшем увеличении степени деформации металл исчерпывает возможные механизмы пластической деформации, ресурс его пластичности вырабатывается, начинается процесс разрушения - зарождение, рост, размножение трещин, что приводит в конечном итоге к макроразрушению деформируемого металла. На рис. 1.4,ж видно, что плотность дефектов кристаллического строения достигла такой величины, что различить отдельные дефекты достаточно трудно. [c.39]

Анализ процессов структурообразования, выполненный нами ранее, полностью подтверждает принцип самоорганизации - по мере увеличения внешнего воздействия, например степени деформации, металл формирует структуру, которая создает такие внутренние напряжения, которые в каждый момент деформации способны оказать наиболее эффективное противодействие внешним силам при минимуме своей энергии, минимальном количестве дефектов кристаллического строения. При [c.63]

Примем во внимание, что в исходном недеформированном состоянии в металле присутствуют дефекты кристаллического строения, создающие поля внутренних напряжений примесные атомы, вакансии, дислокации, границы и другие. При выводе критерия образования новых границ мы отмечали, что по сути межзеренная или [c.78]

Зависимость сопротивления деформированию и разрушению от числа искажений в кристаллической решетке. Атомная решетка реального кристаллического тела имеет разнообразные искажения (дефекты), оказывающие влияние на его прочность. К таким дефектам кристаллического строения металлов и сплавов относятся вакансии, атомы примесей, дислокации, границы зерен и блоков мозаики и микродефекты структуры. Решающая роль в процессах пластической деформацтг тг разрушештя--ттртгадлежит ди юка- -циям. [c.9]

Рис. 77. Схема а.азнсимости сопротивления деформации от плотности дислокаций и других дефектов кристаллического строения металлов

При сварке аустенитными сварочными материалами поил лгается предрасположенность швов к образованию горячих грещин. Они могут возникать при неблагоприятном сочетании факторов, связанных с понижением деформационной способности металла шва вследствие наличия в струюуре легкоплавких эвтектик, дефектов кристаллического строения, выделения хрупких фаз, а также под действием внутренних и внешних напряжений. Методы повышения стойкости против горячих трещин обычно сводятся к уменьшению содержания элементов, способствующих их возникновению, снижению [c.81]

Характерные магнитные свойства этих материалов обусловлены мартенситным иревращекием, происходящим при закалке. Вследствие фазового наклепа металл после закалки обладает высокой плотность дефектов кристаллического строения, что резко снижает псдБИЖность магнитных доменов (гипотетические частицы-носители магнитного поля в металле), Позтону восприимчивость материалов к внешнему магнитному полю таюсе уменьшается. [c.77]

Диморфный металл обладает рядом уникальных свойств из-за отсугсг-вйя границ зерен и дефектов кристаллического строения (например, дислокаций). Прочность их превосходит самые лучшие легированные стали (-3000 МПа), Высокая твердость определяет их великолепную износостойкость. Правда пластичность аморфных металлов низка, но выше, чем у обычного стекла. Их можно, например, прокатывать при комнатной температуре. Другое важнейшее преимущество - их исключительно высокая коррозионная стойкость. Во многих весьма агрессивных средах (морской воде, кислотах) они вообще не корродируют. Аморфные сгшавы на основе ферромагнитных металлов (железа, никеля) также ферромагнитны, электросопротивление их гораздо выше, чем кристаллических (обычно в 2...3 раза). Получение аморфной структуры в принципе возможно для всех металлов. Наиболее легко аморфное состояние достигается в сплавах А1, РЬ, 5п, и др. Для получения метяплических стекол на базе N1, Со, Ре, Мл, Сг к ним добавляют неметаллы или полуметаллические элементы С, Р, 5), В, Аз, 5 и др. [c.17]

Исследование усталости монокристаллов ряда металлов показало, что большую часть их долговечности занимает процесс упрочнения и зарождения микротрещин [1]. Стадия упрочнения при усталостном нагружении связана с накоплением и перераспределением дефектов кристаллического строения, в частности дислокаций, т. е. с созданием характерной усталостной дислокационной структуры [1, 2 и др.]. С увеличением числа циклов наблюдается локализация микропластической деформации, приводящая к образованию и развитию очага усталости. По-видимому, это связано с тем, что в процессе усталостного нагружения, как и при однонаправленной деформации на стадии предразрушения, начинают проявляться коллективные свойства дислокаций ввиду их высокой концентрации в микрообъемах [3, 4]. Проявление коллективных мод микропластической деформации может сопровождаться возникновением локализованных в объеме упругих напряжений, сравнимых с теоретической прочностью материала [5]. Естественно, на этой стадии в участках локализации напряженш и деформаций могут возникать микротрещины. [c.163]

Структурный подход к описанию поведения металлов при их обработке на основе экспериментальных данных представляет собой их аппроксимацию при помощи простейших математических зависимостей. Использование методов и соотношений физики дефектов кристаллического строения дает возможность описания процессов, но эти методы и математический аппарат не позволяют учитывать все масштабные уровни структуры и их общий вклад в формирование свойств материалов. По мнению А.В. Мартынова наука на современном этапе дошла до пределов дискретизации и детерминиза-ции знаний почти во всех областях. Однако, как это часто бывает в таких случаях, от ее пристального внимания ускользают многие интегральные и вероятностные сущности [12]. [c.11]

В любой термодинамической системе внутренние напряжения, на первый взгляд, распределены случайным образом, стохастически. В металлах эти напряжения создаются дефектами кристаллического строения - вакансиями, дислокациями, границами и их совместными образованиями. Эти напряжения могут быть выявлены экспериментально, например, при взаимодействии поверхности металла с химическими реактивами или тонкой фольги с потоком ускоренных электронов. Результатом этого взаимодействия, происходящего с различной интенсивностью для субмикрообъемов, различно заряженных упругой энергией присутствующих там дефектов кристаллического строения, является избирательное травление или дифракция электронов. В итоге на поверхности металлографического шли- [c.28]

Таким образом, структура металла - это упорядоченное расположение субмикрообъемов металла или атомов (элементов системы), каждый из которых обладает своим запасом упругой энергии присутствующих там дефектов кристаллического строения. Следовательно, если дать численную характеристику упорядоченности этих напряжений, то это означает, что любой структуре можно поставить в соответствие ее численную характеристику. [c.29]

Конфигурационная энтропия, определяемая выражением (1.26), показывает отличие значения энтропии реальной системы от равновесного значения St в соответствии с выражением (1.11). Это отличие вызвано присутствием в металле внутренних напряжений (1.25), распределение которых в системе может быть описано функцией Да ). Напряжения, создаваемые дефектами кристаллического строения, определяют структуру металла, поэтому мы вправе ввести новый термин - структурная энтропия А5стр - и считать, что функция, задаваемая выражением [c.31]

Выводы. 1. Термодинамическая система может быть представлена совокупностью элементов, каждый из которых имеет свой заряд энергии. Такой подход может быть использован для анализа любых систем, в том числе для металлов, у которых различный заряд упругой энергии дефектов кристаллического строения приводит к различной интенсивности взаимодействия отдельных микрообъе- [c.44]

Если считать установленным, что при плавлении металла его структура исчезает, т. е. Д5стр—>0, то можно предположить, что при кристаллизации она возникает. При этом, согласно (2.11) и (2.12), внутренние напряжения, создаваемые структурными элементами, уравновешивают внешние (силу гравитации, атмосферное давление, поверхностное натяжение) при минимуме строительного материала - энергии дефектов кристаллического строения. Подобное утверждение помогает сформулировать принцип самоорганизации - образования структур в термодинамических системах система образует структуру, т.е. определенным образом располагает свои энер- гозаряженные элементы, чтобы при минимуме запасенной (диссипироеанной) энергии уравновесить внешние возмущения. Как только внешние условия изменяются, система образует новую структуру (новый тип структуры, новый порядок). При снятии внешних возмущений система сбрасывает структуру, стремясь опять же к минимуму энергии. Чем больше значение I А стр I, тем совершенней структура, тем дальше система от равновесного состояния. [c.63]

В главе I мы рассмотрели закономерности формирования структур при пластической деформации металлов и показали, что при некоторой плотности дислокаций и при некотором значении степени деформации е в металле возможно образование новых границ типа межзе-ренных, но имеющих деформационное происхождение (см. рис. 1.4, 1.5). Образование новой границы фактически определяет переход в новое структурное состояние, а сама граница деформационного происхождения является новым структурным элементом. Появление границы связано с преобразованием упругой энергии, накопленной в металле во время пластической деформации за счет генерации дефектов кристаллического строения, в поверхностную энергию новой границы. [c.69]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...