Влияние пластической деформации на прочность кристаллов

ВЛИЯНИЕ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ НА ПРОЧНОСТЬ КРИСТАЛЛОВ [c.31]

Первый опыт. Как известно, при обычных условиях испытания и любых температурах опыта в кристаллах до разрушения происходит пластическая деформация, хотя бы в виде единичных сдвигов. Казалось, что мы тем самым лишены возможности проверить наши взгляды и наглядно показать влияние пластической деформации на прочность. Однако мыслимы некоторые способы, позволяющие осуществить разрыв в условиях, значительно уменьшающих пластическую деформацию, а следовательно, и ее вредное влияние. Сюда относятся [c.64]

Мы думаем, что найденные закономерности и наибольшее понижающее прочность влияние наклонного надреза, плоскость которого совпадает с плоскостью скольжения (а = 45°), можно понять как результат облегчения вредного влияния пластической деформации, что достигается облегчением пластической деформации и стимулированием развития опасных искажений на поверхности кристалла за счет выхода сдвигов. [c.120]

Отмеченные особенности картины пластической деформации при динамическом нагружении обусловливают изменение деформационного упрочнения и отдельных характеристик прочности и пластичности по сравнению -СО статическими испытаниями. В гл. V влияние повышения скорости деформации приравнивалось к снижению температуры испытания. Это утверждение верно для диапазона скоростей, реализуемых при статических испытаниях. В области же высоких скоростей проявляется ряд новых эффектов. Наблюдается, в частности, существенное увеличение степени деформационного упрочнения на I стадии кривой деформации монокристаллов с г. ц. к. и г. к. решеткой. При динамическом нагружении резко увеличивается и степень упрочнения на П стадии, особенно при таких ориентировках кристалла, когда действует большое число систем скольжения. [c.205]

Подробные исследования предельных состояний деформации и прочности чистых металлов, основанные на испытаниях монокристаллов, убедительно показывают, что дефекты различных размеров и различного характера имеются во всем объеме кристаллов металла. В соответствии с их размерами и характером эти дефекты оказывают неодинаковое влияние на развитие пластических деформаций и разрушений путем отрыва. Без знания роли этих дефектов невозможно понимание природы основных механических свойств технических металлов. Ввиду этого необходимо постепенно разрабатывать новую теорию деформации и прочности металла, в которой теория макродеформаций будет основана на концепции среды, состоящей из движущих дислокаций и проникнутой сетью стойких точечных дефектов и границ с повышенным сопротивлением деформации. [c.139]

Таким образом, низкая прочность и существование хрупкого разрушения сухой каменной соли в интервале температур от 4 20 до —100° С обусловлены наличием ослабляющего действия поверхностных дефектов первичных, существующих до опыта на поверхности кристалла и раскрывающихся в процессе растяжения, и вторичных, возникающих в процессе растяжения за счет пластической деформации в местах сопряжения зон деформации с поверхностью кристалла. Мы полагаем, что высокая пластичность и прочность каменной соли в воде не есть результат изменения механических свойств кристалла из-за изменения окружающей среды, но есть результат устранения (растворения) вредного влияния искажений, как первичных, так и вторичных, возникающих в процессе растяжения. С устранением искажений, приводящих к разрыву, открывается возможность приложить к кристаллу большие напряжения, а как следствие этого реализовать на опыте больший участок диаграммы растяжения. Изменение пластичности с температурой (диаграммы растяжения) приводит к изменению характера действия воды. В области низких температур воздействие воды проявляется в небольшом повышении величины хрупкой прочности, обнаруженной в работе [5] в области комнатных тем- [c.40]

Попытки понять закономерности разрыва кристаллов были предприняты в работах Орована [3, 71, 72]. Мы не будем излагать подробно все его взгляды, так как они по существу мало отличаются от представлений Смекала, а остановимся лишь на интересных для нас соображениях о возможном влиянии пластической деформации на прочность кристаллов. Орован пришел к заключению [3], что трудности, возникающие с размера-ьш трещин при применении теории Гриффитса к кристаллам, можно устранить, если предпо.ложить, что рост первичной трещины может происходить за счет пластической деформации. При наличии такого механизма роста трещины влияние на прочность могут оказать дефекты меньших размеров. Он предложил следующую модель разрыва. Пусть АВ — поверхностная трещина в плоскости куба, расположенной перпендикулярно направлению растяжения (рис. 3). Пусть вдоль плоскости скольжения СВ от точки С начинается скольжение. Соскользнувшая ранее часть будет тянуть за собой другие части плоскости до тех пор, пока скольжение не дойдет до точки Р, которая находится вблизи трещинь1 этот момент материал, находящийся между Р н концом трещины, должен выдерживать напряжения, которые требуются для того, чтобы вызвать скольжение части РВ, лежащей ниже трещины. В противном случае произойдет разрыв вдоль РА и вдоль трещины. Так как скольжение происходит по ряду соседних плоскостей, то в бо.льшинстве случаев будет иметь место углубление трещины, которое или прямо приведет к разрыву при повторении подобного процесса, или косвенно через механизм Гриффитса, если будет достигнута критическая глубина трещины. [c.29]

Смекал не делает различия в механизме разрушения кристаллов и аморфных тел [69] и считает, что их разрушение происходит за счет первичных дефектов, распределенных по всему объему кристалла. Однако, известно, что существенное отличие кристаллов от аморфных тел заключается в том, что распределение неоднородностей в них не изотропно, а анизотропно. В кристалле существуют направления и плоскости, но которым преимущественно сосредоточиваются искажения, что определяется энергетическими условиями возникновения искажений. Смекал высказал также соображения, выдвигаемые нами (см. гл. 6), о вредном влиянии пластической деформации на прочность и пришел к ряду выводов, аналогичных нашим, но, но-впдимому, этому влиянию он придавал второстепенное значение, так как они не нашли развития в его работах. [c.28]

При обсуждении влияния пластической деформации на прочность необходимо тщательно учитывать обстановку опыта. В результате пластической деформации происходит изменение пластических свойств кристаллов, возникают нарушения в структуре и образуются внутренние напряжения. Все эти изменения будут определяться условиями, при которых производится пластическая деформация (температурой опыта, скоростью и видом деформации). Если мы теперь будем производить испытание предварительно накопленного кристалла в аналогичных условиях опыта или в измененных и хотим предугадать действие наклепа па прочность, то необходимо помршть, что искажения, созданные пластической деформацией в кристалле, могут при перемене условий опыта измениться за счет наличия восстановительных процессов. [c.96]

Так, разрывая кристалл, заключенный в твердую оболочку, мы блокируем сдвиги и не даем ему возможность изменить форму и тем самым идти процессу пластической деформации. У кристалла, испытываемого в этих условиях, должна быть повышенная прочность против значения, получаемого при обычных условиях испытания, когда пластическая деформация может свободно проходить. Равным образом, меняя при данной орпентации геометрическую форму испытываемого образца так, чтобы создаваемые сдвигами искажения лежали на участках кристал.ла, где отсутствуют растягивающие напряжения, можно также уменьшить вредное влияние пластической деформации н получить более высокие значения прочностп. [c.64]

Пример релаксации термических напряжений в жестко закрепленном стержне при его нагреве и выдержке в течение 10,7 мин и схема процесса развития деформаций приведены на рис. 39. Процесс циклического термического нагружения, при котором каждый цикл осуществляется с выДержкой при максимальной температуре, сопровождается процессом циклической ползучести, однако значительно более сложным, чем циклическая ползучесть при изотермическом нагружении. Наиболее существенно то, что в каждом цикле при охлаждении материал деформируется нагрузкой противоположного знака (в рассматриваемом случае — растяжением), которая вызывает пластическую деформацию. Если принять, что процессы развития деформаций ползучести при релаксации напряжений и постоянном напряжении — процессы одного типа, при которых большое значение имеет степень искажения решетки кристаллов, то влияние холодного наклепа, происходящего в каждом цикле термонагру-жения, должно быть значительным. Оно проявляется в уменьшении числа циклов до разрушения (см. тл. III) подобно тому, как при предварительном пластическом деформировании снижаются длительная статическая прочность (время до разрушения) и пластичность. В табл. 12 приведены значения этих характеристик, полученные при испытании сплава ХН77ТЮР по режиму, соответствующему техническим условиям на сплав /=750°С 0=350 МПа. Величина наклепа определялась степенью пластического деформирования образцов [c.103]

Таким образом, существенная пластическая деформация алмаза в области его стабильности наблюдается при температурах Т > 0,4 Т л), что соответствует интервалу пластической деформации ковалентных кристаллов. В этом случае за Тпл следует считать истинную температуру плавления углерода по р — Т диаграмме, равную 4000° К. В то же время при деформации вдавливанием индентеров [10] в области метастабильного состояния при оценке влияния температуры на механические свойства, следует использовать эффективную температуру плавления , равную температуре интенсивного протекания графитизации (около 2000° К). Поэтому уже при 1500° К оказывается возможной пластическая деформация под ин-дентером (при нагрузке Р = I кг) без хрупкого разрушения. Отметим, что при этом предполагается более высокая прочность алмаза, находящегося в области стабильности, по сравнению с метаста-бильным состоянием, поскольку подавлен процесс графитизации. [c.154]

Динамическую и статическую прочность усов сапфира при повышенных температурах впервые исследовал Бреннер. Он отметил две наиболее интересные особенности. Масштабная зависимость прочности при растяжении усов сапфира выше 1500° С отсутствует, а в интервале 1100—1400° С наблюдается резкое понижение предела прочности. Однако заметных следов пластической деформации не было обнаружено даже при 2000° С. Близкие результаты получены при изгибе усов сапфира при 700—1600° С. Однако в работе Солтиса была обнаружена пластичность усов сапфира ниже 900° С и даже при комнатной температуре. Наконец, недавние исследования [330] влияния ориентации, условий роста, примесей и Состояния поверхности на прочность нитевидных кристаллов сапфира при 350—1800° С привели к выводу о том, что данные Бреннера для зависимости прочности от температуры завышены. [c.358]

Закономерности адсорбционного понижения прочности бы.ли изложены И, А. Ребиндером в его докладе на VI Всесоюзном съезде физиков (1928). Эти явления наблюдаются не только на хрупких кристаллах, но и на весьма пластичных металлических монокристал.лах, где они могут выражаться в зависимости от механических условий нагружения (скорости деформации) или в повышении скорости пластического течения и нонижепия предела текучести, или в уменьшении прочности с возникновением хрупкого разрыва. Адсорбционное понижение прочности возникает и в поликристал-лических твердых телах и стек.лах, носит вполне обратимый, чисто адсорбционный характер и не связано с процессом растворения или химического (коррозионного) взаимодействия с окружающей средой. Оно вызвано понижением поверхностной энергии (работы образования) новых поверхностей, развивающи.хся в деформируемом твердо. теле по дефектам структуры в качестве зародышей под влиянием адсорбции из внешней среды. Адсорбционное понижение прочности имеет кинетическую природу, так как для его [c.21]

Развитие исследований по процессам деформации и разрушения в механическом и физическом аспектах способствует усовершенствованию расчета деталей конструкций на прочность и жесткость. Рассмотрение предельных состояний по критерию образования пластических деформаций, жесткости инициированию и развитию трещин позволило сблизить результаты расчетов с действительной несущей способностью конструктивных элементов и соответствующими опытными данными. Тем самым были углублены теоретические и экспериментальные основы инженерных расчетов на прочность и долговечность в связи с типом и режимом напряженного состояния. Дополнения физики твердого тела и физического металловедения способствовали объяснению макроскопическик закономерностей сопротивления деформациям и разрушению, влиянию на них времени тепловых и механических воздействий. При этом намечаются пути взаимодействия механики деформации и разрушения в констануальной трактовке с физическими представлениями о поведении кристаллов и кристаллических конгломератов. [c.517]

Такое расхождение теоретической и фактической прочности объясняется тем, что деформация происходит не путем одновременного смещения целых атомных плоскостей, а за счет постепенного перемещения дислокаций. Влияние дислокаций на процесс пластической деформации рассмотрим на примере краевых дисло-к.чций (рис. 26). Пластический сдвиг является следствием постепенного перемещения дислокаций в плоскости сдвига. Распространение сколья.ення по плоскости скольжения происходит последовательно. Каждый элементарный акт перемещения дислокации из положения PQ в положение P Q совершается путем разрыва лишь одной вертикальной атомной плоскости Р R по линии пересечения ее с плоскостью сдвига ЛГ—/И. Для перемещения дислокаций требуется значительно меньше усилие, чем для жесткого смещения одной части кристалла относительно другой в плоскости сдвига. При движении дислокации вдоль направления сдвига через весь кристалл происходит смещение верхней и нижней его частей на одно межатомное расстояние. В результате перемещения дислокация выходит на поверхность кристалла и исчезает. На поверхности остается ступенька скольжения. [c.59]

Так, Смекалом был выполнен ряд интересных исследований, посвященных главным образом изучению свойств прочности кристаллов галоидных солей щелочных металлов. Им и другими авторами было показано, что пластическая деформация ведет к разрыхлению решетки [23, 64], дана оценка перенапряжений на неоднородностях кристалла [65, 66], выяснено влияние примесей на свойства прочности галоидных солей [50—52], исследована температурная зависимость прочности [67, 68, 54], изучено влияние среды на прочность [54]. Смекал пытался также дать общие представления о причинах разрушения кристаллов, которые мы здесь кратко изложим. Он перенес на кристаллы целиком представления Гриффитса. Далее [22, 23] высказал предположение о том, что строение реальных криста.илов существенно отличается от идеальных. У реальных кристаллов имеются нарушения решетки, которые могут возникнуть по ряду причин в результате неправильности роста кристалла, наличия примесей и т. д. Существование в кристалле подобного рода нарушений может оказать заметное влияние на ряд его свойств и, в частности, на структурно-чувствительные свойства (например, на ионную проводимость, свойства прочности и т. д.). [c.28]

Врлводы о причинах разрыва кристаллов, полученные на основании нзучения эффекта Иоффе, в одной части подтверждают наши представления (дефекты, возникающие из-за пластической деформации приводят к разрыву), в другой — противоречат им (влияние на прочность оказывают также первичные дефекты). Выяснению механизма действия первичных дефектов посвящена следующая глава. [c.41]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...