Влияние плотности дислокаций на прочностные свойства кристалла. Кривая Одинга. Расчет теоретической прочности.
При расчете теоретической прочности делается два предположения:
Кристалл является идеальным. Сдвиг одной части кристалла относительно другой происходит синхронно, то есть одна часть кристалла как единое целое перемещается относительно другой части кристалла. Предположим, что на верхнюю часть кристалла действует сила F и под действием ее верхняя часть кристалла сместилась относительно нижней как единое целое на одно межатомное расстояние и тогда работа внешних сил будет рана а* F; теоретическая прочность кристалла больше реальной прочности в сотни и тысячи раз.
Под действием внешних сил полуплоскость смещается влево и смещает при этом влево полуплоскость СД .
На определенном этапе смещения полуплоскости СД связь между атомами Д и М будет разорвана и восстановлена связь между атомами А и М, но это значит, что краем полуплоскости вместо точки А будет точка Д, то есть дислокация переместится на одно межатомное расстояние.
Реально сдвиг происходит не синхронно , а поэтапно.
Рвутся не все связи одновременно а только связи между атомами в одной плоскости , что требует меньших усилий.
Кривая Одинга. При увеличении плотности дислокаций на правой ветви кривой дислокации начинают пересекаться между собой и в результате взаимно тормозят друг друга, что приводит к повышению прочности
Б
ольшая
разница между теоретической
и реальной прочностью объясняется
При расчете теоретической прочности предполагается, что в идеальном кристалле сдвиг происходит синхронно, в действительности сдвиг происходит не синхронно из-за наличия дислокаций и их движении в кристалле.
Поверхностные и объемные дефекты кристаллического строения.
Реальное строение металлического тела является поликристаллическим. Кристаллы неправильной формы в поликристаллическом теле называются зернами. Различие отдельных зерен состоит в различной пространственной ориентации кристаллической решетки. Между зернами имеется пограничный слой с сильно искаженной структурой и высокой концентрацией атомно кристаллических дефектов. Такой пограничный слой между зернами называется границей, которая является поверхностным двуменрным дефектом (несовершенством) кристаллического строения . Границы между зернами называют большеугловыми, так как кристаллографические направления в соседних зернах образуют углы, достигающие десятков градусов. Атомы на границах зерен обладают повышенной энергией, что обуславливает протекание многих процессов по границам зерен. Диффузия вдоль границ зерен происходит с гораздо большей скоростью, чем в объеме зерна. Это объясняется тем, что высокоугловые границы содержат повышенную концентрацию вакансий и нарушений кристаллической решетки, что уменьшает энергию активации диффузии.
Энергия активации вдоль границ составляет 0,5…0,7 от энергии активации в объеме зерна.
Несколько меньшие нарушения наблюдаются на границе субзерен.Зерно также не является монолитным кристаллом, построенным из строго параллельных атомных слоев. Каждое зерно состоит из отдельных субзерен, образующие так называемую субструктуру. Субзерна разориентированы относительно друг друга от нескольких долей до единиц градусов – малоугловые границы.Субзерна имеют размеры (0,1-1 мкм) на один три порядка меньше размеров зерен.Сочленение субзерен друг с другом с сохранением правильной хотя искаженной кристаллической структуры происходит посредством дислокаций. Плотность дислокаций тем больше, чем больше угол разориентировки между субзернами. С увеличением угла разориентации субзерен и уменьшением их величины плотность дислокаций в металле повышается.