Пластическое растяжение образцов из монокристалла

Пластическое растяжение" образцов из монокристалла [c.338]

При обсуждении вопросов о различных видах разрушений (см. п. 79) было указано, что один и тот же материал может вести себя как хрупкий или как пластический материал в зависимости От внешних условий. Испытание на растяжение образца из монокристалла каменной соли дает хрупкое разрушение (раскалывание) по одной из главных кристаллографических плоскостей при испытании в комнатной температуре. Тот же образец при испытании в горячей воде деформируется пласти- [c.384]

После пластической деформации, например растяжения, на полированной поверхности образца, вырезанного из монокристалла, появляются так называемые полосы скольжения (фиг. 34), являющиеся следами плоскостей скольжения. [c.54]

Если из монокристалла вырезать множество случайно ориентированных в нем образцов и испытать их, то обнаружится, что такие физические свойства образцов, как предел пропорциональности, предел текучести, прочность при растяжении и вязкость, меняются в довольно широких пределах. Тщательное сопоставление значений этих физических свойств и ориентации образца в кристалле указывает на сильную зависимость свойств от ориентации образца. Особый интерес при исследовании скольжения представляет установление критерия, который позволял бы предсказывать начало пластической деформации образца, вырезанного из монокристалла. Этот критерий может быть установлен с учетом только что сказанного о зависимости физических свойств от ориентации образцов, вырезанных из монокристалла. [c.35]

Термоактивационный анализ кинетики микропластической деформации монокристаллов Si и Ge из опытов по релаксации напряжений. Определение термоактивационных параметров из опытов по релаксации напряжений проводилось по методике [465]. Если при растяжении или сжатии образца прекратить перемещение подвижного захвата, т.е. остановиться в некоторой точке диаграммы ео, Tq (рис. 78, 79), то можно наблюдать спад нагрузки на образце со временем. В момент времени t = О скалывающее напряжение на образце Tq превышает напряжение упрочнения Тд (внутреннее дальнодействующее напряжение, атермическая компонента). Поэтому следует ожидать продолжения пластической деформации образца, пока внешнее напряжение на нем не достигнет Гд. Дополнительная пластическая деформация образца е — ео приводит к снижению напряжения на нем за счет одновременного снятия упругой деформации динамометра. Так как упругое напряжение динамометра, которое передается на образец, снижается пропорционально пластической деформации образца 6 — бо, то скалывающее напряжение на образце и его дополнительная пластическая деформация связаны линейно [466] [c.141]

Рассмотрим теперь наиболее хорошо изученную картину пластической деформации скольжением при одноосном растяжении металлов в области температур ниже 0,2—0,25 Гпл, т. е. до начала интенсивного развития термического возврата в процессе деформации. Начнем с металлов, имеющих г. ц. к. решетку, причем в первую очередь проанализируем пластическую деформацию самого простого объекта — монокристалла, благоприятно ориентированного для одиночного скольжения, т. е. скольжения дислокаций в одной системе. Для этого изготовленный из монокристалла образец так сориентируем относительно направления растяжения, чтобы в одной из систем скольжения <110> W1 действовали максимальные касательные напряжения. Тогда на начальной стадии пластическая деформация скольжением будет осуществляться в основном движением дислокаций в одной системе. Эта стадия деформации называется стадией легкого скольжения. На поверхности образца в это время фиксируются тонкие, длинные линии скольжения (до 1 мм), параллельные друг другу (рис. 22,а) —следы выхода дислокаций, скользящих в одной [c.49]

Рассмотренные элементы механизма пластической деформации г. ц. к. монокристалла, благоприятно ориентированного для одиночного скольжения, так или иначе проявляются при растяжении любых других образцов из металлов с этой решеткой. [c.55]

Как видно из рис. 53, группировка дислокаций в ряды, делающая возможным изменение направления кристаллографических плоскостей во время пластической деформации в сторону приближения к направлению одноосного напряжения от внешней нагрузки, может играть важную роль, например в последней фазе испытания монокристаллов на растяжение. Причиной этого является возникновение изгибающих моментов на обоих закрепленных концах образца в результате скольжений в его средней части. [c.113]

Для того чтобы пояснить переход от хрупкого разрушения к пластическому для образца из монокристалла каменной соли, испы-тайного на растяжение, А. Ф. Иоффе ) предложил различать два рода растягивающих напряжений 1) растягивающее напряжение а ,. въ1зывающее хрупкое разрушение отрывом по одной из главных кристаллографических плоскостей, и 2) растягивающее напряжение соответствующее началу скольжения по одной из октаэдральных плоскостей кристалла ). На рис. 304 эти две величины представлены в функции температуры Ь образца. В опытах Иоффе сопротивление отрыву оставалось практически независимым от температуры. [c.385]

Располагая теперь некоторыми сведениями о свойствах монокристаллов, мы можем лучше понять и результаты испытаний поликристаллических образцов обычного типа. Юинг и Розен-хайн ) поставили весьма интересные опыты на растяжение образцов из полированного железа. Микроскопическое исследование поверхности металла обнаружило, что даже при сравнительно низких растягивающих нагрузках на поверхности некоторых зерен появляются полосы скольжения . Эти полосы свидетельствуют о том, что по определенным кристаллографическим плоскостям в этих зернах происходит скольжение. Поскольку упругие свойства в отдельном кристалле могут резко отличаться в разных направлениях и поскольку отдельные кристаллы размещаются в общей массе беспорядочно, постольку напряжения в растягиваемом поликристаллическом образце распределяются неравномерно, и скольжение может произойти в отдельных наиболее неблагоприятно ориентированных кристаллах прежде, чем среднее растягивающее напряжение достигнет значения предела текучести. Если такой образец разгрузить, то кристаллы, подвергшиеся скольжению, не смогут вернуться полностью к своей первоначальной форме, в результате чего в разгруженном образце останутся некоторые остаточные напряжения. Некоторое последействие в образце может быть приписано именно этим остаточным напряжениям. Пластическая деформация отдельных кристаллов содействует также потерям энергии при последовательных загружениях и разгрузках и увеличивает площадь гистерезисной петли, о которой шла речь на стр. 426. Если этот уже испытанный образец подвергнуть растяжению вторично, то зерна, в которых имело место скольжение, не будут пластически деформироваться, пока растягивающая нагрузка не достигнет значения, отмеченного при первом загружении. Лишь когда вторичная загрузка превысит это значение, вновь начнется скольжение. Если образец после предварительного растяжения подвергнуть сжатию, то сжимающие напряжения в сочетании с остаточными напряжениями (возникшими при предварительном растяжении) повлекут за собой текучесть в наиболее неблагоприятно ориентированных кристаллах, прежде чем среднее сжимающее напряжение достигнет того значения, при котором в первоначальном состоянии образца в нем возникают полосы скольжения. Поэтому цикл испытания на растяжение повышает предел упругости при растяжении, но при этом [c.436]

Если на поверхности металла течение облегчено, то следует ожидать, что чем тоньше образец, тем больше на его пластическом течении будет сказываться влияние поверхностного слоя. В самом деле, в работе 13171 установлено, что при сжатии, изгибе и кручении труб из низкоуглеродистой стали с уменьшением толщины стенки предел текучести снижается. Авторы этого исследования пришли к выводу, что поверхностный слой в низкоуглеродистой стали имеет предел текучести на 25 % меньше, чем основной металл при однородном распределении напряжений. В этом плане интересны также результаты работы 12821, где испытывали на растяжение образцы различной толщины (от 0,045 до 1,840 мм) из чистых поликристаллов алюминия, меди и железа. Предел текучести самых тонких образцов составлял всего 20 % величины, наблюдаемой цля толстых образцов. Это явление связывается с тем, что зерна на поверхности находятся в напряженном состоянии, отличном от такового для зерен внутри образца. Вместе с тем аналогичные результаты были получены и на монокристаллах. В работе 13] есть подробный обзор iio данной проблеме. Выводы, к которым пришел автор этой работы в результате анализа существующих экспериментальных данных, позволяют выделить три основных случая механические свойства поверхностного слоя выше, равны и ниже, чем у материала в середине образца. Выводы противоречивы. По-видимому, это связано с разнообразием исследованных материалов и методик. Тем не менее прямых механических методов измерения свойств поверхностного слоя материала предложено не было. Однако, как уже было отмечерю, для оценки предела выносливости и условий нераспространения коротких трещин важно знать свойства именно поверхностных слоев. [c.96]

Кроме рассмотренного случая вязкого разрушения, возможно образование изломов другой формы. Последняя определяется геометрией образца, характером его деформации и степенью пластичности. Например, монокристаллы, а также поликристаллы высокоуглеродистой стали и некоторых металлов с низкой пластичностью могут при низких температурах вязко разрушаться без образования шейки, давая плоскую поверхность разрушения после сдвиговой деформации вдоль сечения образца под углом 45° к оси растяжения. Наоборот, при растяжении цилиндрических образцов с высокой пластичностью, в частности сверхпластичных, относительное сужение близко к 100% и шейка превращается в точку (см. рис. 34,6). У аналогичных плоских образцов шейка вырождается в линию, (см. рис. 34, в), располагающуюся под углом - 45° к оси растяжения. Вообще при вязком разрушении растягиваемых плоских образцов из-за локализации пластической деформации в плоскостях действия максимальных касательных напряжений часто получается излом, характерный дляразруше- [c.80]

Чалмерс [132] исследовал образцы, состоящие из двух кристаллов, с целью изучения влияния границ зерен на особенности деформации поликристаллических образцов из технических металлов. Исследования проводились, например, на цилиндрических образцах из чистого олова, состоящих из двух кристаллов. Граница мелсду двумя зернами образца сначала располагалась вдоль продольной оси образца, выполненного в виде стержня, испытываемого при одноосном растяжении. Испытывались образцы с различной величиной угла между кристаллографическими плоскостями на границе раздела обоих зерен. Напряжение, вызывающее некотору о малую пластическую деформацию, возрастало приблизительно по линейному закону при увеличении угла между кристаллографическими плоскостями кристаллов. Напряжение для нулевого угла между плоскостял1И, най.денное путем экстраполяции, приблизительно совпадает со значением напряжения, найденным для монокристалла олова. При угле между кристаллографическими плоскостями, равном 90°, сопротивление образца пластической деформации повышалось приблизительно на 60%. [c.177]

Исследовали монокристалл никеля ориентировки [149] (единичное скольжение) в форме образца с прямоугольным поперечным сечением 5 X 10 м.м и длиной рабочей части 10 мм. Кристалл содержал некоторые границы еубзерен. Испытания на усталость проводили в условиях симметричного растяжения — сжатия с постоянной амплитудой пластической деформации при комнатной температуре и частоте около 0,1 Гц. Для наблюдения дислокационной структуры использован 150-киловольтный ТЭМ. Фольги ориентировки (121) были приготовлены из внутренних слоев образца (см. рис. 4). Поверхностная структура наблюдалась с помощью оптической микроскопии или растровой электронной микроскопии (РЭМ). [c.159]

Имеющиеся в титане системы скольжения неравноценны между собой на монокристаллах критическое напряжение сдвига по плоскости призмы равно 5 кгс/мм , а по плоскости базиса — 11 кгс/мм. В мелкозернистых поликристаллических образцах обе указанные характеристики повышаются, а различие между ними уменьшается. Тем не менее, различные плоскости скольжения, по-видимому, неодновременно активизируются при нагружении и исчерпываются по мере деформирования. В результате этого деформационное (физическое) упрочнение у титана меньше, чем уОЦК- и ГЦК-металлов, машр лная диаграмма растяжения имеет более пологий характер, а шейка разрывных образцов менее локализована. В крупнозернистых образцах, особенно когда диаметр образца соизмерим с размерами зерен, сопротивление малым пластическим деформациям ((Год существенно снижается. Из табл. 11 видно, что в весьма крупнозернистом (литом или перегретом) состоянии [c.43]

Явления разрушения в кристаллах тщательно изучали Е. Шмид и В. Боас 2). Согласно этим авторам, небольшие образцы монокристаллов каменной соли разрушаются в испытаниях на растяжение, как только нормальное растягивающее напряжение Б одной из плрскостей куба, близкой к плоскости, перпендикулярной направлению растяжения, достигает определенного значения сопротивления отрыву или сцеплению . Подобное условие может иметь место при очень низких температурах и в некоторых металлических монокристаллах. Кристаллы цинка с гексагональной решеткой разрушаются по данным Боаса и Шмида по плоскости основания после их небольшого предварительного пластического сдвига, если эти кристаллографические плоскости благоприятно ориентированы относительно направления растяжения ). Металлы же с кубической решеткой при нормальных температурах ведут себя более сложным образом вследствие того, что [c.207]

Надо заметить, что в эти годы началось также экспериментальное изучение пластичности и прочности металлических монокристаллов. Как известно, при охлаждении жидкого металла обычно получается тело с поликристаллической структурой. Выращивание металлического монокристалла — дело трудное, и, несмотря на многовековую историю металлургии, первые способы получения монокристаллов типичных металлов были открыты лишь в 1918—1920 гг. Зато это почти сразу было использовано для широкого изучения законов пластической деформации на кристаллографическом уровне . С. Элам, М. Поляни, Э. Шмид и другие физики-металловеды осуществили в двадцатых годах сотни опытов по растяжению и сдвигу монокристаллических образцов за пределами упругости при разной ориентации решетки образца относительно главных осей напряжения. В результате было установлено, что пластическая деформация монокристалла происходит в основном путем взаимной трансляции ( скольжения ) его частей, разделяемых системами одноименных кристаллографических плоскостей, что наименьшим сопротивлением скольжению обладают кристаллографические плоскости и направления с наиболее плотным размещением узлов решетки и ряд других простых по форме фактов, важнейшие из которых выражают так называемые законы Шмида (обзор этих фактов имеется в монографии Э. Шмида и В. Боаса Пластичность кристаллов , 1935 русский перевод М.— Л., 1938). [c.82]

В настоящее время можно получать отдельные монокристаллы столь большой величины, что из них можно изготовлять образцы для испытания на разрыв или сжатие и таким образом изучать процесс деформации одного кристалла. Наблюдения над растяжением однокристальных образцов показали, что пластическая деформация чаще всего лредставляет собою сдвиги или трансляцию тонких слоев металла (назьшаемых пачками или блоками частиц) друг относительно друга по плоскостям скольжения (фиг. 9,а). Усилие, необходимое для начала пластической деформации, тем меньше, чем ближе положение плоскостей скольжения к тем сечениям, в которых возникают наиболь- [c.35]

Детальное изучение скачкообразной деформации металлических монокристаллов, как одной из самых характерных форм проявления неоднородности пластического течения, представляет большой интерес для выяснения динамики сдвигооб-разования, природы пластической деформации в целом, а также закономерностей формирования незавершенных сдвигов (дислокационных скоплений) и других дефектов, возникающих в ходе пластического течения кристалла. Значительные возможности в этом направлении открывает исследование изменения электрического сопротивления образца при его растяжении. В частности, точная запись изменения сопротивления металлического монокристалла позволяет наблюдать микроструктуру деформационных скачков без искажений, вносимых в схему регистрации инер ионностью прибора, и измерить величину единичного скачка. Непрерывное измерение удлинения образца и прироста его сопротивления в процессе скачкообразной деформации интересно для объяснения механизма лавинного сдвигообразования с точки зрения дислокационных представлений. [c.66]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...