|
Франка– Рида. ( Плоскость скольжения параллельна плоскости чертежа.)По данным Ван Бюрена Причинами возникновения дислокаций в кристаллах могут быть: попадание в расплав инородного микровключения во время затвердевания расплава и роста кристалла; зарождение дефектов под действием прилагаемых напряжений; увеличение числа дислокаций от источников Франка-Рида [11] и от возникновения множественного поперечного скольжения под действием внешних сил. Дислокации, по-видимому, возникают в кристаллах во время роста кристаллов. Исключением являются нитевидные кристаллы (так называемые кристаллические усы), высокая прочность которых, по всей видимости, объясняется отсутствием или почти полным отсутствием дислокаций. Зарождение дислокаций в результате приложения напряжений является одним из главных механизмов, по которому протекает пластическая деформация в технических металлах и сплавах. Этот процесс, по-видимому, вызывается образованием микротрещин, выделением вторичных фаз, а также какими-либо другими дефектами в кристалле. Регенеративный процесс с участием источников Франка-Рида является еще одним способом зарождения новых дислокаций по мере того, как дислокация распространяется в кристалле. Действие источника Франка-Рида показано на рис. 1.8. Первоначальной дислокацией является прямой отрезок АВ. Эта дислокация как бы закреплена в точках А и В с помощью узлов или каких-либо других запирающих механизмов. При приложении касательного напряжения, как показано на рисунке, дислокационная линия выгибается параллельно направлениям приложения напряжения и увеличивается, как показывают промежуточные положения 1, 2, 3. Наконец, дислокационная линия АВ (положение 4), изгибаясь, замыкается и образует полную петлю (положение 5). В то время как положение 5 распространяется в кристалле, другая дислокация, которая является отражением первоначальной дислокации, готова образовать другую петлю. Таким образом может образоваться неопределенное число дислокационных петель. Множественное поперечное скольжение более сложно, чем распространение простого источника Франка-Рида, и требует наличия винтовой дислокации. В отличие от механизма Франка-Рида этот процесс протекает не на одной плоскости. Он может не только увеличить число дислокаций на первоначальной плоскости скольжения, но также вызвать скольжение на других близлежащих плоскостях. УПРОЧНЕНИЕ Раньше упрочнение рассматривалось как результат механического искажения и разрушения плоскостей скольжения, на которых произошел сдвиг. Нужно отметить, что эта грубая схема процесса не отражает всей его сложности. Однако с тех пор, как была выдвинута дислокационная теория, была сделана попытка объяснить упрочнение взаимодействием дислокаций. Теперь полагают, что упрочнение не является результатом движения единичных дислокаций, а скорее результатом движения большого числа дислокаций, распространяющихся одновременно. При увеличении степени деформации число дислокаций также увеличивается и дальнейшая деформация затрудняется. Это объясняется взаимодействием дислокаций и приводит к увеличению потребного деформирующего усилия, т. е. к повышению прочности, иначе называемому наклепом. Тейлор [20] указал, что при большом числе концентраций напряжения происходит взаимное наложение полей напряжения, что приведет к частичному уничтожению их друг другом. В связи с этим единичные концентраторы ослабляют кристалл значительно сильнее, чем, наложение полей многих концентраторов. В 1934 г. Тейлор [21] применил эту идею к теории дислокаций и таким образом разработал первую полную теорию упрочнения. Основные положения его теории следующие: «мгновенный» предел текучести зависит от внутренних напряжений, которые мешают движению дислокаций. В связи с этим дислокации не проходят насквозь через кристаллы, а задерживаются внутри их. Эти дислокации внутри кристалла постепенно создают более высокие внутренние напряжения и тем самым повышают «мгновенный» предел текучести. Тейлор делает предположение о гомогенном распределении участков, в которых произошло скольжение, и дислокаций. Результаты такого механизма скольжения нельзя обнаружить под микроскопом. Поэтому в кристалле не видны полосы скольжения, причиной которых, как известно, является гетерогенное скольжение. Теория же Мотта [15] учитывает гетерогенную природу скольжения. По теории Мотта упрочнение происходит в результате Рис.1.9. Схематическая кривая растяжения монокристалла металла, имеющего гранецентрированную кубическую решетку. По данным Ван Бюрена: а– зона легкого скольжения; б– зона линейного упрочнения; с– зона, зависящая от температуры
взаимодействия большого числа дислокаций противоположного знака, которые не могут обогнать друг друга. Это нагромождение застрявших заторможенных дислокаций создает эффекты, которые можно наблюдать визуально как деформацию или полосы изгибания. Подсчитано, что в алюминии после средней по величине деформации может скопиться приблизительно 103 дислокаций на одной плоскости скольжения. Оказывается, что полосы изгибания возникают у дислокационных барьеров на пересекающихся плоскостях скольжения. Эти барьеры задерживают дислокации, движущиеся как в прямом, так и в обратном направлениях. Ломер [14] и Коттрелл [9] высказали предположение, что распространение дислокации на пересекающиеся плоскости скольжения может создать затор в плотно упакованных структурах исключительно за счет геометрической конфигурации. Такие дислокации были названы «сидячими» дислокациями Коттрелла- Ломера. Предложен еще один важный механизм, по которому движение дислокаций задерживается в результате пересечения непараллельных дислокаций. Полный механизм упрочнения для различных кристаллических структур еще неизвестен, но Зигер [17], [18] предложил подробную теорию упрочнения для гранецентрированных кубических структур на основе работы ряда исследователей. Ниже приводятся основные выводы из реферата на работу Зигера, составленного Ван Бюреном [7]. В соответствии с теорией Зигера схематически кривая растяжения для монокристалла металла, имеющего объемноцентрированную кристаллическую решетку, приводится на рис. 1.9. Кривая разделена на три части: а — зона «легкого» скольжения, b— зона линейного упрочнения и с — зона, зависящя от температуры. В зоне «легкого» скольжения передвижение искажения еще не задерживается барьерами и скольжение происходит при умеренных напряжениях при наличии только незначительной зависимости от деформации. Тангенс угла наклона этой кривой есть коэффициент упрочнения, который выражается следующей зависимостью: , (1.9) где С — константа, равная 0,1; G — модуль сдвига; — число источников, генерирующих дислокации на единицу объема; А — средняя площадь, через которую распространяются дислокации от каждого источника. Численное соответствие этой модели с экспериментами, проведенными на алюминии, показывает, что эта теория, по-видимому, является удовлетворительной, поскольку число источников является постоянным. На линейном участке кривой число барьеров увеличивается и каждый источник становится полностью окруженным барьерами. Наклон линейной части этой кривой растяжения на рис. 1.9 можно выразить следующей зависимостью: где С — константа, равная 0,1; N2 — число скоплений дислокационных петель, исходящих из каждого источника; b — междуатомное расстояние в направлении сдвига; — функция среднего пути последовательно высвобождаемых дислокационных петель. Согласно уравнению (2.10), линейный участок кривой растяжения, по-видимому, объясняется тем, что отношение остается приблизительно постоянным. На участках а и b температура, при которой проводится испытание, по-видимому, не влияет на наклон кривой растяжения. На участке же с температурный эффект приводит к уменьшению скорости упрочнения при повышении температуры, так что величина является переменной и уменьшается с увеличением деформации. Эта зависимость от температуры, очевидно, указывает на влияние барьеров, которые должны быть преодолены дислокациями, чтобы произошло пластическое течение. Такие барьеры или препятствия могут легче преодолеть термически активированные атомы. В начале стадии с термически активированные процессы преодоления барьеров переползанием или каким-либо другим способом будут конкурировать с неактивированными процессами, и в результате коэффициент упрочнения будет уменьшаться с увеличением деформации. Ниже будет более подробно сказано о термически активированных процессах. Проведенные опыты показывают, что ультразвуковые колебания, наложенные на осевые нагрузки при испытании на растяжение, снижают обычно наблюдаемый эффект упрочнения. Это объясняется, по-видимому, тем, что можно с помощью механических колебаний передвинуть застрявшие дислокации подобно тому, как это достигается в результате термического возбуждения. Первые главы книги посвящены основным проблемам теории пластичности и методам их решения. Рассматриваются главным образом значительные по величине пластические деформации, имеющие место во многих операциях формоизменения. Проблемы упруго-пластического деформирования, в которых упругие и пластические деформации имеют примерно одинаковую величину, в настоящей книге не рассматриваются, за исключением исследования упругого восстановления. Последующие главы книги посвящены анализу технологических процессов пластической обработки и решению задач, связанных с определением необходимых усилий деформирования. Для получения логичных решений необходима не столько математическая строгость, сколько гибкость методов. Авторы не ставят цель получить точные решения, поскольку последние связаны с преодолением значительных математических трудностей и неудобны для практического применения. Процессы пластической деформации необратимы (как процессы внутреннего трения). Уравнения потенциальной энергии, используемые обычно в других областях инженерных расчетов, здесь не могут быть применены. Поэтому решения задач, приведенные в этой книге, связаны с определенными допущениями и часто их надежность не может быть проверена предварительно. Поскольку заранее не представляется возможным с уверенностью оценить влияние всех допущений, то полученные решения будут сравниваться с экспериментальными данными. Следует также заметить, что возможны разные допущения относительно деформируемого материала или его напряженного состояния. Соответственно будут различными и упрощения дифференциальных уравнений, которые нужно решать для определения деформирующих сил, напряжений и деформаций. Поэтому для каждой данной взятой задачи возможно несколько решений. Авторами была предпринята попытка сравнить эти решения между собой для некоторых из исследуемых задач и указать, которое из них является предпочтительным.
Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем... ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования... ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала... Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|