Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
3. Плотность дислокаций
Все методы выявления дислокаций в металлах показывают, что плотность дислокаций возрастает с увеличением степени деформации. Митчелл
Q4 •«T3-]-1-1-1-1-1-1-г—і-1-1-1
О 0.1 0,2 0,3 Qh 0r5 Цб-ЯГ*
S^b
Фиг. 4.11. Зависимость напряжения течения от плотности дислокаций [5].
15] собрал данные нескольких источников относительно плотности дислокаций, определяемой по ямкам травления в медных кристаллах, деформированных на первой стадии, и нашел, что выполняется следующее соотношение:
T = ICbP1A1 (4.1)
где р — плотность дислокаций, т — напряжение течения и G — модуль сдвига.
На фиг. 4.11 приведена зависимость tIG от Ьр1/*; взаимосвязь этих величин можно достаточно точно представить прямой линией с наклоном 0,5. Янг [26] нашел прямую пропорциональность между плотностью дислокаций
Деформация металлических кристаллов
87
р и сдвиговой деформацией є:
р = 2.8.108е. (4.2)
Дальнейшие исследования плотности дислокаций с использованием метода электронной микроскопии тонких фольг, который позволяет определять более высокие значения плотности, были проведены на серебре, меди [27], медных сплавах [28], никеле и никелевых сплавах [29]. Эти результаты, сопоставленные Митчеллом [5], показывают, что соотношение (4.1) остается пригодным до значительно более высоких напряжений, соответствующих второй стадии упрочнения.
4. Вторая стадия упрочнения
Коэффициент упрочнения на этой стадии Gn примерно в десять раз больше G1. Значительно большее упрочнение металлов с гранецентрированной
О 0rt 0,Z 0,3 O1Ii
Сдвиговая деформация
<Р и г. 4.12. Кривые приведенное напряжение сдвига — сдвиговая деформация кристаллов алюминия при 77 К. (а) и при Комнатной температуре (6) (Штаубвассер [1]).
кубической структурой но сравнению с кристаллами гексагональных металлов, таких, как цинк и кадмий, в основном обусловлено второй стадией упрочнения. При низких температурах вторая стадия упрочнения преобладает на кривой напряжение — деформация и поэтому представляет существенно важное явление. Следует подчеркнуть, что вторая стадия обычно начинается тогда, когда ось растяжения кристалла находится еще внутри стереографического треугольника, достаточно далеко от его сторон: наступление второй стадии не совпадает с началом двойного скольжения по достижении границы [001) — [111] треугольника.
Металл. В алюминии при комнатной температуре не существует хорошо выраженной второй стадии упрочнения, и первая стадия сливается с третьей (фиг. 4.12). Напротив, кристаллы меди при комнатной температуре имеют
88
Глава 4
гол
W '3,5
VtV
I3? /3,7
Фиг. 4.13. Коэффициенты упрочнения (в кгс/мм2) кристаллов меди различной ориентировки на второй стадии [12].
четко выраженную вторую стадию (фиг, 4.4), поскольку в противоположность алюминию переход к третьей стадии происходит только при высоком уровне напряжений. Для алюминия вторая стадия упрочнения хорошо изучена при 77 К, когда третья стадия значительно уменьшена (фиг. 4.12),
Ориентировка. Имеется определенная ориентационная зависимость коэффициента упрочнения на второй стадии, но она не столь ярко выражена, как для первой стадии. Однако ориентационная зависимость сохраняет ту же общую тенденцию, и для кристаллов с осью растяжения, близкой
к углу [011] стереографического треугольника, коэффициент упрочнения на второй стадии меньше, чем для кристаллов, ориентированных вблизи симметричной границы [001] — [111]. Это отчетливо видно на фиг. 4.4 для кристаллов меди, деформируемых при комнатной температуре, но такое поведение типично также для других металлов, таких, как серебро [22], никель [30],, а при подходящей температуре (например, 77 К) и для алюминия [31]. Абсолютных значений коэффициентов упрочнения для второй стадии получить нельзя, поскольку эти величины чувствительны не только к степени чистоты и природе металла, но также и к размерам и форме образца. На фиг. 4.13 приведены некоторые значения Bn Для кристаллов меди при комнатной температуре; из этих данных видно, что коэффициент упрочнения изменяется примерно от 12 до более чем 20 кг/мм2. Испытания меди при низких температурах подтверждают, что описанная картина сохраняется также при 93 К вплоть до 4,2 К.
Температура. Температура оказывает значительное влияние на протяженность второй стадии упрочнения, но коэффициент упрочнения при других постоянных факторах нечувствителен к температуре (фиг. 4.6). Переход, от второй к третьей стадии связан с тем более высокими напряжениями, чем ниже температура, пока при очень низких температурах вторая стадия не становится преобладающей на большей части кривой напряжение — деформация. И наоборот, повышение температуры делает третью стадию все более четко выраженной, вплоть до того, что вторая стадия полностью устраняется и кривая упрочнения по существу состоит из одной третьей стадии. Такие результаты были получены Андраде и Эбавом [16] для меди в температурном интервале 93—673 К, а Блюитт, Кольтман и Редман [32| получили подобные результаты для меди чистоты 99,999% в области температур 4,2—300 К. Они нашли, что при 300 К вторая стадия оканчивается при сдвиговой деформации на 20% (т а? 3 кгс/мм2), тогда как при 4,2 К эта стадия простирается до деформации более чем на 70%, причем без отклонения от линейности достигаются напряжения сдвига порядка 12 кгс/мм2.
