Механизмы деформации и дислокации металлов

Методическое пособие - Разное

Другие методички по предмету Разное

Введение

 

Компетенции - приобретение основных знаний и умений в определенной области.

Основные компетенции:

знать:

а) металлы - кристаллические и аморфные состояния;

б) кристаллическая структура не идеальна - дефекты структуры (дислокации); в) условия пластической деформации при низких температурах:

возможность появление дислокаций;

размножение дислокаций;

механизмы разрушения (плоское скопление дислокаций и образцы трещин);

Дислокации лежат в основе деформации. Чем больше деформация, тем сильнее деформация.

взаимодействие дислокаций с примесями (примеси увеличивают прочность);

деформационное упрочнение при холодной деформации (увеличение прочности; уменьшение пластичности, следовательно, увеличивается вероятность разрушение);

г) механизмы горячей деформации:

переползание дислокаций (при которой происходит возврат свойств и рекристаллизация);

законы рекристаллизации;

влияние скорости деформации;

умение: определение механических свойств металла:

твердость;

пластичность

прочность;

 

 

I- упругая деформация; II- пластическая деформация;

 

- напряжение;

 

.прочность:- предел текучести временной;

.- предел прочности (сопротивление);

.пластичность: - относительное удлинение;

;- относительное поперечное сужение;

дислокация деформация металл

Лекция 1

 

Курс изучает механизмы пластической деформации, изучает явления, сопровождающие пластическую деформацию.

Течение (металлов) - отличается тем, что металл является кристаллическими средами; отличаются движением дислокаций.

При этом доказывается природа деформации, тем, что характеристики значительно ниже, чем обусловленные в кристаллах.

Задача ТОМД:

1.расчет напряженно-деформируемого состояния ();

.Наложение ограничений связанных с разрушением, то есть при определении разрушений может происходить разрушение;

.Определение конкретных режимов деформации;

.определение силовых параметров (усилие деформации, крутящий момент, мощность деформации);

Процесс пластической деформации - сложный физико-химический процесс, поэтому ТОМД можно рассматривать как 2 основных раздела:

1.математическая теория (решение задач методом механики сплошной среды, кривых,величина напряжения деформации в объеме тела, условия течения металла). Тело считается непрерывным и изотропным, так как теория предусматривает условия перехода.

.изучение физики и физико-химического процесса, при которой учитывается связь пластической деформации с физико-химическими и фазовыми состояниями.

В данном курсе лекций изучаем теоретически и экспериментально механизмы пластической деформации и определяем влияние различных факторов:

температура;

деформация ;

скорость деформации;

виды напряженных состояний;

Основную роль в пластической деформации играют дефекты структуры, главными из которых являются дислокации. Деформация осуществляется за счет движения дислокаций.

Кристаллическая природа металла

Металлы - поликристаллические вещества, состоящие из отдельных зёрен (разные зёрна имеют разную ориентацию структуры).

Атомы размещаются в 3 структуры: ГЦК, ОЦК и ГПУ.

Приведем примеры некоторых металлов:

 

ГЦКОЦКГПУLiLiNaNaKMgCaCaTiTiZrZrVCrNdMoTaWMnMnFeFeFeCoCoNiCuAgZnAuCdPtDsRe

Силы связи в кристаллах

1.Ионная связь: характерна для групп элементов А и В в таблице Менделеева.

Они имеют электронную структуру, подобно структуре электронных газов, принимая по одному электрону на свои оболочки. Такие оболочки весьма не активные.

2.Ковалентная связь: стабильная структура электронной оболочки может происходить обобщением разных атомов. Cl = Cl. К числу таких кристаллов относится алмаз.(высокая температура плавления, прочность и твердость, но отсутствует проводимость.

3.металлическая связь: образуется за счёт притяжения между решётки положительно заряженных ионов и окружающих их газа свободных электронов. Обуславливает их высокую тепло и энерго проводимость.

Энергия связи в электронах описывается следующим выражением :

 

, где - атомный объем;

 

-потенциальная энергия свободных электронов;

- кинетическая энергия свободных электронов;

- кинетическая энергия электронов, занимающих более низкие орбиты .

 

Полная энергия;

 

Лекция 2

Типичные структуры металла

 

ОЦК и ГЦК: ; а=в=с=а; ГПУ: а = вс; ; ;

 

 

Есть технологии при которых размер зерна приближается к наноструктуре. Для определения кристаллографических плоскостей и направлений принята система индексации.

Плоскости- 3 взаимо-простых числа в (…),обратно пропорциональны отрезкам, отсекаемых плоскостью на координатных осях.

 

(1; 0: 0) (1; 1; 0)

 

(1; 1; 1) (1; 1; 2)

 

Направление в качестве прямой, определяющей кристаллографическое направление выбирают прямую, проходящую через начало координат. Положение прямой определяется координатами атома, расположенными на этой прямой за единицу измерения принимаются параметры решётки(3 числа) и записываются в .

 

 

Расположение атомов на плоскостях и направлениях различно. Расстояния между атомами различно. Свойства вещества зависят от расстояний между атомами и их взаимным расположением. Поэтому для любого кристаллическ?/p>