Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Папиров И.И. Пластическая деформация бериллия

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

27.10.2023

Размер:

21.54 Mб

Скачать

☆

1 / 311 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Й.И.ПАПИРОВ, Ґ.Ф.ТИХИНСКИЙ

ПЛАСТИЧЕСКАЯ

ДЕФОРМАЦИЯ

БЕРИЛЛИЯ

Под редакцией действительного члена А Н У С С Р

В. Е. И в а н о в а

М О С К В А А Т О М И З Д А Т 1973

УДК 546.45:539.374

ТОО. П«б :ИЧН?.Я

•ггучн? :- • бйбл.ч.-. ' ~. • •

	П а п н р о в		И.	I I . , Т и х н п с к и й		Г.	Ф. Пластиче
ская	деформация		бериллия. Под		редакцией		действитель
ного	члена	АН УССР		В. Е. Иванова. М „		Атомиздат, 1973,
304	с.
	Книга	посвящена		физическим	основам		пластической

деформации и разрушения бериллия. Приведены экспери ментальные результаты изучения базисного, призматиче ского, пирамидального скольжения и двопникования и монокристаллах, а также зависимости механических харак теристик поликристаллов от величины зерна и содержания примесей. Определены дислокационные механизмы элемен тарных видов деформации и разрушения. Сделан сравни тельный анализ пластической деформации металлов с гек

сагональной	структурой.
Книга	может	быть использована в качестве учебного
пособия студентами		и аспирантами, специализирующимися
в области металловедения и металлофизики.
Рисунков — 86,		т а б л и ц — 3 8 , библиография — 710 на
именований.

	0315—064	Атомиздат, 1973
П	034(01)—73 64—73

О Г Л А В Л Е Н И Е

Предисловие

. . . . . . . . . . .

Обозначения

Г л а в а

Пластическая деформация монокристаллов

бериллия

1.1. Базисное

скольжение

1.2. Призматическое

скольжение

1.3. Сравнительная

характеристика

базисного

призматического

сколь

жений

1.4. Пирамидальное скольжение. Сжатие кристаллов

вдоль

оси

с . .

1.5. Двойникование

1.6. Другие виды пластической деформации

1.7. Ориеитационная

зависимость

пластичности

монокристаллов . . .

Литература

Г л а в а

Физические основы пластической деформации бериллия

2.1. Природа напряжения пластического течения

2.2. Термическая

компонента

напряжения

7/,

2.3. Атомные механизмы термически активированного преодоления пре

пятствии

. .

. . . . . . .

2.4. Механизмы,

контролирующие

деформацию

металлов

гексагональ

ной плотпоупакованной

структурой

2.5. Влияние

примесей на

характер

пластической

деформации . . .

2.6. Атермическая компонента напряжении течения

2.7. Механизм

базисного

скольжения

2.8. Механизм

призматического скольжения

105

2.9. Механизм

пирамидального

скольжения в

системе

{ 1 1 2 2 } < 1 1 2 3 >

114

Литература

116

Г л а в а

Физические

основы разрушения

бериллия

3.1. Основные

экспериментальные

наблюдения

120

3.2. Критерии определения плоскостей скола

127

3.3. Дислокационные модели образования зародышей

трещин

. . .

130

3.4. Модель

Баллафа — Рожанского — Гилмана

вскрытия

полосы

сколь

жения

132

3.5. Модель

Стро — Фриделя

разрыва

дислокационной стенки . . .

134

3.6. Модели разрушения, связанные с двойникованием

137

3.7. Модель

разрушения,

связанная

пересечением

полос

скольжения

138

3.8. Сравнение

экспериментальных

результатов

теорией

базисного

разрушения

139

3.9. Проблема

хрупкости

бериллия

144

Литература

. . .

159

Г л а в а 4.

Сравнительный анализ пластической деформации металлов с гекса гональной плотноупакованной структурой

4.1. Полные, частичные дислокации и дефекты упаковки п кристаллах

4.2.Системы скольжения

4.3.Напряжение Пайерлса — Набарро н относительная легкость сколь жения

4.4.Анизотропия упругости и относительная легкость скольжения

4.5.	Диссоциация дислокации	и относительная легкость скольжения
4.6.	Влияние ориентации на	характер пластической деформации

4.7.Характеристики базисного скольжения

4.8.Влияние легирования па характеристики базисного скольжения .

4.9.	Характеристики	призматического	скольжения	( M g , Zn, Cd)
4.10.	Характеристики	призматического	скольжения	(Ті, Z r )

4.11. Характеристики пирамидального скольжения {1_122} < 1123> . 4.12. Характеристики пирамидального скольжения {1011} < 1 1 2 0 >

4.13.Призматические дислокации с

4.14.Двойниковапие

Литература

Г л а в а	5.
Пластическая деформация полнкристаллического					бериллия
5.1. Влияние	размеров зерен на механические характеристики бериллия
5.2. Влияние	примесей	на	механические	свойства бериллия .
5.3. Влияние	давления	на	структуру и	механические	свойства	бериллия
5.4. Природа	пластической		деформации	поликристаллического		бериллия
Литература

П Р Е Д И С Л О В И Е

Цель этой книги — дать развернутое представление о физи ческих основах пластической деформации и разрушения берил лия, подвести итоги двадцатилетних исследований по проблеме хрупкости бериллия, определить его место и роль среди других металлов с гексагональной плотноупакованной структурой.

При анализе пластической деформации металлов вряд ли можно найти другие примеры столь разнообразного сочетания элементарных процессов пластической деформации, разрушения и связанных с ними дислокационных механизмов, как это имеет место у бериллия. В зависимости от направления деформации бериллий может вести себя либо как типичный металл, или как прочный хрупкий кристалл с ковалентными связями. Трудно указать другой металл или сплав, у которого сочеталась бы вы сокая прочность и низкая плотность, как у бериллия.

Однако интерес к бериллию обусловлен не только специфи кой его деформации, но главным образом тем значением, кото рое он приобретает как конструкционный материал в авиацион ной, ракетной и космической технике. Бериллий обладает наи более высокой удельной жесткостью и прочностью, удовлетвори тельной коррозионной и радиационной стойкостью, самой высо кой среди металлов теплоемкостью, отличными электрическими

итепловыми характеристиками.

Кчислу немногочисленных, но серьезных его недостатков от носится хрупкость.

При написании этой книги мы не ставили задачу охватить все аспекты, связанные с изучением механических свойств бе риллия. В ней дается лишь физический анализ процессов дефор мации и разрушения бериллия в рамках дислокационных пред ставлений. Однако наряду с результатами фундаментальных исследований рассматриваются также некоторые характери-

стики поликристаллического металла и влияние различных тер мообработок на его свойства.

В дальнейшем авторы намереваются расширить исследова ния в области изучения механических характеристик различных сортов поликристаллического бериллия и обобщить их отдельно.

АВТОРЫ

ОБ О З Н А Ч Е Н И Я

А— активационная площадь

а— расстояние между барьерами Пайерлса— Набарро а, Ъ, с — периоды решеток а, с, р — векторы Біоргерса

Ь— модуль вектора Бюргерса

в— индекс винтовой дислокации


С К р	— критическая		полудлима	микротрещины
с — концентрация
c-Lj — постоянные			упругости
d	— межатомное		(межплоскостное) расстояние; ширина дефекта упа
	ковки, ширина препятствия, расстояние между частичными дисло
	кациями, размер зерен			(субзереи)
D	— диаметр	образца
Е — модуль		упругости

F— сила

G— модуль сдвига

Н(Но)	— энергия	(при т* = 0)
Нв	—энергия	образования	вакансий
Нс	—энергия	стягивания	диссоциированной дислокации
Я д	—энергия	самодиффузии
#П—н—энергия		барьера Пайерлса — Набарро

#п —энергия связи примесей с дислокацией

Н;		—энергия	перегиба в механизме Пайерлса — Набарро
Hi		—энергия	порога		(ступеньки)
Hi — энергия увеличения длины дислокации
Нц		— энергия рекомбинации дислокации
Н — высота 'вертикальной стенки дислокаций
h — ширина			дислокаций по Эшби; высота ступенью!, связанной с ли
		нией скольжения; расстояние между дислокациями						в стенке
Л, k,	I — индексы плоскостей
К — коэффициент упрочнения;							энергетический фактор,	фактор	Шмид
		та; модуль		объемного сжатия
k — постоянная				Больцмана
к — индекс			краевой		дислокации
L—дляніа			свободного пробега дислокаций; длина линий скольжения;
		максимальная длина				скопления
	I—длина		дислокации			между	точками закрепления	(дислокациями
		леса, атомами примесей, частицами выделений) или ширина скоп
		ления дислокаций
М — усредненный фактор ориентации Тейлора
Л'		плотность		препятствий
її — число			дислокаций			на ступеньку, плотность дислокаций			в скоп
		лении
Р — давление

— радиус

действия

поля

напряжений,

электрическое

сопротивление

— р а д и у с

ядра

дислокации,

размер

частицы выделения

Sij

—упругие

податливости

s'ee

—эффективная

упругая

податливость

— энтропия

5 —'удельный кристаллографический сдвиг

прті двоііннковании

Т (/)

—температура,

°К

(°С)

— время

Т0—температура

перехода к атермической части напряжений

7"Ф —температура

фазового

превращения

Т-г. — температура перехода

из хрупкого состояния в пластичное

Ts —температура плавления

v—скорость

движения

дислокаций

V(Vo)

—актавационный объем

(при

т* = 0)

W — ширина

двойного

перегиба

положении максимума

энергии

х—• расстояние

(между

линиями,

плоскостями скольжения, дислока

циями

и препятствиями

и т. д.)

— численный

коэффициент

Р — коэффициент

чувствительности напряжений к скорости деформа

ции, <? In є/6Ч*

Y —энергия дефекта упаковки,

поверхностная энергия

Г —линейное натяжение дислокации

6 — относительное

электросопротивление

(Rmo0

К/ЛІ.2° К )

є — относительная деформация

(удлинение)

Єр —деформация

і(удлиненне)

до разрушения

— скорость деформации

Во — частотный

фактор

х —коэффициент

сжимаемости

Х(Хо)

— у г о л (исходный

угол)

между

осью растяжения

направлением

скольжения

v — ч а с т о т а

колебаний

дислокации

между

точками

закрепления; ко

эффициент

Пуассона

—дебаевская

частота

ф(фо)

— у г о л

(исходный угол)

между

осью

растяжения

плоскостью

ё с — п а р а м е т р ы

размерного

и упругого

несоответствия

р —плотность подвижных дислокаций

Рл — плотность дислокаций

леса

о"в —предел

прочности

о"^ — предел

текучести

Сп.п.у —прецизионный предел упругости

Стр —разрушающее напряжение,

нормальное

плоскости

скола

Сто,г — условный предел

текучести

т — касательное

напряжение

ТдВ

—критическое напряжение зарождения двойника

ТКР,

t(oooi)' т (іоТо)

т - д - — к р и т и ч е с к о е

напряжение сдвига

т* — термическая

компонента

напряжений

т q

—атермическая

компонента

напряжений

т р

— касательное напряжение в момент разрыва

т^П—н

—напряжения

Пайерлса — Набарро

Xа —прецизионный предел текучести

Х(Хо) — угол

(исходный

угол)

между

осью

растяжения

и плоскостью

скольжения

ч> — поперечное

сужение

Г л аIв а

П Л А С Т И Ч Е С К А Я Д Е Ф О Р М А Ц И Я М О Н О К Р И С Т А Л Л О В Б Е Р И Л Л И Я

Механические свойства полукристаллического бериллия в значительной мере определяются характером пластической де формации и разрушения монокристаллов. Без понимания эле ментарных процессов пластического течения и разрушения труд но разобраться в природе хрупкости и найти наиболее эффек тивные способы повышения пластических и прочностных харак теристик металла.

По сравнению с цинком, кадмием и магнием пластическая деформация монокристаллов бериллия изучена менее подробно, однако сравнительный анализ имеющихся результатов позволяет

создать	достаточно цельную			физическую	картину природы де
формации металлов		с	гексагональной		плотноупакованной
(г. п. у.)	структурой,	и в	том	числе бериллия. Отсутствующие

в этой картине фрагменты относятся главным образом к вторич ным системам скольжения, в частности к пирамидальному сколь жению в бериллии.

Значительно хуже изучена физика и механика процессов хрупкого разрушения г. п. у.-металлов. Единое мнение о приро де этих процессов все еще отсутствует.

Прогресс в исследовании пластической деформации берил лия, достигнутый в результате разработки методов получения монокристаллов высокой чистоты, связан с работами Лондона, Германа, Дамиано, Д. Кауфмана и других в США, Дюиуи, Пуарье и Ренье во Франции, а также Р. И. Гарбера, И. А. Гин дина и авторов настоящей книги в СССР. Из ранних работ не обходимо отметить исследования Ли и Брика, а также Туэра и А. Кауфманна.

Основными элементарными видами пластической деформа

ции	бериллия являются: базисное (0001) < 1120>,			призматиче
ское	{10І0} < 1 1 2 0 Х пирамидальное	{1122}<1123> (и, воз
можно, {1_01д;}<1120>) скольжение,		а	также двойникование
{1012}< 1011 > . В этой главе приведены			данные	эксперимен

тальных наблюдений, а их интерпретация и природа процессов пластической деформации описаны во второй главе,

1 / 311 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ