Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 [ 8 ] 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57

Рис. 26. Поверхностные линии н полосы скольжения на разных стадиях пластической деформации:

а, в. г -медь (Ван Бюрен); б, 5 -алюминий (Кан)

4ecKof дефТмаиТ"""" РР формирующихся в процессе пласти-S™hT"""""" "Р"" -Р- --Хоун); г, а - сплавы на основе

Т Т TT

Рис. 28. Дислокационная модель образования полосы сброса (Мотт)

мер - Коттрелла и движение дислокаций в двух и более системах при достаточно значительной степени деформаций прямо доказывается методом дифракционной электронной микроскопии (см. рис. 27,6).

Итак,-1шсле-стадии-ОДИНОЧНОГО (легкого скольжения в монокристАлде начинаехся -СгаеЭуя- множественного скольжения -jsmKenne дислокаций в / двух-и-более- системах. По мере

• I.X дальнейшей деформации растет число встреч и пересечений дисло-

- - каций и соответственно число барь-

J J J еров, препятствующих их движению, т ттт Деформациястановится все более

неоднородной. На поверхности можно наблюдать неравномерно распределенные линии скольжения, вытянутые в разных направлениях. На-чщ1аетс я .формирование «полос» скольжения. Каждая из них представляет собой пачку линий скольжения, расстояние между которыми, по крайней мере, на порядок меньше, чем между полосами (см. рис. 26,в). Длина отдельных линий скольжения в полосах теперь примерно на два порядка меньше, чем при легком скольжении. Все это результат возросших трудностей выхода дислокаций на поверхность из-за «заклинивания» многих возможных плоскостей скольжения внутри образца различными барьерами.

На стадии множественного скольжения после значительной деформации дислокационная структура внутри образца резко усложняется (см. рис. 27,0, г). Плотность дисло-кацийувлйшваетея по сравнению с исходным состоянием на "4-Зпорядков, достигая ,10-102,.,см-. При такой плотности отдельные дислокации располагаются так близко одна к другой, что их трудно различить даже под электронным микроскопом. Поэтому мы имеем возможность оценить здесь только общий характер возникающей субструктуры. Две характерные для значительной низкотемпературной деформации структуры представлены на рис. 27, в, г; первая соответствует относительно равномерному, гомогенному распределению дислокаций по сечению образца, а вторая (более частый случай)-образованию ячеистой субструктуры, для которой характерно наличие областей (ячеек) с относительно низкой плотностью дислокаций, ограниченных размытыми стенками, внутри которых плотность дислокаций очень высока.

Отдельные ячейки имеют линейные размеры порядка микрометра--десятых долей микрометра и разориеитиро-ваны одна относительно другой иа малые углы (менее Г). Обычно с увеличением степени деформации ширина стенок ячеек уменьшается, дислокационная структура в стенках совершенствуется, а угол разориентировки возрастает. Но средний размер ячеек меняется слабо.

Как видно, иа стадии множественного скольжения простой связи между картинами линий скольжения на поверхности и дислокационной структурой внутри образца уже нет.

При дальнейшем увеличении степени деформации дислокационная картина качественно не меняется. Структура же на поверхности претерпевает еще некоторые изменения. В частности, наблюдается фрагментация полос скольжения (см. рис. 26,г), появление волнистых линий и их пересечение (см. рис. 26, д). Эти эффекты связывают с иитеисив-иым развитием поперечного скольжения винтовых дислокаций.

Многие дислокационные источники после такой значительной пластической деформации оказываются «запертыми» обратными полями упругих напряжений вокруг дислокационных скоплений, образовавшихся у различных барьеров. Для продолжения деформации дислокации должны либо прорывать, либо как-то обойти эти барьеры и продолжить свое движение; при этом возможно геиерироваиие новых дислокаций «отпирающимися» источниками. Если бы дислокации разрушали барьеры, то это сопровождалось бы удлинением линий скольжения на поверхности. Однако этого не происходит. Наоборот, наблюдается дальнейшее уменьшение их длины. Отсюда следует вывод, что дислокации обходят барьеры иа этой стадии деформации. В случае низкотемпературной деформации, которую мы рассматриваем, основной способ обойти барьеры - это поперечное скольжение винтовых дислокаций (для реализации второго принципиально возможного способа - переползания краевых дислокаций - требуются достаточно высокие температуры). Волнистые линии скольжения на поверхности и их пересечение, линии, соединяющие параллельные полосы (см. рис. 26, г, д),-все это прямые результаты поперечного скольжения винтовых дислокаций.

Механизм фрагментации полос скольжения в результате этого же процесса можно представить следующим образом. Дислокации, обошедшие барьеры, переходят в «свободные» плоскости и Скользят в них, пока ие выйдут на

поверхность. Естественно, что ие все заторможенные дислокации способны обойти барьеры и ие все плоскости, в которые оии могут перейти, свободны от других барьеров и позволят дислокациям дойти до поверхности. В результате происходит увеличение плотности линий скольжения внутри отдельных участков полос, в то время как другие остаются неизменными. Внешне это и проявляется как фрагментация полос скольжения (см. рис. 26,г).

Стадия миожественЕОГо cкoльжeнJLa-ПQCлeдняя стадия интенсивно развитого поперечногоскол у многих металлов сильно першаются, т. е. поперечное скольжение может иаблВДаться уже в начале множественного скольжения. Понятно, что во всех случаях иа стадии интенсивно развитого поперечного скольжения движение дислокаций идет в нескольких системах и, следовательно, здесь мы тоже имеем дело с множественным скольжением.

Как видно из схемы иа рис. 20, й, по мере деформации в кристалле происходит поворот плоскости (и направления) скольжения в сторону приближения к оси растяжения. После значительного удлинения (на десятки процентов) в кристалле возникает определенная текстура деформации. Сближение направления скольжения с осью растяжения имеет очень большое значение, так как приводит к изменению величины касательных напряжений в действующей системе скольжения и является одной из причин начала движения дислокаций в других системах.

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.

Вп£Оизвольио ориентированном г. ц. к. монокристалле стадия легкого скшттится или~вообще отсутствует, если с самого начала величина~касательных напряжений хотя бы в двух системах окажаетсяГпрймерно одинаковой. Такая ситуация возникает, если 1рент1Щ0вка кристалла соответствует стрроле алементарнрго стереографического треугольника или находится вблизи нее. Картина

множествеШбго"ольЯШШв ДО разрушения) качественно аналогична уже рассмотренной.

Пластичсдая деформация поящфисталщчщщх образцов металлов с глик решеткой имеет ряд важных особенностей, ио и в них основные элементы картины деформации, рассмотренные на примере монокристаллов, сохраняются. Поликристалл принципиальио отличается от моио-

кристалла наличием вего структу£е сетки высокоугловых гранвдГсли~преиебречь другими возЖужиыми различиями (концентрацией примесей, количеством макродефектов, субструктурой), то поликристалл можно рассматривать как совокупность произвольно ориещщованиых монокристал-лов (зерен),отдёЛенншГтздитГот другого высокоугловыми границами. При растяжении такого поликристалла внутри каждого зерна вдали от границ картина на начальных стадиях пластической деформации в первом приближении должна быть такой же, какой она была бы, если это зерно деформировать отдельно. Из-зазиой 1рлентации зереи деформация в них начинается неодно1&ременнот1 развивается неоднородно-

В первую очередь скольжение идет в благоприятно ориентированных ернад, внутри которых имеется система скольжения, где дей.с1в™т мдщшмальиые касательные напряжения. В этих зернах, если они имеЮт достаточно боль-и1ие~размеры, некоторое время может наблодатьря типичное лeгкoe cJcoльжeшe, сопровождощееся, в частности, появлением дл1ГНнБГх тонких линий на их поверхности. Однако макроскопическое удлинение образца за счет легкого скольжения практически невозможно. Благоприятно ориентированных зерен обычно относительно мало, и оии разобщены. Для того чтобы деформировался весь образец, необходимо участие в деформации большинства зерен, по крайней мере, какой-то их сплошной цепочки, простирающейся от одного конца образца до другого. Следовательно, нужно обеспечить передачу деформации от одних зереи, относительно благоприятно ориентированных, к другим, ориентированным относительно внешней силы менее благоприятно.

Дислокации внутри благоприятно ориентированных зерен иа начальных стадиях деформации скользят без серьезных помех на большие расстояния, и многие из них доходят до гращцзереи. Последние, как известно, являются

эю:зъЩ-М2Ц..Ш&1> которые тормозят-ся здесь, образуя скопления (рис. 29). Вокруг скоплений возйикактгбля упругих напряжений, которые действуют на границы и прилегающие к иим участки соседних зерен в дополнение к приложенным извне напряжениям. В этих условиях могут начать работать дислокационные источники (Af, рис. 29) в приграничных областях, несмотря на относительно неблагоприятную ориентировку систем скольжения генерируемых ими дислокаций. Так происходит эстафетная передача деформации в поликристалле.