Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
Микроскопические исследования металлов, в которых произошло двойникование, показывают, что двойниковая прослойка часто ограничена
параллельными или почти параллельными плоскостями, которые соответствуют кристаллографическим плоскостям с низкими индексами; они представляют собой габитусные плоскости двойника^ или плоскости двойникова-ния (фиг. 8.6). Очевидно также, что двойниковая прослойка существенно отличается по ориентировке от кристаллита, в котором она образовалась; это подтверждается при травлении или более точно количественными результатами, получаемыми рентгеновскими кристаллографическими методами. Если поверхность кристалла перед двойникованием была отполирована, то хорошо видно, что двойниковая прослойка однородно наклонена относительно первоначальной поверхности. Для демонстрации того, что на двойнике происходит сдвиг, можно использовать царапины, нанесенные на поверхность образца. Основное различие в превращении решетки при скольжении и при двойниковании схематически иллюстрировало на фиг. 8.7.
Двойникование не является преобладающим видом деформации в металлах, которые обладают большим числом возможных систем скольжения, например в гранецентрированных кубических металлах. Однако оно в очень значительной степени происходит в металлах, в которых возможности для скольжения ограничены, например в гексагональных плотно упакованных, где скольжение часто идет только по единственной базисной системе. Монокристаллы цинка легко деформируются путем базисного скольжения, если плоскость базиса ориентирована подходящим образом, но если она, например, параллельна оси растяжения, то кристаллы будут деформироваться преимущественно двойникованием. В поликристаллах изменение формы образца, происходящее при деформации, требует действия нескольких систем скольжения; однако это невозможно в таких гексагональных металлах, как цинк, кадмий и магний, вследствие чего двойникование становится важным механизмом деформации. В последние годы было установлено, что деформация двойникованием может происходить также в гранецентрированных кубических металлах, особенно при низких температурах, и в металлах и сплавах, обладающих низкой энергией дефекта упаковки.
Процесс двойникования представляет собой кооперативное движение атомов, в котором отдельные атомы перемещаются друг относительно друга лишь на часть межатомного расстояния, но полный результирующий сдвиг является макроскопическим и часто может наблюдаться невооруженным
Ф и г. 8.7. Различие между скольжением (а) и двойникованием {б).
§ в. Кристаллография двойникования
12*
180
Глава 8
глазом. Так, например, двойниковый сдвиг макроскопического размера легко вызвать в кристалле кальцита надавливанием лезвием острого ножа. Кристаллографический результат подобного превращения состоит в том, что решетка в двойниковой области обычно связана с несдвойникованным кристаллом отражением относительно плоскости двойникования; поэтому решетка двойника является зеркальным отражением решетки матрицы, в которой он образовался. Такой переход может осуществляться путем нескольких различных кристаллографических превращений.
Простой пример показан на фиг. 8.8: решетка сдвойникована по плоскости двойникования K1 в направлении двойникования Hj. Светлыми кружками
Фиг. 8.8. Перестройка решетки при двойникования [2].
обозначены первоначальные положения атомов, а темными — новые положения атомов после двойникового смещения. Решетка двойника является зеркальным отражением исходной решетки. В противоположность процессу скольжения, при котором смещения равны одному или более межатомных расстояний, двойникование является результатом меньших смещений, которые последовательно происходят по смежным плоскостям.
Удобным способом рассмотрения двойникового превращения является модель сферического монокристалла (фиг. 8.9), в котором плоскость двойникования К\ показана как экваториальная плоскость и направление т]і есть направление сдвига. Необходимо знать также величину сдвига S, определяемую как расстояние, на которое смещается точка, находящаяся на единичном расстоянии от плоскости двойникования. Если верхнюю полусферу превратить в двойник, то она деформируется в эллипсоид (фиг. 8.9), в котором только две плоскости остаются неискаженными, являясь также полукруглыми по форме: плоскость двойникования Ki и другая плоскость, K2, которая на схеме заштрихована. Плоскостью сдвига по определению является такая плоскость, которая содержит направление T]1 и нормаль к плоскости двойникования K^. Линия пересечения плоскости сдвига со второй неискаженной плоскостью K2 обозначена T]2-
Следующим критерием двойникового превращения является то, что вторая неискаженная плоскость K2 образует с плоскостью К\ одинаковый угол до и после превращения. Если радиус сферы принять за единицу, то величину сдвига S1 отвечающую расстоянию BB', можно выразить через угол 2ф между двумя неискаженными плоскостями:
S = 2 ctg 2Ф. (8.1)
Следовательно, если найти две неискаженные плоскости, то легко определить сдвиговую деформацию в двойнике путем измерения угла между этими плоскостями. Некоторые типичные характеристики двойникования приведены в табл. 8.1.
