книги из ГПНТБ / Папиров И.И. Пластическая деформация бериллия
.pdfи активационного объема
где N — число винтовых сегментов, диссоциированных в базис ной плоскости дислокаций на единицу объема. Критерием при менимости механизма поперечного скольжения являйся линей
ная зависимость между величинами |
1/т*7" и 1/Т. По |
мнению |
Дорна и Митчелла [31], эта модель |
удовлетворительно |
описы |
вает результаты исследования призматического скольжения в магнии при Г>450°К .
Ренье и Дюпуи [41, 42] видоизменили модель Фриделя с учетом возможного расщепления дислокации а в базисной и призматической плоскостях. Соответствующие результаты при ведены в п. 2.8 и 4.9.3.
2.5. Влияние примесей на характер пластической д е ф о р м а ц и и
Характеристики деформации металлов с г. п. у.-структурой, особенно параметры призматического скольжения, существенно зависят от содержания примесей в исследуемых образцах. Учи тывая, что механизмы упрочнения при легировании подробно проанализированы в монографиях [3, 43, 44] и во многих ори гинальных работах, в этом разделе можно ограничиться лишь перечислением полученных результатов.
При выяснении механизмов деформации сплавов кроме трех
обычно |
рассматриваемых |
зависимостей — напряжения |
сдвига т |
||||
от температуры, энергии активации Н и |
активационного |
объ |
|||||
ема V от напряжения — необходимо учитывать |
концентрацион |
||||||
ные зависимости т(с) и |
V(c). |
В большей |
части |
работ |
меха |
||
низм, |
контролирующий |
пластическую |
деформацию |
сплавов, |
|||
определяют по характеру функций т(с) и |
х(Т). |
|
|
|
|||
Особенностью металлов с |
г. п. у.-структурой |
является |
изме |
нение соотношения осей с/а при легировании. В результате воз можно изменение сил связи и вклада небазисного скольжения. Этот фактор, возможно, проявляется в сплавах M g — L i [45], Be—Си и Be — Ni [46].
При анализе влияния примесей на деформацию следует раз делять твердые растворы и двухфазные сплавы. Кроме того, природа взаимодействия дислокаций с примесями может ока заться различной в термически активируемой области и в об ласти 7">70 .
2.5.1. Механизмы упрочнения твердых растворов. При ана лизе упрочнения твердых растворов следует различать две группы теорий. Первые учитывают закрепление дислокаций ра створенными атомами (неупругое взаимодействие), вторые свя зывают упрочнение с дополнительным трением, обусловленным размерными и упругими эффектами (упругое взаимодействие).
Отдельно |
рассматривают упрочнение |
упорядоченных твердых |
|
растворов |
и вторичные эффекты влияния примесей — изменение |
||
плотности |
дислокаций и энергии дефектов упаковки |
[25, 43, 47, |
|
48]. Уменьшение энергии дефекта |
упаковки при |
легировании |
|
приводит, |
в частности, к затруднению поперечного |
скольжения. |
2.5.2. Закрепление дислокаций примесями. Модель закрепле ния (блокирования) дислокаций примесями разработана Кот-
треллом [48], Сузуки |
[47] и др. [3, 44]. |
|
|
|
|
||||
Сузуки |
[47], |
|
анализируя |
деформацию |
металлов |
с |
|||
г. ц. к.-структурой, |
учел различие |
растворимостей |
примесей |
в |
|||||
матрице и в |
области |
дефекта |
упаковки |
с |
г. п. у.-структурой. |
||||
В результате |
легирования |
энергия дефекта |
упаковки обычно |
||||||
уменьшается |
(его |
ширина |
увеличивается), |
что сопровождается |
блокированием дислокаций и изменением напряжений течения т (эффект Сузуки). По Сузуки, прирост напряжения за счет леги
рования |
т ~ с ( 1 — с ) |
и |
слабо |
зависит от температуры |
при |
||
Т ^500° К. Еще ранее |
Коттрелл |
[48] |
получил |
результаты, |
во |
||
многом |
подобные данным |
Сузуки, из |
анализа |
взаимодействия |
полей напряжений, вызванных примесными атомами и дисло кациями. Напряжение, необходимое для отрыва дислокации от примесей, прямо пропорционально их концентрации, размерному несоответствию и слабо зависит от температуры (при ? 5>
£ 300° К) .
Согласно современным представлениям, освобождение дисло каций от насыщенных примесных облаков в большинстве слу чаев маловероятно. Поэтому «старые» дислокации, как правило, не участвуют в пластической деформации, обеспечиваемой дви жением вновь образующихся дефектов. Во многих представляю щих интерес случаях необходимо учитывать не столько блоки рование дислокаций примесями, сколько влияние последних на движение «свежих» дислокаций, генерируемых работающими источниками.
2.5.3. Размерный и упругий эффекты упрочнения. При расче те упругого взаимодействия дислокации с атомами примеси энергию взаимодействия представляют в виде двух слагаемых, обусловленных различиями в размерах атомов матрицы и при меси и разницей упругих постоянных растворителя и твердого раствора [ 3 ] . В соответствии с этим упрочнение при легирова нии есть результат возникновения дополнительного трения от размерного и упругого эффектов.
Флейшер и Хиббард [49, 50], |
анализируя свойства сплавов |
на основе меди, обнаружили, что |
их упрочнение за счет леги |
рующих элементов пропорционально составному параметру не соответствия |=1|о—аЪа, учитывающему различие эффективных
модулей упругости |
сплава |
+ |
1 |
dG |
|
|
so = |
— . |
•—— и дилатацию решетки |
||||
при легировании |
с. |
1 |
da „ |
G |
[ а с |
у |
\а |
= •— • |
—г~ • В выражении |
для | постоянная а |
меняется от ~ 1 б (для краевых) до ~ 3 (для винтовых) дисло каций.
В случае, когда деформация сплава контролируется механиз мом Флейшера, для температурной и концентрационной зависи
мостей т*, а также для зависимостей # ( т * ) и V(x*) |
справед |
ливы следующие выражения: |
|
Ус, |
(2.40) |
где с/^760, |
|
т , = ч ' - / £ )' |
<2-41) |
" - " • ( ' - / т ) ' - |
( 2 - 4 2 ) |
V = |
|
В уравнениях (2.41) — (2.43) т* — напряжение течения при 0° К и Го — температура перехода к атермическому участку — опре деляются из соотношений:
<-°-^Vc, |
(2.44) |
= |
(2-45) |
Для анализа экспериментальных данных существенны зависи
мости |
с и ) / х*~УТ. |
Связь |
между |
То и Н0 |
определяется |
||
уравнением |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
*!--£-. |
|
|
|
<2-46> |
|
где /«=;6]/2 с—эффективное |
расстояние между |
атомами |
приме» |
||||
сей, зависящее также от гибкости дислокации |
и |
величины т*. |
|||||
Из уравнения (2.46) с учетом выражения |
(2.43) |
|
находим |
|
|||
|
|
|
Ь3 |
|
|
|
|
|
V - < * \ y - j — 1 J - |
' |
y i c |
|
' • |
P . 4 7 ) |
Концентрационная зависимость х*(Ус) не является универ сальной, хотя и описывает большую часть экспериментальных наблюдений. В некоторых случаях напряжение течения твердых растворов пропорционально концентрации (правило Норбери).
Фридель [25] предложил модель, согласно которой примеси действуют на движение дислокации подобно «деревьям»: дисло-
кация преодолевает их, двигаясь зигзагами (рис. 2.5). Напря жение T Jпри 0 ° К определяется энергией взаимодействия дисло кации с примесями Нп и их концентрацией:
Нп = х*0Ьх(с), |
|
(2.48) |
здесь х - с р е д н е е отклонение дислокации от прямой |
линии. |
|
^ - -— |
N |
|
Рис. 2.5. Движение дислокации в решетке, содержа щей примеси.
Температурная зависимость напряжений течения имеет вид
г * = УЗ Я п — kT In ( s 0 / e ) >2 щ
Активациониый объем при 0° К
|
|
|
V o = |
b |
l x x |
™ |
|
( 2.50) |
|
|
|
|
|
|
у 3 с |
|
|
Из |
уравнения |
(2.49) следует, |
что |
х*(Т) |
линейно |
увеличивается |
||
с |
концентрацией. При Т=0 |
|
х*0 = Нп/У0, |
при T0=HJk 1п(єо/є) |
||||
х*(Т)=0. |
Для |
сравнения с |
экспериментальными |
данными сле |
дует воспользоваться экстраполяцией активационного объема к 0°К [см. уравнение (2.50)], а также зависимостью х*(Т, с) (2.49). Отметим, что в расчетах Флейшера учтены размерный и упругий эффекты легирования, причем последний преобладает, тогда как модель Фриделя основана на доминировании размер ного эффекта. Кроме двух приведенных моделей имеются оцен ки, по которым т ~ с 2 в области малых с и не зависит от тем пературы в области низких температур [51, 52].
2.5.4. Упрочнение за счет выделений второй фазы. Частицы выделений, пересекающие плоскость скольжения, являются до полнительными барьерами, для преодоления которых необхо димо увеличивать напряжение (или температуру). Взаимодейст вие дислокаций с выделениями происходит по одному из двух механизмов: 1) дислокация перерезает достаточно малую ча стицу выделения; 2) дислокация огибает частицу за счет попе речного скольжения и переползания либо продавливается меж ду частицами, оставляя вокруг них замкнутые дислокационные петли. Подробно эти механизмы описаны в обзорах [3, 43, 44, 53, 54], где можно познакомиться с современным состоянием проблемы деформации двухфазных систем.
Дислокация может перерезать частицу при условии, что ее размер г меньше критического:
r K p = aG6»/Y, |
(2 - 5 1 ) |
где у— энергия поверхности раздела, образующейся при пере резании частицы и смещении ее частей на величину Ь. При из менении у в области 100—1000 эрг/см2 г 1 ф принимает значения от десятков до сотен ангстрем. Напряжение, необходимое для перерезания таких частиц дислокациями:
х^пуг2/2Ы, |
(2.52) |
где / — расстояние между частицами. Для того чтобы |
дислока |
ция могла пройти между крупными частицами, расположенными на значительном расстоянии друг от друга, необходимо более
низкое напряжение |
(2.53) |
х = aGb/l, |
слабо зависящее от температуры. Другими словами, крупные выделения вызывают увеличение атермпческой компоненты на пряжения. Величина т, определяемая соотношением (2.53), по некоторым данным, заметно ниже экспериментально измерен ных пределов текучести. Поэтому, по мнению авторов рабо ты [55], пластическое течение наступает лишь после разруше
ния частиц выделений |
в |
результате концентрации напряжений |
||
перед |
фронтом |
скопления |
дислокаций. По расчетам [55], для |
|
малых |
частиц |
т~/"~1 / 2 , |
а |
не / - 1 (2.52). Экспериментальные дан |
ные разных работ можно описать либо одной, либо другой из двух указанных зависимостей. Хоникомб [43] считает, что ме ханизм разрушения включений до начала пластической дефор мации имеет ограниченную общность.
Из соотношений (2.52) и (2.53) видно, что механические свойства двухфазных сплавов определяются размерами выделе ний и их плотностью в матрице. Наименьшее влияние на напря жение течения оказывают крупные частицы с малой плотностью,
наибольшее — мелкодисперсные выделения, |
разделенные малы |
ми расстояниями. Примеси, находящиеся в |
твердом растворе, |
оказывают на свойства металлов промежуточное между двумя указанными случаями воздействие.
Дислокации могут преодолевать частицы выделений также путем поперечного скольжения; при этом за частицей остается одна (в случае краевой компоненты) либо две (в случае винто вой компоненты) призматические петли.' Хирш и Хэмфрис [56] полагают, что в этом случае ряд петель действует как линейное
препятствие, и упрочнение |
связано |
с взаимодействием |
винтовых |
компонент и петель. В этом |
случае величина упрочнения |
||
|
cG In |
f—\ |
|
х _ х - |
4 |
r° { /е. |
(2.53а) |
0 |
( 2 я ) 2 ( 1 — v ) 4 » ' |
4 |
; |
Здесь |
r0 — эффективный |
радиус ядра дислокации, примерно |
одинаковый для винтовой |
и краевой компонент; / — объемная |
|
доля |
частиц. |
|
Из выражения (2.53а) следует, что деформационное упроч нение пропорционально объемной доле частиц и сравнительно слабо зависит от г. Отметим, однако, что это соотношение, удов летворительно описывающее системы на основе г. ц. к.-структур, не учитывает анизотропию деформации металлов с г. п. у.-струк турой.
Из-за низкой растворимости примесей в бериллии техниче ский и даже рафинированный металл представляет собой сплав, содержащий выделения вторичных фаз. Такие выделения обна ружены также и в кристаллах дистиллированного бериллия и металла, полученного зонной плавкой. Технический порошковый бериллий по существу представляет собой композиционный ма териал, содержащий ВеО.
Выделения в бериллии следует разбить на две группы: 1) образующиеся из твердого раствора при его охлаждении или при старении и 2) нерастворимые при высоких температурах. К первым относятся интерметаллические фазы, ко вторым — окись бериллия, карбиды и нитриды. Характер влияния фаз, вы делившихся из твердого раствора, в значительной мере зависит от термообработки и температуры испытаний. При высоких тем пературах они могут снова растворяться в матрице. Вторичные фазы создают термически устойчивую субструктуру.
Несмотря на значительное число работ, в которых изучены механические характеристики металла, содержащего выделения, в том числе состаренного бериллия, сведения о взаимодействии между дислокациями и частицами вторичной фазы недостаточ ны для анализа механизма упрочнения бериллия частицами выделений. По аналогии со сталями, упрочненными карбидными выделениями, и алюминием, содержащим окисные частицы, можно ожидать, что предел текучести бериллия, содержащего включения, должен изменяться пропорционально / _ 1 / 2 . Г 1 р и этом поведение прессованного металла подобно поведению спеченно го алюминиевого порошка (САП).
При повышении температуры испытаний увеличивается ве роятность обхода выделений дислокацией за счет поперечного скольжения или переползания. Поэтому по мере снижения чистоты металла линии скольжения при прочих равных усло виях становятся более волнистыми, что указывает на возмож ность огибания инородных частиц путем перехода винтовых компонент дислокаций из одной плоскости в другую или пере ползания краевых компонент.
2.6. Атермическая компонента напряжений течения
Величина атермической компоненты %а определяется полем внутренних напряжений. Как уже отмечалось, %с зависит от
температуры только через постоянные упругости:
Здесь индекс «нуль» |
относится к значениям величин при 0° К- |
|
Поскольку |
величина |
T g определяется плотностью дислокаций, а |
последняя, |
в свою очередь, повышается с деформацией, то тс , |
|
в процессе |
пластического течения также возрастает. Иногда x G |
рассматривают как сумму напряжения для начального неде-
формироваиного |
кристалла |
|
т с |
о и |
напряжения, |
связанного с |
|
упрочнением: |
|
|
|
|
|
|
|
|
т 0 = т с о |
+ |
f |
К(Г,*е) |
de, |
(2.55) |
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
где Л'= —1 — коэффициент |
упрочнения |
за счет |
атермической |
||||
йг |
|
|
|
|
|
|
|
компоненты. т с о |
определяют |
из |
зависимости т(Г) в области |
Т~>Та при малых пластических деформациях є и малых скоро стях деформации є (см. рис. 2.1). Величину T g при конечной де
формации є определяют с учетом коэффициента упрочнения К. Для разделения термической и атермической компонент на
пряжения кроме |
использования температурной |
зависимости |
х{Т) применяют |
различные методики [ И — 1 6 ] . |
Наибольшее |
распространение получили исследования релаксации напряже
ний. При остановке подвижного штока |
испытательной машины |
||
пластическая |
деформация образца продолжается до тех пор, |
||
пока уровень |
напряжений превышает |
т*. Поэтому |
Дт = т*, а |
величина T G , |
соответствующая нулевой |
скорости |
релаксации |
(см. рис. 2.3), характеризует далыюдействующее поле напря
жений [12]. Ограничение этой методики |
связано с тем, |
что при |
||||||||
малых т* и низких температурах скорость |
деформации |
может |
||||||||
быть так |
мала |
(е<10~ 9 |
сек~]), |
что за разумные времена изме |
||||||
рить xG оказывается невозможным [11]. |
|
|
|
|
||||||
Этого недостатка |
можно |
избежать в экстраполяционных ме- |
||||||||
тодиках, |
основанных |
|
на |
построении |
зависимостей |
|
dx |
|||
|
|
|
||||||||
1/d In |
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
~dT |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к - |
от |
т |
(здесь |
/ — время) |
|
[14, 15]. |
|
Сравни- |
||
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тельный |
анализ |
результатов определения T G |
разными |
методами |
||||||
дан в работах [13, 16]. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
До настоящего времени вопрос о природе поля дальнодейст- |
||||||||||
вующих |
напряжений, |
ответственного за |
T g , |
остается |
открытым. |
Многочисленные модели, описывающие упругое взаимодействие
дислокаций, приводят к одинаковому количественному |
резуль |
тату: |
|
т с = aGb р/р", |
(2.56) |
причем а обычно меняется от 0,2 до 0,6. |
|
96
Из существующих теорий, описывающих атермическую ком
поненту |
напряжений, |
наибольшее признание |
получили |
модель |
|||||||||
Зегера |
[27], а также |
модель |
Базинского |
[28], Фрпделя |
[25] |
и |
|||||||
Саада |
[57] |
(в дальнейшем |
она именуется |
моделью |
Базинско |
||||||||
го)1 . В |
обеих моделях |
тс, |
описывается |
соотношением |
(2.56); |
||||||||
причем |
а = 1 / 2 я ( 1 — v ) — д л я |
краевой |
и |
1/2л<—для |
винтовой |
||||||||
дислокаций. |
Поскольку у |
бериллия |
коэффициент |
Пуассона |
v |
||||||||
мал, сх^0,2 независимо от типа дислокации. |
|
|
|
|
|
||||||||
При |
выводе соотношения |
(2.56) Зегер |
исходил |
из |
предполо |
||||||||
жения, |
что далы-юдействующее поле напряжений |
обусловлено |
|||||||||||
упругим |
взаимодействием скользящих дислокаций между со |
||||||||||||
бой2 , |
а |
Базннскмй и др. — из |
предположения, что |
T G |
обуслов |
лена упругим полем взаимодействия скользящих дислокаций с дислокациями леса. В этом случае в выражении (2.56) фигури рует не р, а р л . Теория Базинского в значительной мере основы вается на опытах Коттрелла с сотрудниками, которые считали, что T * / T G не меняется с деформацией (закон Коттрелла — Сток-
са [59]) . В |
этом случае, когда |
т* контролируется |
механизмом |
пересечения, |
пропорциональное |
изменение T * / T G С |
деформацией |
объясняется тем, что обе компоненты напряжения, т* и тс, уве
личиваются за счет неупругого и упругого взаимодействий |
меж |
||||
ду |
скользящими дислокациями и дислокациями |
леса. Однако, |
|||
как |
показали |
дальнейшие исследования, |
закон |
Коттрелла—• |
|
Стокса имеет |
ограниченную общность [23, |
30]. |
Поэтому |
пред |
положение, лежащее в основе модели Базинского, справедливо лишь в некоторых случаях.
В общем случае тс можно представить в виде |
|
T G = T(j - j - XQ , |
(2.57) |
где %lG и т£—компоненты напряжений, обусловленные |
механиз |
мами Зегера и Базинского. С целью выяснить вклад этих компо
нент иногда используют следующий прием [21, 60]. |
|
||
По Дмл ю и Бернеру |
[60], для напряжений сдвига х\ и тг, |
||
измеренных при двух температурах, справедливо |
соотношение |
||
ІИі^іА |
= |
+ J _ / ; _ А . Т Л |
(2.58) |
из которого можно заключить, что если при фиксированном из менении температуры отношение напряжений течения не зави
сит от деформации, то это свидетельствует в пользу |
механизма |
Базинского, т. е. в уравнении (2.57) преобладает |
х!в. Если от |
деформации не зависит разность напряжений течения, то это
подтверждает |
механизм Зегера |
[21, 30]. У |
поликристаллов |
||||||||
т//т^, зависит |
от |
величины |
зерна |
и возрастает |
с его |
уменьше |
|||||
нием [61]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
1 |
С |
другими |
моделями можно |
познакомиться |
по работам [23, 58]. |
|||||
|
2 |
У |
металлов |
с |
г. п. у.-структурой дислокации |
распределены |
неоднородно, |
||||
и |
основной |
вклад |
в |
атермическую |
компоненту вносит избыток |
дислокации |
|||||
одного |
знака |
в скоплениях (см. п. 4.7).. |
|
|
|
|
|||||
7 |
Зак . |
54 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2.7. Механизм базисного скольжения |
|
|
||
Природа базисного |
скольжения |
в металлах |
с г. п. у.-структу |
|
рой считается хорошо |
изученной. |
Однако анализ |
эксперимен |
|
тальных результатов разных работ |
показывает |
(см. |
п. 4.7), что |
полное понимание механизма базисного скольжения еще не до стигнуто. По-видимому, процессы, контролирующие скольжение разных металлов с г. п. у.-структурой, неодинаковы.
При анализе базисного скольжения в бериллии целесообраз но разделять термическую и атермическую компоненты напря
жения. Термическая компонента |
может контролироваться одним |
|||||
из трех следующих |
механизмов: Пайерлса — Набарро, |
пересе |
||||
чения с дислокациями леса и взаимодействия с примесями. |
||||||
2.7.1. Механизм |
Пайерлса—Набарро. Один из авторов кни |
|||||
ги рассчитал |
температурную зависимость |
напряжений |
Пайерл |
|||
с а — Набарро |
для |
всех систем |
скольжения |
в |
бериллии. |
Расчет |
основан на теории |
Кульманна — Вильсдорфа |
[68], модифициро |
ванной для бериллия Тинтом и Германом [62], а также на ре
зультатах новейших измерений |
бериллия. |
|
|
||
Согласно расчетам |
|
|
|
|
|
Т(оооі)п_н = |
14,88-10« |
є " 1 ' 0 ? - 1 |
0 " |
дин/см* |
|
для недиссоциированных дислокаций и |
|
|
|
||
т ( о о о 1 ) П - н = |
14,88-10« |
е - 4 . 9 з . і о » <«?> |
dllHJCMz |
||
для диссоциированных дислокаций в плоскости |
базиса (0001). |
||||
Здесь < u 2 > — с р е д н е е квадратическое |
смещение |
атомов, зави |
|||
сящее от температуры '. |
|
|
|
|
|
Напряжения Пайерлса — Набарро |
для |
диссоциированных |
дислокаций в базисной плоскости оказались очень низкими во всей области температур, однако для полных дислокаций в обла
сти температур 0—600° К |
они |
в |
несколько раз превышают из |
|||
меренное |
значение т ( 0 0 0 ] ) |
для |
кристаллов |
высокой |
чистоты. |
|
Анализ |
экспериментальных |
Данных (см. п. |
1.1) и их |
сравне |
ние с результатами изучения базисного скольжения в других
металлах |
с г. п.у.-структурой |
(см. п. |
4.7) |
показывают, |
что |
на |
|||||||||
самом деле базисное скольжение не |
контролируется |
механиз |
|||||||||||||
мом Пайерлса — Набарро. Наиболее важный довод против |
это |
||||||||||||||
го |
механизма — высокие |
значения |
|
активационного |
|
объема |
|||||||||
(Vo^lOOO |
b3), |
тогда |
как |
для |
механизма |
Пайерлса — Набарро |
|||||||||
F 0 < 1 0 0 6 3 . |
Температурная |
зависимость |
Т(оооі)(Г) |
(см. |
рис. |
1.1) |
|||||||||
не имеет характерного для этого механизма |
плато |
^~ |
— 0^ |
||||||||||||
вблизи |
0° К. |
Кроме |
того, |
дислокации |
|
а |
в |
плоскости |
|
базиса |
|||||
всегда |
диссоциируют, |
а напряжения |
Пайерлса — Набарро |
для |
|||||||||||
диссоциированных дислокаций очень низкие. |
|
|
|
|
|
||||||||||
1 |
< м 2 > |
меняется от |
1,16- |
10—1в |
см2 при |
10" К |
до |
3 , 3 - Ю - 1 8 |
см2 |
при |
|||||
700° К. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9S
2.7.2. Механизм пересечения с дислокациями леса. Конрад и Перлмюттер [26], исходя из предположения о том, что меха низм базисного скольжения определяется пересечением скользя щих дислокаций с дислокациями леса, сравнили энергию акти вации этого процесса с энергиями образования порогов и стя
гивания |
дислокаций. |
|
|
|
|
|
|
|
||
При |
оценке |
величины |
Но в работе [26] принято: |
70 = 600'К» |
||||||
в = 10-4 |
се/с-1 , |
eo = N A B v?«106 |
сек~1. |
Из |
соотношения |
(2.24) при |
||||
7 = 70 |
получаем |
Я 0 = 1 , 2 |
эв |
или |
-—-0,1 Gb3 |
[25, 26]. |
Поскольку |
|||
энергия |
порога НІ также |
имеет |
величину |
~ 0 , 1 Gb3, |
то авторы |
|||||
работы |
[26] заключают, |
что |
энергия |
стягивания |
дислокации |
|||||
(Нс — Но—Н{) |
в |
базисной |
плоскости |
мала |
и, следовательно, |
энергия дефекта упаковки невелика. Ниже будет показано, что
как расчеты, |
так |
и выводы о механизме базисного |
скольжения |
|||||
в бериллии, сделанные в работе [26], требуют пересмотра. |
|
|||||||
При |
расчете |
энергии |
активации |
выбранное |
значение |
Т0— |
||
= 600° К |
сильно завышено. По нашим данным, |
хорошо согла |
||||||
сующимся с |
результатами Репье |
[41], у кристаллов высокой |
||||||
чистоты |
Т0= |
150-f-200° К. Величина єо в уравнении |
(2.24) |
зави |
||||
сит от механизма деформации, и |
ее оценка в работе [26] с |
|||||||
точностью до порядка величины может оказаться |
недостаточной. |
|||||||
Поэтому |
расчет |
энергии |
активации |
ненадежен. |
Кроме |
того, |
имеются другие экспериментальные наблюдения, противореча щие механизму пересечения.
1. Активационный объем при 77° К V— IООО б3 . Из выраже ния (2.21) легко показать, что такой величине активационного объема соответствует плотность дислокаций леса около 10 1 0 сж - 2 . Это значение на несколько порядков выше, чем суммарная плот ность дислокаций в исходных кристаллах (следует учесть, что дислокациями леса при базисном скольжении являются пре имущественно дислокации типа с + а).
2. В соответствии с механизмом пересечения упрочнение при
базисном |
скольжении |
не должно зависеть от |
температуры (см. |
||||
п. 2.7.5). У бериллия коэффициент |
упрочнения |
резко возрастает |
|||||
с понижением температуры (см. рис. 1.5,6). Этот факт |
нельзя |
||||||
объяснить |
процессами |
возврата, |
которые |
происходят |
в |
цинке |
|
и кадмии |
выше 170° К, но практически отсутствуют в |
бериллии |
|||||
при температурах ниже 570° К. |
|
|
|
|
|
||
3. Температурная |
зависимость |
х(Т) |
для |
бериллия различ |
|||
ной чистоты (см. рис. |
1.1) не может быть описана соотношения |
ми (2.28) или (2.34), справедливыми для механизма пересече ния. Абсолютные значения т* оказываются очень чувствитель ными к содержанию примесей, особенно при низких темпера турах.
4. Электронномикроскопическиенаблюдения указывают на то, что винтовые дислокации в базисной плоскости легко по движны и не содержат порогов. Наоборот, при призматическом
7* 99