КРИСТАЛОГРАФІЯ КОВЗАННЯ

Пластична деформація кристала при додатку до нього зовнішньої навантаження здійснюється шляхом ковзання, тобто шляхом переміщення однієї частини кристала щодо іншої без зміни їх будови (рис. 4.5). При цьому деформація йде не одночасно по всьому кристалографічних площинах і напрямах, а за тими, які найбільш сприятливо орієнтовані щодо направлення зовнішнього навантаження. Площині ковзання зазвичай мають найбільш щільну упаковку атомів. Це обумовлено тим, що відстань між двома суміжними щільноупакована площинами більше, ніж між іншими атомними площинами. Отже, в суміжних площинах сили міжатомної взаємодії, які необхідно подолати при зсуві, будуть найменшими. Напрямки ковзання в кристаллографической решітці збігаються з найбільш щільною упаковкою атомів в площині ковзання. Причина цього полягає в тому, що ці напрямки визначають мінімальний вектор трансляції, за яким відновлюється вихідна кристалічна решітка в результаті одиничного зсуву.

Пластична деформація кристала ковзання

Мал. 4.5. Пластична деформація кристала ковзання: а - недеформоване стан; б - пружно деформований; в - унругопластіческі деформований; г - пластично деформований

У металах з ГЦК-типом кристалічної решітки деформація ковзання йде по площині {111} в напрямку <110> (рис. 4.6). Через симетрії кристала існує чотири площині типу {111}, в кожній з них є три напрямки типу <110>, які в сукупності утворюють дванадцять різних систем ковзання.

Площина і напрямки ковзання в кристалічній решітці ГЦК-типу

Мал. 4.6. Площина і напрямки ковзання в кристалічній решітці ГЦК-типу

Виходячи з природи механізму деформації кристалів випробування на розтягнення, при яких є велика частка нормальних напружень, не можна визнати вдалими. Тому найкращим способом усунення цієї скрути було б здійснення деформаційних випробувань шляхом зсуву. Однак в техніці деталі, які відчувають чисто зсувні напруження, зустрічаються вкрай рідко. Для того щоб можна було порівнювати поведінку різноорієнтованих кристалів, в тому числі і при розтягуванні або стисканні, зовнішні навантаження перераховують в напруги вздовж напрямку ковзання в площині ковзання.

де про - зовнішнє прикладена напруга; х - кут між віссю навантаження і площиною ковзання (рис. 4.7); X - кут між віссю навантаження і напрямком ковзання; ср - кут між нормаллю до площини ковзання і віссю навантаження; F, М - орієнтаційні чинники Шміда і Тейлора відповідно. Для кожного матеріалу характерна певна величина дотичних напружень т *, значення якої повинно бути досягнуто для початку пластичної деформації ковзанням. Ця величина є інваріантної щодо орієнтації кристала і залежить тільки від температури і вмісту домішок (табл. 4.1).

Схема для розрахунку напруги зсуву в напрямку | U  V  W  в площині з нормаллю hjcj  , який викликаний дією навантаження в напрямку UVW

Мал. 4.7. Схема для розрахунку напруги зсуву в напрямку | U S V S W s в площині з нормаллю hjcj s , який викликаний дією навантаження в напрямку UVW

Таблиця 4.1

Зміна критичного напруги ковзання т * монокристалів нікелю в залежності від температури і вмісту домішок

Температура, К

т *, МПа, при чистоті,%

99,9

99,98

20

-

9-11

180-195

13,6

1

оо

290-300

10,4

3,3-7,5

508

9,7

-

При одноосной деформації розтягуванням кристалічна решітка монокристалла повертається таким чином, що напрямок ковзання прагне збігтися з поздовжньою віссю зразка (рис. 4.8). Це відбувається тому, що деформація ковзанням супроводжується відносним зсувом атомно-кристалічних площин, що призводить до поступового накопичення макропластіческой деформації зсуву, яка виражається в розбіжності осей головок зразка на величину Д (рис. 4.8, б). На практиці така ситуація не реалізується через самоцентрування осі зразка під дією осьового навантаження. Тому з умови прямолінійності осі зразка має місце поворот кристалічної решітки робочої частини і напрямок ковзання наближається до осі зразка на величину кута Д ф (рис. 4.8).

Таким чином, визначаючи кристалографічну орієнтування в робочій частині і голівці зразка, можна розрахувати напрямок повороту решітки монокристала і відповідно напрямок ковзання. Якщо допустити, що критичні напруги зсуву однакові у всіх чотирьох можливих системах ковзання, то ймовірність активації тієї чи іншої системи буде визначатися величиною наведених напружень зсуву, тобто орієнтаційний фактором Шміда.

Механізм виникнення ефекту «повороту решітки», що спостерігається при випробуваннях монокристалічних зразків на розтягнення

Рис 4.8. Механізм виникнення ефекту «повороту решітки», що спостерігається при випробуваннях монокристалічних зразків на розтягнення: а - зразок в початковому стані; б - чистий зсув; в - зсув з «поворотом кристала»

За даними рентгеноструктурних досліджень при температурі 20 ° С ковзання в монокристалах нікелевих жароміцних сплавів протікає в системі {111} <110>. Про це свідчить те, що вектори обертання решітки сплавів (рис. 4.9) втрачають загальну спрямованість і групуються по областям, аналогічним областям з максимальним значенням вектора Шміда. Це викликано появою додаткової системи ковзання типу {111} <112>.

Обертання решітки монокристалів нікелевих жароміцних сплавів після деформації розтягуванням при 20 ° С

Мал. 4.9. Обертання решітки монокристалів нікелевих жароміцних сплавів після деформації розтягуванням при 20 ° С: а- сплав ЖС6У; б - сплави ЦНК7М, Ц-10М, Ц12М (про - До ГО в голівці зразка; х - До ГО в робочій частині)

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >