Механизмы деформации и дислокации металлов

Методическое пособие - Разное

Другие методички по предмету Разное

е железо; n=25-фтористый литий;

Взаимодействие дислокаций с другими дефектами

Блокировка дислокаций атмосферами Котрелла

Для краевой и смешанной дислокации существуют области растяжения-сжатия. В результате дислокация притягивает, внедрённые так и замещённые атомы примесей, объем которой всегда отличается от атомов матрицы. При этом атомы, у которых радиус больше, чем радиус матрицы притягиваются в область растяжения, в противном случае - в область сжатия. В результате в области таких дислокаций образуется повышенная концентрация примесей. Это может происходить в процессе диффузии. Возникает атмосфера ( облако) Котрелла из примесных атомов с концентрацией: , где Со- средняя концентрация; U- энергия связи;

В результате дислокации приобретает якорь- атмосферы Котрелла.

Два механизма движения дислокации:

1.Дислокация обрывает якорь;

2.Дислокация тащит якорь за собой;

В первом случае необходима работа, равная энергии связи дислокации с примесными атомами.

Во втором случае - энергия необходимо меньше, но движение будет медленное- явление ползучести. Этим объясняется упрочнение при легировании.

 

Лекция 5

Блокировка дислокаций по Судзуки

 

Наблюдается разность растворимости атомов в ГЦК и ГПУ решётках. Это приводит к блокировке дислокации по Судзуки. В этом случае примесные атомы стремятся в область дефекта упаковки или уходят из неё.

Блокировка, обусловленная электрическими взаимодействиями

Связано с тем, что растянутые области несут отрицательные заряды, а сжатые- положительные заряды. Существует взаимодействие дислокаций с заряженными атомами, которые повышают или понижают концентрацию примесных атомов.

Взаимодействие дислокаций с вакансиями

Разнообразные механизмы: концентрация вакансий может приводить к образованию краевой дислокации.

Переползание- взаимодействие дислокаций с вакансиями.

Зарождение дислокаций

Размножение дислокаций происходит при помощи источников Франка-Рида, но для того, что бы эти механизмы работали, необходимо изначально присутствие дислокации. Дислокации зарождаются при процессе рекристаллизации.

Кристаллизация активно происходит вблизи винтовой дислокации.

Основные механизмы: при кристаллизации периоды решётки всегда различаются. Для самых тонких (эпитаксиальных) в результате появляются напряжения, как в подлодке, так и в растущем слое. Возникают растягивающие напряжения. При определенной толщине слоя эти напряжения приводят к тому, что энергетически выгодно становиться снятие напряжения сеткой дислокаций. Эти слоя снимаются чередованием слоя с дислокацией, затем слой без неё.

Возможна кристаллизация, которая происходит при выпадении определённых, гораздо более толстых слоёв (ламели или пластичны). В них действуют те же механизмы. И их на поверхности Ламели образуется сетка дислокаций

Концентрация вакансий

Под действием высоких напряжений в кристалле образуется сетка дислокаций. В дальнейшем пластическая деформация происходит при низких напряжениях.

Если отсутствуют подвижные дислокации (металл совершенен), дислокационные петли способные к размножению, то пластическая деформация не возможна пока хотя бы в отдельных областях не будет достигнут предел теоретической прочности.

Методы исследования дислокаций

- первые экспериментальные данные о дислокации. Было подтверждено:

Наличие дислокаций: обнаружение механических движения дислокации экспериментально обнаружены разные типы дислокации (винтовая, смешанная, краевая, расщеплённая, призматическая, криволинейная, разветвлённая и вершинная). Удалось наблюдать экспериментально:

Действие поперечного сечения;

Источник Франка- Рида;

Дислокационные реакции;

Плоское скольжение дислокации;

Методы:

1.Метод линии дислокации: если выходит Толька одна дислокация, то образуется ступенька, но когда на поверхность выходит группа дислокаций, то в результате образуются полосы или линии скольжения. Изучение их позволяет определять некоторые численные значения: количество дислокаций, является источник плоский или пространственный, какая плоскость скольжения является предпочтительной.

2.метод декорирования: Способности дислокации притягивать атомы примесей. Для этого в чистое прозрачное вещество вводят примеси. За счёт соответствующей термообработки создаётся условие перемещения примесей в область краевых дислокаций и в этом случае дислокации можно обнаруживать непосредственно.

 

Лекция 6

Условия пластической деформации при низких температурах

 

Существует два вида пластической деформации: упругая и пластическая. При пластической деформации не обратимые изменения размера и формы, а при упругой после снятия нагрузки размеры восстанавливаются. Принято, что механизмом пластической деформации является движение дислокации.

Пластическая деформация зависит от:

типа структуры;

температуры;

скорости деформации;

предшествующая деформация;

монокристалл (размером зерна) или поликристалл;

Закономерности пластической деформации оцениваются по кривым напряжения-деформации()

1.Любой кристаллический материал подвергается наклёпу в деформационном упрочнении, то есть если была пластическая деформация, то для дальнейшей пластической деформации требуется более высокое напряжение. Это характерно ос