Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
Глава 13
активация. Одним из наиболее вероятных видов такого взаимодействия является взаимодействие движущейся дислокации с дислокациями леса, пронизывающими плоскости скольжения (фиг. 13.19); при этом преодолевают препятствия малые участки линии дислокации, которые способствуют продвижению остальной части дислокации [37]. Если имеется N дислокационных сегментов на единицу объема и каждая дислокация (с вектором Бюргерса 6), будучи активированной, передвигается, пересекая площадь А, то скорость ползучести
e = NAbve-*H/bT, (13.26)
где v — частота колебаний дислокационной дуги длиной I (фиг. 13.19).
Теперь найдем выражение для энергии активации ДЯ рассматриваемого-процесса [38]. Теоретически перед пересечением на двух линиях дислокации,
о o0
о
Фиг. 13.19. Схема взаимодействия движущейся дислокации с дислокациями леса (Шоек
[2])-
если они растянуты, должны образоваться сужения, после чего формируется ступенька; эти процессы требуют затраты энергии ДЯ0' Однако приложенное напряжение помогает процессу пересечения; таким образом, действительная энергия ДЯ меньше на величину, которая соответствует работе, совершенной локальным напряжением Tl на расстоянии d/2 (фиг. 13.19), где d — диаметр дислокации леса. Принимая вектор Бюргерса равным 6, получаем следующее выражение для необходимой тепловой энергии:
ДЯ = AH0 — aLb dl. (13.27)
Приложенное напряжение а постоянно, однако аь изменяется по мере деформационного упрочнения материала по закону
OjT=O—~е. (13.28)
Подставляя выражения (13.27) и (13.28) в формулу (13.26), получаем дифференциальное уравнение, связывающее деформацию є и скорость деформации дг/dt при ползучести; решение этого уравнения имеет вид
* = m?bdi In (Tt +1) = «In (yt+1). (13.29)
где а и 7 — постоянные величины.
Таким образом, модель, основанная на пересечении дислокаций, приводит к логарифмической зависимости деформации от времени, которая наблюдается при низких температурах у многих металлов.
§ 8, Третья стадия ползучести — начало разрушения
Третья стадия ползучести начинается там, где кривая ползучести отходит от прямой линии и ее наклон постепенно увеличивается (фиг. 13.2). Частично указанное явление объясняется возрастанием напряжения вследствие уменьшения поперечного сечения образца в области локализации шейки; однако
Ползучесть чистых металлов и сплавов
323
это отклонение от прямолинейности сохраняется и тогда, когда появление шейки устраняется в условиях низких напряжений и высоких температур. В обоих случаях ускорение ползучести является прежде всего следствием ... развития меи^зеренных пустот и тре- -
шин, которое приводит в конце кон- . ч І
цов к межзеренному разрушению, т. е. к разрушению по границам зерен. Тем не менее имеются свидетельства того, что межзеренные трещины могут появляться до начала третьей стадии ползучести [39]; к концу второй стадии они уже достаточно хорошо развиты. Измерения плотности [40] показали, что плотность меди начинает снижаться на первой стадии ползучести и продолжает уменьшаться с постоянной скоростью в течение всей второй стадии; третья же стадия характеризуется значительным уменьшением плотности. В этом отношении поведение металла или сплава очень чувствительно к температуре и скорости деформации; в общем случае чем выше температура и скорость деформации, тем
раньше наступает момент, когда начинают образовываться пустоты и трещины.
По-видимому, разрушение начинается по крайней мере двумя путями — за счет образования клинообразных трещин и более или менее сферических
\
Ф и г. 13.20. Клинообразные межзеренные трещины в сплаве Al — 5% Mg после деформирования при 250° С, X 80 [49].
Ф и г. 13.21. Механизмы образования трещин в точке пересечения трех границ [41].
пор. Клинообразные (F-образные) трещины, как правило, формируются в точках пересечения трех границ (фиг. 13.20) и стремятся расти вдоль границ зерен, нормальных к направлению действующего напряжения [4]1 ]
21*
324
Глава 13
Этот тип трещин обычно встречается при низкотемпературной ползучести и высоких напряжениях. Их возникновение связано со скольжением по границам зерен, которое вследствие наличия концентрации напряжений может
вести к раскрытию трещин в точке пересечения трех границ несколькими путями (фиг. 13.21). Такие F-образные трещины можно наблюдать в большом числе чистых металлов и в технических сплавах, таких, как нимоник 80 и 90 и нержавеющая сталь.
Второй путь возникновения трещин по границам зерен впервые наблюдали Гринвуд и др. [42], которые в начале третьей стадии ползучести обнаружили у ряда металлов и сплавов малые сферические поры по границам зерен. Поры (O-образные трещины) могут быть круглыми или эллиптическими в сечении; они постепенно увеличиваются по количеству и по размерам в течение третьей стадии ползучести (фиг. 13.22). Обычно при низких температурах, как показывают наблюдения, поры располагаются на расстоянии примерно 1 мкм друг от друга и имеют диаметр не более 1 мкм; они имеют тенденцию возникать прежде всего по границам зерен, где имеет место значительное скольжение.
