Dislocările în cristale, care sunt unul dintre cele mai importante tipuri de defecte, sunt strâns legate de comportamentul mecanic al corpurilor cristaline solide și joacă un rol important în înțelegerea proceselor de deformare și distrugere a solidelor.
Mai întâi de toate, existența unor dislocări fizice în cristale face posibilă înțelegerea modului în care poate începe distrugerea și modul în care procesul de relaxare plastică are loc atunci când există crăpături și microdefecturi de natură diferită în organism.
În al doilea rând, conceptul de dislocare poate descrie deformarea plastică a mediului și de a oferi o reprezentare matematică pentru fisuri în curs de dezvoltare în ea.
Din punct de vedere macroscopic de deformare plastică poate fi detectată printr-o schimbare a dimensiunii corpului după îndepărtarea sarcinii, precum și prin prezența liniilor de alunecare pe suprafața monocristal. Tipul, forma și mărimea deformărilor depind de geometria corpului, de temperatura și de viteza de întindere. Indiferent dacă corpul va avea deformații plastice sau nu, depinde de tensiunile și proprietățile materialului, precum și de posibilele limitări de mișcare impuse de sarcină și de suprafața corpului.
Mediul se poate deforma uniform și neuniform, ceea ce afectează distribuția solicitărilor, în timp ce câmpul de stres este determinat de geometria corpului și modul de aplicare a sarcinii.
Într-un mediu policristalin, deformările plastice neomogene se manifestă și sub forma unor linii de alunecare, care sunt vizibile pe suprafața corpului și sunt situate în planurile cu cele mai mari tensiuni tangențiale. În procesul de deformare, regiunile localizate ale deformațiilor plastice cresc, formând noi regiuni până când corpul este complet transformat într-o stare de plastic.
Din punct de vedere microscopic, deformarea plastică se caracterizează prin apariția deformărilor și distrugerii boabelor, alunecarea de-a lungul planelor cristalografice, formarea benzilor de alunecare și înfrățirea.
Alunecarea este cel mai frecvent tip de deformare (Fig.1.14a). Deci, alunecare sau traducere, este obișnuit să se numească deplasarea unei părți a cristalului față de cealaltă de-a lungul planelor cristalografice, determinată într-un anumit mod orientat în cristal.
Să ne imaginăm că, alături de alunecarea de-a lungul unui plan determinat, glisarea are loc cu același pas pe toate planurile succesive. Apoi, există deformări de forfecare, ca urmare a faptului că, la o anumită valoare a deplasării unei părți a laturii cristaline, se formează o latură de cristal care este oglindă-simetrică față de rețeaua originală. În acest caz se vorbește despre înfrățire mecanică (Fig.1.14b). Astfel, este obișnuit să se numească twinning procesul de deplasare a unei părți din zăbrele de cristal, ca urmare a căror părți sunt orientate simetric în raport cu un anumit plan. Un dublu de grosime infinit de mică (# 948; → 0) este oficial echivalent cu un defect în ambalajul unei rețele de cristal.
Fig. 1.14. Schemele de deformare a unui cristal în timpul alunecării (a) și al înfrățirii (b):
PS - plan de alunecare; Planul de înfrățire este planul de înfrățire
Procesul de înfrățire are loc la anumite tensiuni critice tangențiale de înfrățire. O creștere a ratei de deformare sau o scădere a temperaturii favorizează formarea și propagarea gemenilor. În comparație cu alunecarea la încărcarea statică și quasistatică obișnuită, înfrățirea are o poziție secundară: deformările datorate înfrățirii sunt încă mai mici decât deformările alunecării. Rolul twinning-ului crește, dacă alunecarea este imposibilă sau foarte dificilă, de exemplu, cu deformare de mare viteză.
Mișcarea de dislocare se poate opri dacă un alt defect de cristal, așa-numitul opritor, este întâlnit în calea sa. a cărui trecere necesită multă energie. Acesta este mecanismul care informează puterea cristalelor impermeabile de metal. Cristalele pure des ?? ?? eza MECS''myagkie „“, dar o concentrație mică de atomi de impuritate poate provoca o cantitate suficientă de defecte, care se opun mișcării dislocațiilor, formarea de avioane de alunecare și a dezvoltat fluxul de plastic intens al materialului. Din acest motiv, la oțel se adaugă un pic de carbon pentru a pregăti oțelul pentru topire, care, atunci când este răcit, formează o mulțime de neregularități microscopice în zăbrele. Dislocările nu se mai pot mișca liber, iar metalul devine mai solid și mai durabil.
Astfel, proprietățile mecanice ale metalelor depind de densitatea dislocațiilor și mai ales de capacitatea lor de a se deplasa și de a se multiplica (figura 1.15).
Densitatea dislocărilor și a altor distorsiuni
Fig. 1.15. Rezistența cristalului pe baza defectelor de zăbrele
Să analizăm în detaliu mecanismul de dislocare a deformării plastice.
Atunci când metalul este deformat, distanțele dintre atomi sub acțiunea forțelor exterioare se schimbă de-a lungul unor direcții determinate, liniile și planurile care străbat atomii sunt îndoite, latura cristalină este distorsionată. Deoarece în acest caz forțele de atracție și repulsie care rezultă între atomi nu mai sunt egale cu zero, atunci forțele interne vor acționa în rețea, care tind să readucă atomii la poziția de echilibru. Relația dintre deplasările mici ale atomilor și forțele de interacțiune cu un anumit grad de aproximare poate fi considerată liniară. Aceasta se manifestă, în general, în relația liniară dintre deplasările punctelor corpului și forțele externe, exprimate prin legea lui Hooke.
Când forțele externe sunt eliminate, atomii ocupă din nou locurile lor anterioare în rețeaua cristalină, ca urmare a faptului că forma elastică a corpului metalic este elastică. Aceasta explică deformarea elastică.
În cazul în care forțele externe cresc, la fel și cele interne. Apoi, în boabele metalului, o parte se schimbă în raport cu cealaltă. Studiile au stabilit că se întâmplă de-a lungul planurilor și direcțiilor de-a lungul cărora atomii sunt localizați cel mai dens.
Să considerăm mecanismul de formare a deformării plastice într-un singur cristal cu o latură de cristal perfectă, a cărui model simplificat este prezentat în Fig. 1.16, a.
Fig. 1.16. Schema de funcționare a mecanismului de dislocare a deformării plastice
(deplasarea releului la limita granulei sub acțiunea lui # 964;)
Fie ca într-o astfel de latură stratul superior de atomi să se deplaseze față de cel inferior de-a lungul planului AA. Dacă presupunem că în procesul de transfer al rețelei cristaline nu este distorsionat, t. E. În părțile sale deasupra și dedesubtul planului A-A a distanței dintre atomii rămân neschimbate, se poate trage concluzia că întregul ?? atomii e topsheet deplasate inferior simultan și cu aceeași sumă.
In timp ce u (Fig. 1.16b) crește și rămâne mai puțin de jumătate din distanța dintre atomii (a / 2) deplasarea relativă, forța de interacțiune dintre ele împiedică forfecare. De îndată ce această deplasare depășește distanța a / 2. forțele de interacțiune încep să promoveze deplasarea rețelei într-o nouă poziție stabilă de echilibru. Deformarea plastică va avea loc ca urmare a deplasării unei părți a rețelei prin distanțele multipli ale lui a (figura 1.16c). Cea mai mică deformare plastică corespunde unei deplasări de către a. Ca rezultat al acestor deplasări, fiecare atom anterioare ia locul celui următor, toți atomii sunt localizați pe locurile inerente în această latură cristalină. Cristalul își păstrează proprietățile, modificând doar configurația.
În timpul procesului de deformare plastică a metalului din grătarul cristal al boabelor sale, sub acțiunea stresului aplicat, nu numai că dislocările "vechi" care existau în metal înainte de începerea deformării se mișcă. Sub influența acestui stres, pe măsură ce se dezvoltă deformarea plastică, în rețea se formează un număr mare de noi dislocări. Noile dislocări, care au apărut, sunt incluse în lucrarea mecanismului de deformare plastică.
Generarea de noi dislocări în procesul de deformare plastică are loc continuu. Din acest motiv, numărul de dislocări la granițele granulelor, în creștere, atinge o valoare critică. Din acest motiv, într-o anumită etapă a dezvoltării deformării plastice, în locurile de acumulare a dislocărilor la granițele boabelor apar nuclee de fisuri. Embrionii, care înainte ca ceilalți să ajungă la dimensiuni critice, se transformă în fisuri care se răspândesc rapid, ceea ce duce la distrugerea metalului.
Cunoașterea naturii și a caracteristicilor dislocării mecanismului de deformare plastică a metalului face posibilă înțelegerea problemei importante a cauzei rezistenței superioare a metalului cu granulație fină în comparație cu metalul granulat grosier. Limitele granulelor grosiere interferează cu întinderea granulelor în timpul deformării și apariția dislocărilor la limitele lor. Cu cât grâul este mai mic, cu atât suprafața totală a limitelor lor este mai mare și cu atât este mai mare rezistența la deformarea plastică. Dimensiunea granulei metalului poate fi controlată în mod intenționat prin schimbarea condițiilor de cristalizare sau prin tratarea termică.
Rezultă din cele de mai sus rezultă că din structurile de dislocații depend substanțial asupra proprietăților de rezistență din metal și că aceste proprietăți pot fi controlate prin schimbarea sensul ?? enapravlenno structura dislocare datorită selecției compoziției chimice a aliajului, condițiile de tratament termic sau de prelucrare prin alte metode speciale.
Întinderea unui metal lipsit de defecte are loc în regimul de deformare elastică. Aceasta atinge puterea teoretică Theor.
Rezistența este redusă cel mai puternic atunci când concentratorii de tensiune sunt prezenți în metal. În acest caz, metalul este distrus în timpul deformării elastice cu mult înainte de debutul deformării plastice.
Concurenții de stres sunt fisurile din metal, discontinuitățile și toate posibilele incluziuni cu muchii ascuțite, precum și tranziții ascuțite ale părților de la o secțiune la alta.
Concentratorii de solicitări în locațiile lor măresc solicitările de proiectare cu zeci sau chiar sute de ori.
Cu o calitate metalurgică precară, echivalentă cu reducerea secțiunii de lucru efective a piesei de prelucrat, tensiunea reală din secțiunea sa, de asemenea, se dovedește a fi mai mare decât cea calculată. Ca o consecință, metalul se descompune cu un nivel de rezistență mai scăzut.
Defectele metalurgice sunt diferite incluziuni nemetalice dispersate în metal, de exemplu FeS, SiO2. Al2O3, etc., precum și scoici, pori și alte discontinuități. Grosierul este, de asemenea, un defect metalurgic.
In absenta concentratoare de stres și aliaje metalurgice satisfăcătoare deoarece puterea trebuie să fie determinată de tensiunea la care se termină deformarea elastică pur și începe elastoplastic. Dar lucrarea mecanismului de dislocare se află în baza deformării plastice. Puterea va fi mai mare, cu atat densitatea dislocatiilor este mai mare.
Trimiteți-le prietenilor: