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