Механизмы деформации и дислокации металлов

Методическое пособие - Разное

Другие методички по предмету Разное

области растяжения и сжатия.

Под действием напряжений дислокации могут перемещаться в области скольжения.

 

 

Дислокация имеет напряжению и величину.(вектор Бюргерса)

 

 

Рассмотрим два кристалла: 1- совершенный кристалл;2-кристалл, содержащий одну дислокацию.

Для 1 кристалл: обход по замкнутому пути вокруг кристалла;

Для 2 кристалла: аналогичный путь не будет замкнут, тогда не завершенная часть пути- вектор Бюргерса; путь обхода - контур Бюргерса.

Линейный дефект вокруг, которого контур Бюргерса не замкнут, называется дислокация.

Дислокация полностью определяется вектором Бюргерса и напряжение её оси.

Винтовая дислокация

 

Рассмотрим цилиндр. Разрежем стенку параллельно оси и сдвинем. Тогда плоскости перпендикулярно оси и параллельно плоскости превращаются в спираль

 

 

Поверхность скольжения - поверхность, задаваемая осью дислокаций и вектора Бюргерса. В частном случае плоскость скольжения при условии, что ось дислокации прямая линия.

 

Дислокация сдвига определяется положением: , где - плотность дислокации- число дислокаций в единицу объёма; - вектор Бюргерса; - средняя длина пробега дислокации;

Движение дислокации по плоскостям скольжения называется консервативным (нормальным). Неконсервативным движением дислокации- преползание, то есть перпендикулярно плоскости скольжения. Переползание- взаимодействие дислокаций с вакансиями.

 

 

Правило знаков

Выбираем положительное направление оси дислокации, положительное направление вектора Бюргерса против часовой стрелки. Если вектор Бюргерса замыкает контур Бюргерса, то бесконечная точка переходит в начальную.

Напряженное состояние дислокации

расстояние от начала координат до точки

поворот

Винтовая дислокация: нормальные напряжения; ; касательные напряжения;

 

Краевая дислокация: нормальные напряжения;

; касательные напряжения;

Вблизи винтовых дислокаций отсутствуют нормальные напряжения, значит нет области растяжения- сжатия, а вблизи краевой - есть. Это означает, что только вблизи краевой дислокации могут концентрироваться атомы примесей.

 

Лекция 4

Энергия дислокации

 

Энергия дислокации определяется как работа, совершающаяся с образованием дислокации в совершенном кристалле.

Для винтовой дислокации энергия определяется как:

Для металла составляет 2,5*

Дислокация в кристаллах: в реальных кристаллах может быть только ограниченное число векторов Бюргерса. Для их определения дислокации разбивают на:

.полные;

.частичные (расщеплённые, растянутый);

3.вершинные;

Полные - после образования дислокации сохранение прежнего положения атомов. В случае ГПУ может появляться дефекты упаковки.

- полная дислокация;

Переход осуществляется: , при этом появляется дефект упаковки вычитания, то сеть:

Источники Франка-Рида

Источники Франка-Рида показывают возможность размножения дислокаций и этим можно объяснить большое число пластической деформации.

Схема размножения дислокаций

 

Плоское скопление дислокаций (ПСД)

С помощью ПСД можно объяснить механизмы упрочнения при холодной деформации и разрушения, разупрочнения.

Работает источник Франка-Рида, генерируя дислокации, но по пути движения возникают непреодолимое препятствие (выделяются частицы второй фазы). Дислокации наиболее плотно располагаются вблизи препятствий. На легирующую дислокацию действует напряжение и поля напряжений других дислокаций

Для дальнейшей деформации необходимы более высокие напряжения - происходит упрочнение материала. Как правило, упрочнения сопровождается снижение пластичности.

Дислокации могут быть началом образования трещин, трещины могут создавать основу для разрушения. При нагреве начинает действовать второе движение дислокации - переползание.

Увеличение количества вакансий позволяет дислокации преодолевать препятствия.

Дислокационные реакции

Две дислокации и могут вступать в дислокационные реакции с образованием: . Если дислокация имеет отрицательный знак, то , то есть аннигиляция. Кроме того, в результате таких реакций могут образовываться сидячие дислокации, которые могут образовать препятствия для движения дислокации. Такие возможности так же могут определять деформационное упрочнение.

Образования трещин

Плоское скопление дислокаций(ПСД)- могут приводить к смещению ведущих дислокаций и зародышу трещин.

Существует механизм, при котором дислокации могут обходить препятствия: при этом создается напряжение:

, где - среднее расстояние между препятствиями;

Силы трения, возникающие при перемещении дислокаций

Рассмотрим силы необходимые для движения дислокаций, для работы источников Франка- Рида.

1.Трение, связанное зависимостью от положения расположения внедрения ядра от положения эти силы составляют:

1.при движении дислокации атомы переходят из одного ассиметричного состояния в другое;

2.при движении дислокации возникает поперечное колебание решётки, при этом излучаются упругие волны, на которые затрачивается энергия;

.при движении краевой дислокации образуется зона растяжения- сжатия, при этом происходит не большое нагревание и охлаждения, энергия рассеивается.

Зависимость скорости движения дислокации от напряжения

где n=40 -кремнисто