Механизмы деформации и дислокации металлов
Методическое пособие - Разное
Другие методички по предмету Разное
?го вещества характерна анизотропия свойств. Этим математическая теория пренебрегает. Связано это с тем что реальные металлы имеют поликристаллическую структуру. Внутри зерен имеется правильная кристаллическая структура, но ориентация зерен различна. Поэтому материалы можно считать изотропными. Зависит от вида обработки и деформации.
Текстура - преимущественное направление ориентации зерен (характерна для прессования и продольной прокатки).
Полосатость микроструктуры- границы зерен, вытягивающиеся в направлении деформации (характерна для прессования продольной прокатки). Это вызывает анизотропию.
ГЦК -структура.
Каждый атом окружают 12 соседних атомов, на расстоянии .Это координационное число решетки.
Существуют 2 вида пустот, в которые размещается более мелкие примеси:
1.октаэдрические- пустоты расположенные в центре куба.
2.тетроэдрические- пустоты расположены на гранях куба.
Если представить кристалл виде сфер ( R ), то в октаэдрические пустоты можно вписать окружности радиусом 0,211R а в тетроэдрические- 0,225R. И в каждой из этих плоскостей три наиболее плотно упакованных направления.
ОЦК-структура
Менее плотно упакованная структура 8 соседей на расстоянии и 6 следующих на расстоянии .
вида пустот:
1.тетраэдрическая ( радиус вписанной окружности R =0.291r)
2.октаэдрическая (радиус вписанной окружности R =0,154r)
ГПУ-структура
В случае если , то координационное число равно 12, и такая структура называется идеально плотно упакованной.
вида пустот:
1.октоэдрические (радиус вписанной окружности равно R=0,41r)
2.тетраэдрические(радиус вписанной окружности R= 0.225r)
Таким образом ГЦК и ГПУ- структуры родственные. Это видно из следующих рисунков.
Металлические силы сцепления
Трудно определить экспериментальным путем. Силы сцепления определяются косвенно, исследуя величины: температура плавления, температура сублимации( количество тепловой энергии для перевода твердого вещества в газообразное состояние), по определению сжимаемости ( изменение объёма вещества при повышения гидростатического давления на единицу).
Сжимаемость коэффициент термического расширения. Теплота сублимации и температура плавления характеризуется величину энергии, необходимую для разрушения межатомных связей.
Если сжимаемость мала, то силы связи велики. Объем кристалла определяет отношение силы сцепления и силы отталкивания. При малых силах сцепления кристалл занимает больше объема. В этом случае растет величина сжимаемости.
Первый экстремум середина или в до переходной металл(Nb,Мо);
четвертый период V, Cr- 2000 ; Fe- 1500;
пятый период Nb, Mo- 2500;
шестой период W- 3500;
Второй экстремум элементы подгруппы 4b Si- 1500; C(алмаз)- 5000
Эти данные характеризуют поведение веществ необходимых сопоставить с коэффициентом .
Чем больше (выше) сила сцепления, тем ниже коэффициент термического сцепления.
Сплавы
Обычно сплавы это твердые растворы или химические соединения. Растворимость их меняется в очень широких пределах( в зависимости от содержания серы и фосфора).По ГОСТ допустимо:
в стали-0,035%
в стали А- 0,025%
в металлургии выше 0,015%
Цинк в меди можно растворить 39%, при этом структура не изменяется. Это зависит от характера кристаллической решётки
Типы химических растворов(твердых):
1.Замещения(в меди атомы могут замещаться атомами никеля; соотношение элементов любое; назначение не ограниченный ряд твердых растворов.(компоненты имеют одинаковую структуру; размеры атомов близки).
Существуют промежуточные фазы, имеющие структуру отличную от трех основных структур. Если растворимость сильно ограничена(водород), то такие фазы называются интерметаллическими соединениями или валентными соединениями.(падает пластичность и металл охрупчивается).
2.Внедрения размеры атомов сильно отличаются. Атомы внедрения помещаются в пустоты( кислород, бор, углерод, азот)
Оба типа твердых растворов 1) и 2) могут быть как упорядоченные, так и не упорядоченными. Если растворы полностью упорядочены, то такие растворы называют сверхструктурой.
Дефекты структуры
Не совершенства трёх типов:
1.точечные: вакансии - точечные узлы решётки; межузельные смещенные атомы.
2.линейные: дислокации.
.поверхностные: деформационные упаковки; малоугловые границы.
Вакансии образуются в результате закалки, облучения ( в реакторах),пластическая деформация, легирование.
Дефекты упаковки (ГЦК) :
1.дефект упаковки типа вычитания: СВАСВАСВА
ВАСВ СВА
2.дефект упаковки типа внедрения: СВА (В) СВА
Лекция 3
Дислокации
Это наиболее важный дефект, так как поведением дислокаций объясняются многие свойства; механизмы, связанные с пластической деформацией; упрочнение при пластической деформации.
типа дислокации:
. краевая
. винтовая
Краевая дислокация
г - линия дислокации.
Точки пересечения линии дислокации с перпендикулярными плоскостями называются центрами дислокации. (после отжига кристаллы содержат дислокаций на см)
Появляется дополнительная плоскость, значительно разрушающая взаимное расположение атомов и создающая дополнительные напряжения (силовое поле). Чем ближе к центру силового поля, тем больше напряжения.
Дислокации можно сравнить с действием клина. Создаются