Дисклинации. Определение

Как уже говорилось, исходный металл, не подвергавшийся еще никаким нагрузкам, содержит в себе начальную плотность дислокаций, которая возрастает при нагружении. На границе перехода металла из упругого в пластическое состояние достигается критическое значение плотности дислокаций, но сами дислокации в металле располагаются хаотически (рис. 70, а). Один из механизмов диссипации подводимой энергии - преобразование ее в энергию образования дислокаций. За счет этого каждая вновь возникающая одиночная дислокация запасает определенную порцию энергии Е (см. рис 69, а). Следующий механизм диссипации позволяет избавляться от части энергии, запасенной одиночными дислокациями, за счет их перемещения и объединения (см. рис. 69, б). Оба этих механизма действуют на всех масштабных уровнях. Но если в масштабе отдельных дислокаций они приводят к формированию дисклинаций (см. рис. 69, в), то в больших масштабах в действие вступают коллективные эффекты. Они позволяют целым коллективам дислокаций действовать как единое целое и формировать более крупные и сложные структуры. [c.109]

До определенного момента дисклинации имеют возможность перемещаться лишь параллельно самим себе (трансляционный характер перемещения). Это обусловлено относительно низкой плотностью дислокаций, которая недостаточна, чтобы обеспечить возможность какого-либо еще вида движения внутри металла, ведь дислокации делают структуру металла более разряженной и внутренне напряженной. Металл становится более текучим и по ряду свойств приближается к жидкому состоянию. Некоторые авторы предлагают рассматривать пластически деформированное состояние металла как особое сильно возбужденное состояние кристалла, к которому принципиально неприменима теория возмущений идеального кристалла. [c.109]

Данное в 37 определение индекса Франка было существенно связано с предположением о плоском характере деформации в дисклинации и однородностью вдоль ее длины. Покажем теперь, каким образом это понятие может быть введено в общем случае произвольных криволинейных дисклинаций в нематической среде. [c.205]

Исследования в области механики контактных взаимодействий, химических и диссипативных процессов в поверхностных и приповерхностных слоях трущихся материалов показывают, что материал в указанных зонах в процессе трения резко изменяет свое физическое состояние, меняя механизм контактного взаимодействия. Происходят существенные изменения в суб- и микроструктуре приповерхностных микрообъемов. Изучение кинетики структурных, фазовых и диффузионных превращений, прочностных и деформационных свойств активных микрообъемов поверхности, элементарных актов деформации и разрушения, поиск численных критериев оптимального структурного состояния, оценок качества поверхности должны быть фундаментальной основой в поисках материалов и сред износостойких сопряжений. В настоящее время исследованы закономерности распределения пластической деформации по глубине поверхностных слоев металлических материалов, кинетика формирования вторичной структуры, процессы упрочнения, разупрочнения, рекристаллизации, фазовые переходы, которые, в свою очередь, зависят от внешних механических воздействий, состава, свойств трущихся материалов и окружающей среды. Важное значение в физике поверхностной прочности имеет определение связи интенсивности поверхностного разрушения при трении и величины развивающейся пластической деформации. Сложность указанной проблемы заключается в двойственности природы носителей пластической деформации. Дислокации, дисклинации и другие дефекты структуры являются концентраторами напряжений, очагами микроразрушения. В то же время движение дефектов (релаксационная микропластичность) приводит к снижению уровня напряжений концентратора, следовательно, замедляет процесс разрушения. Условия деформации при трении поверхностных слоев будут определять преобладание одного из указанных механизмов, от которого будет зависеть интенсивность поверхностного разрушения. Межатомный масштаб связан с характерным сдвигом, производимым элементарными носителями пластической деформации (дислокациями). В легированных металлических системах величина межатомного расстоя- [c.195]

Рассмотрим определение вектора поворота и вектора Бюргерса в теории дисклинаций. Поскольку первый определен неоднозначно, при интегрировании по замкнутому контуру выражения [c.109]

Таким образом, основные геометрические соотношения для кристаллов, испытывающих произвольные повороты и смещения, легко записать па языке теории дефектов. Для этого кроме обычных для механики сплошной среды уравнений необходимо ввести определения дисклинаций и дислокаций в форме (14). В предельном варианте, т. е. при стесненных поворотах, связанных лишь с градиентами перемещений (со = Q), все полученные уравнения приводятся к ранее известному виду. [c.117]

Хотя формула (26) не очевидна (ее следует рассматривать лишь как определение для приращения пластической мотор-дисторсии, вызванной движением дефектов), ее структура оправдывается тем обстоятельством, что в средах, содержащих только дислокации или только дислокации и дисклинации, выражение (26) совпадает с общеизвестными соотношениями. [c.120]

Важную роль в инициации полос переориентации играют не только свободные поверхности кристалла, но и внутренние границы раздела. Даже при однородном нагружении вблизи границ зерен, поверхностей раздела фаз возникают неоднородности упругих полей, что способствует зарождению дисклинаций и ротационной деформации. Кроме того, дисклинационные диполи испытывают силы отталкивания (в определенном интервале взаимных ориентаций) от границ скольже- [c.125]

Это условие является требованием наличия в области перед диполе.м определенного количества краевых дислокаций, переходящих затем в плоскости залегания частичных дисклинаций. Другое ограничение на входящие в (4.21) величины получаем, рассматривая стабильность в поле внутренних напряжений дислокационных границ, образующихся при прохождении ДЧД. Это требование в первом приближении можно заменить условием, при котором расстояние между дислокациями в стенке меньше среднего расстояния между дислокациями 1/ Ур [c.127]

Наличие в кристалле дислокаций и дисклинаций приводит к искажению отражающих плоскостей кристаллической решетки, в которой возникают отклонения от идеальной плоскости. В случае качественного, полуфеноменологического рассмотрения отражающие поверхности кристалла для каждого заданного направления рассеянных рентгеновских лучей можно характеризовать множеством нормалей, расположенных с определенной плотностью в некоторой области углов вблизи направления правильного брэгговского отражения. [c.260]

Приведенные выше соотношения выписаны для континуума дефектов (дислокаций и дисклинаций), когда их количество в объеме усреднения настолько велико, что допускает аналитическое отражение в регулярных функциях. Однако те же определения сохранят свою силу, если соответствующие уравнения отнести к изолированным линейным дефектам с помощью аппарата обобщенных б-функций. Действительно, если разрыв поля смещений на поверхности 5 (см. рис. 9.1) есть В), пластическая дисторсия, порождаемая этим разрывом, составит [c.282]

Важно подчеркнуть, что в силу определения (9.24) дисклинации и дислокации следует рассматривать только как совместный дефект. Его вектор Бюргерса зависит от выбора начала отсчета Хд и всегда может быть равен нулю за счет трансляции Лх , удовлетворяющей равенству [c.283]

Здесь не учитывается то, что движущиеся дисклинации способны генерировать дислокации, которые сами могут перемещаться, порождая дополнительную деформацию [1]. В принципе, не исключен и такой вариант, когда дисклинационная и дислокационная составляющие дефекта перемещаются с разной скоростью. Наконец, учитывая, что плотность дефектов, определенная через (9.13), (9.14), задана в терминах среднего и определена для объема усреднения, содержащего много дискретных дефектов, имеется возможность рассмотрения проблемы методом статистического перебора всех переменных, в том числе и скоростей. Этот специальный вопрос подробно рассмотрен в (31. [c.284]

Приведенные иллюстрации убеждают в том, что характерные механические эффекты, которые можно интерпретировать в терминах дислокаций и дисклинаций, порождаются не обязательно пластической деформацией. И другие неоднородные поля, например магнитного, электрического, теплового, фазового происхождения [3, 13], способны индуцировать напряженное состояние, характер которого определяется структурой тензора несовместности в (9.17). Естественно, что влияние таких полей на механическое поведение реальных кристаллов сходное, независимо от конкретной причины, приводящей к генерации и 0, . В реальных кристаллах могут одновременно действовать все названные выше причины. Например, нагружение кристалла при определенных обстоятельствах вызовет и упругопластическую деформацию, и изменение фазового состава [13], и эффекты электрической или магнитной природы, и неоднородные тепловыделения и т. д. со всеми вытекающими последствиями. [c.289]

Дадим определение плотности дисклинации без обоснований, поскольку для этого необходимо привлекать понятие внешних дифференциальных форм, что будет сделано в следующей работе. Обычное же обоснование слишком громоздко, к тому же в дальнейшем дисклинации нам не потребуются. Величина [c.32]

Равновесному состоянию нематической среды при заданных граничных условиях не обязательно соответствует всюду непрерывное распределение п (г), в котором вектор п имел бы в каждой точке вполне определенное направление. В механике нематиков необходимо рассматривать также и деформации с полями п (г), содержащими особые точки или особые линии, в которых направление п оказывается неопределенным. Линейные особенности называют дисклинациями. [c.195]

Полученное в тексте и в аадаче 1 утверждение, что свободная энергия деформации в дисклинациях с п = превышае энергию несингулярного осесимметричного решения означает лишь, что эти дисклинации могли бы быть в лучшем случае метаетабильными. Теперь мы видим, что раднальная дисклинация вообще неусгойчива, а циркулярная устойчива (относительно возмущений указанного вида) при соблюдении определенных соотношений между модулями. [c.204]

Переходя к определению дисклинаций, уже нельзя утверждать, что полная дисторсия равна сумме упругой и пластической, поскольку пластическая дисторсия пе определена. Если бы суш ест-вовала, то пластический изгиб — кручение равнялся бы градиенту пластического поворота, следовательно, тензор плотности дисклинаций, определяемый как. [c.108]

Это означает введенные с помощью определения (14) дисклипации не должны обрываться в кристалле (V 0 = 0), а дислокации в среде с дисклинациями могут оканчиваться на дисклинациях (V>a==—0х/)- Выводы такого рода хорошо известны [61]. [c.117]

Поскольку плотность макродефектов (например, границ зерен) можно считать величиной известной и определенной в каждой точке макроконтинуума, попытаемся определить средние плотности микродефектов (дислокаций и дисклинаций) в теле зерна размера Z. Граничные условия поставим следуюш,им образом. [c.154]

Анализ соотношений показывает в обш ем случае необходимо учитывать дефекты различных тийов (дислокации и дисклинаций), но при определенных условиях деформации и в зависимости от структуры материала процесс деформирования поддается дислокационному описанию. Необходимо обратить внимание, речь идет об одном только структурном элементе. Но дислокационное описание, как видно, имеет ограниченное применение и только внутри структурного элемента (например, зерна). В общем случае невозможно построить чисто дислокационную или дисклинационную теорию. Поэтому имеет смысл говорить об общей теории дефектов. [c.158]

Исследование полной картины показывает [58], что в рамках калибровочной теории, отвечающей группе и(1), представляются возможными два типа цилиндрических солитонов. Первый из них является носителем сдвиговой компоненты поля, а упругие напряжения изменяются как естественно положить, что такое решение отвечает краевой дислокации. Солитон второго типа служит носителем компоненты поворота, где упругое поле изменяется как 1п г — очевидно, он представляет дисклинацию. В этой связи интересно отметить, что точечный дефект, кажущийся на первый взгляд наиболее простым, требует использования нетривиального аппарата, отвечающего неабелевой группе 8и(2). Благодаря некоммутативности преобразований этой группы материальное поле приобретает две компоненты, а в определении напряженности упругого поля (3.37) появляются слагаемые, нелинейные по потенциалу А . В результате точечный дефект представляется автолокализованным образованием — так называемым ежом Полякова, стабилизация которого имеет существенно нелинейную природу. [c.239]

Описанная выше эволюция структуры металла характерна для условий развитой пластической деформации и является предметом рассмотрения многих экспериментальных и теоретических работ. Фрагментация зерен и субзерен, формирование ячеистой структуры свидетельствуют о неоднородности пластической деформации, т. е. о невыполнимости модели Тейлора. В работах [5, 6 обоснована неустойчивость ламинарного течения, предполагаемого моделью Тейлора, и выдвинуто положение о том, что сдвиговая деформация должна протекать на нескольких структурных уровнях и носить вихревой характер. На ранних стадиях деформации, пока в зернах не исчерпана возможность трансляционного скольжения, зерна претерпевают развороты как целые. Далее вследствие накопления дислокаций и появления сдвиговой неустойчивости в скоплениях дислокаций формируется ячеистая структура, которая является результатом образования микровихрей в элементе объема, когда поворот элемента как целого затрудняется. В работе [7] показано, что на определенном этапе деформации средний размер ячеек, средняя толщина границ ячеек, плотность дислокаций в этих субграницах должны выходить на насыщение, т. е. развитие дислокационной структуры должно замедляться, поэтому интенсификацию пластической деформации на стадии локализованного течения нельзя объяснить простым количественным развитием ячеистой структуры. Для этого предлагается использовать модель ротационных мод пластичности, которая привлекалась в работе [4] для объяснения процессов деформации в поверхностных слоях металлов при трении. В данном случае вполне оправдано применение дислокационных представлений о природе пластической деформации, поскольку зарождение в дислокационном ансамбле частичных дисклинаций связано с усиливающейся микронеоднородностью пластического течения [7], а она неизбежно должна возникать из-за специфики нагружения в поверхностных слоях металлов при трении. [c.144]

Из (9.33) вытекает важное заключение о том, что дислокации ие пытывают силы только со стороны обычных напряжений о,- , а дисклинации — со стороны моментных напряжений Этот вывод, как и комментарии к (9.29)—(9.32), следует рассматривать в качестве обстоятельства принципиального характера. Поскольку появление наряду со смещениями еще и поворотов, а следовательно, деформаций и изгибов кручений не может быть поставлено под сомнение, то невозможно отрицать и неизбежность создания дисклинационных полей со всеми вытекающими последствиями. На первый взгляд, может показаться неочевидным наличие моментных напряжений в обычных кристаллах, а значит, и появление вследствие (9.3) сил, действующих на дисклинации. Отсутствие же последних снизило бы роль дисклинаций, так как сохранило бы за ними лишь статические, а не кинематические функции. Более того, согласно (9.32) в кристаллах без дисклинаций и без их источников Qi они не могут порождаться движущимися дислокациями. Однако в действительности реальная обстановка в кристалле, испытывающем деформацию, такова, что геометрическая перестройка среды и напряженного состояния ее обеспечивают как реализацию источников дисклинаций путем возникновения их через изгибы-кручения по соотношению (9.14), так и действие специфических источников, а также моментные напряжения. О последних можно говорить по той причине, что уже в самом определении континуума дефектов предполагается усреднение по достаточно большому объему кристалла, содержащему большое количество дефектов. Это усреднение означает такой выбор изображающей точки пространства, в которой силовые напряжения должны быть, конечно, усреднены. В то же время при более локальном подходе внутри этой точки напряженное состояние, вне всякого сомнения, неоднородно. Вследствие сказанного нельзя не учитывать градиенты напряжений, а значит, и моменты напряжений. В [9] показано, что среди составляющих этих моментов всегда удается выделить слагаемое, которое целесообразно интерпретировать как моментное напряжение [c.285]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...