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

пластической деформации. По расчетам, при р л ~ 3 - 1 0 6 см~2 плотность скользящих дислокаций возрастает в 74 раза при повышении скорости деформации на порядок. При р л « 1 0 5 смгг плотность дислокаций, наоборот, уменьшается с ростом скорости деформации. В кристаллах с высокой плотностью дислокаций леса стадия легкого скольжения вообще отсутствует.

Для изучения причин указанных изменений были проведены опыты по определению активационного обьема и его зависи­ мости от величины сдвига для кристаллов с разной плотностью дислокаций, а также электронномикроскопические исследования кристаллов. Активационный объем определяли по релаксации и

дии В базисного скольжения связан с образованием дислокаций леса в системе {1122} < 1 1 2 3 > . Последние приводят к резкому росту упрочнения. Именно этим объясняется исчезновение ста­ дии легкого скольжения в кристаллах с высокой плотностью дислокаций леса в исходном состоянии.

При плотности дислокаций леса менее 3-Ю6 см~2 механизм упрочнения обусловлен упругим взаимодействием скользящих дислокаций и дислокаций леса и образованием сидячих дисло­ каций, затрудняющих дальнейшую деформацию [151, 154]. Электронномикроскопические исследования подтверждают пред­ положение о сильном торможении скользящих дислокаций «де­ ревьями». При плотности дислокаций леса более 3-Ю6 см~2 особенности базисного скольжения, по мнению авторов ра­ боты [151], можно объяснить размножением скользящих дисло­ каций у дислокаций леса и заметным увеличением плотности подвижных дислокаций. Плотность дислокаций леса является, таким образом, одним из главных параметров, определяющих характер и механизм базисного скольжения.

4.7.4. Упрочнение при базисном скольжении. Кривые дефор­

деформации это сходство носит внешний характер, поскольку механизмы, контролирующие упрочнение этих металлов на ста­ диях В п С, по-видимому, различны.

На характер кривых деформации кроме температуры влияют ориентация кристаллов, их структурное совершенство (особенно плотность дислокаций леса) и содержание примесей.

Наиболее детально изучена природа упрочнения на стадии А , которая часто простирается до деформаций в сотни процентов.

Протяженность этой стадии линейно уменьшается при снижении температуры [36]. У M g это справедливо при 7 ' > 3 7 0 о К , а при низких температурах протяженность стадии А не зависит от

Рис. 4.8. Вид кривой деформации при базисном сколь­ жении монокристаллов цинка, деформированных при комнатной температуре [21. Ориентация кристалла ука­ зана на стереографической проекции.

ставляют интерес данные об изменении дислокационной струк­

Основные различия моделей Зегера и Хнрша — Лелли со­ стоят в следующем.

1. Зегер и другие считают, что накопление дислокаций в

дают равный вклад в упрочнение. Хпрш и Лелли учитывают вклад в упрочнение лишь избыточных дислокаций одного знака, имеющихся в скоплениях.

сплетений, основанный на захвате коротких диполей скользя­ щими дислокациями. Краточвил и др. [157, 160] развили идею Хирша и Лелли о роли вторичного скольжения в базисной плоскости. Под вторичным скольжением здесь понимается сколь­ жение дислокации в той же системе, но с вектором Бюргерса а2 , отличающимся от вектора а[ первичной системы только направ­ лением. Вторичное скольжение экспериментально изучено у Zn и Cd [38, 157, 160]. В результате взаимодействия дислокаций типа а2 и ai возможно образование сеток и асимметричных диполей, приводящих к росту упрочнения. Учитывая различие дислокационных структур, образующихся при базисном скольженин г. п. у.-металлов, их следует разделить на две группы:

скольжение развивается при малых деформациях и сетки об­ разуются в начале стадии А.

Единая точка зрения на природу упрочнения на стадии А базисного скольжения отсутствует. Возможно, механизм упроч­ нения различен у разных металлов и меняется с температурой. Зегер и др. [см. 2, 161] предложили теорию упрочнения, учи­ тывающую поле напряжений, однородно распределенных в кри­ сталле дислокаций. Согласно этой теории, коэффициент упроч­ нения не зависит от температуры (см. п. 2.7) и определяется соотношением

к дислокациям, их переползанием и аннигиляцией дислокаций противоположных знаков [2, 32]. Это позволяет объяснить также зависимость Кл от скорости деформации в области про­ межуточных температур [2, 35, 146]. При низких температурах, когда возврат отсутствует, и при высоких, когда он успевает

может быть результатом концентрации напряжений в процессе формирования сплетений. Вновь образующиеся дислокации скапливаются у двойниковых границ. В результате облегчаются вторичное базисное и призматическое скольжение и дальнейшее двойниковаиие. Этот процесс имеет сходство с механизмом упрочнения на стадии I I деформации г. ц. к.-металлов, причем двойники играют роль вторичного скольжения.

Вопрос о природе упрочнения Zn на стадии В до сих пор имеет спорный характер. Зегер и др. [2, 32] полагают, что вакансии, образующиеся при движении порогов, конденсируются в диски, которые затем превращаются в призматические петли. Плотность петель увеличивается с деформацией, и при пере­ ходе от стадии А к стадии В они начинают уменьшать путь пробега скользящих дислокаций, ограничивая их подвижность. Призматические петли действуют, подобно барьерам Ломера — Коттрелла, в металлах с г. ц. к.-структурой и влияют в первую очередь на атермическую компоненту напряжения. По рас­ четам,

переход к стадии В обусловлен увеличением плотности дисло­

долю т*, поскольку лишь она меняется при изменении темпе­ ратуры пли скорости деформации. Согласно закону Коттрелла — Стокса, ті/то не зависит от напряжения. Это равнозначно по­ стоянству T * / T G В О всем диапазоне деформации.

Несмотря на наличие многочисленных измерений зависи­ мостей ті то, Ат и т*'тс от напряжения пли деформации, до сих пор нет единого мнения о том, соблюдается ли закон

ставлена в виде двух или трех линейных участков с разными углами наклона. Подробно характер этой зависимости про­ анализировали Шарп и др. [71].

леса, имеющими небазисный вектор Бюргерса. Хпрш и Лелли

быть результатом пересечения скользящих дислокаций с дисло­ кациями в призматической плоскости.

Иная ситуация возникает в Zn. Закон Коттрелла — Стокса при базисном скольжении в Zn соблюдается при плотностях

на стадии А и остается постоянным и равным 0,35 на стадии В [151]. Подобный результат получен также при деформации Cd

В полпкрпсталлическом Cd отношение T * / T G увеличивается с уменьшением размера зерна [150]. Авторы работы [150] считают,' что .соотношение T^/TJJ В поликристаллах Cd также должно возрастать при уменьшении d.

4.7.6. Механизм базисного скольжения. После работ Конра­ да и др. [66, 67] многие авторы [76, 138—140, 150] поддер­ живают точку зрения, согласно которой в области термически

150]. Хотя механизм пересечения согласуется с рядом наблю­ дений, окончательно этот вопрос не выяснен.

Ясно, что скольжение не определяется силами Пайерлса — Набарро. Активационный объем обычно на несколько порядков больше величины 10 Ь3, характерной для механизма Пай­ ерлса — Набарро. Существенно, что он зависит от т*, плотности' дислокаций леса и величины зерна d, тогда как для механизма Пайерлса — Набарро такие зависимости являются слабыми или вообще отсутствуют.

Рост V с увеличением размера зерна можно объяснить воз­ растанием параметра / вследствие уменьшения вероятности небазпсного скольжения (увеличения плотности дислокаций леса). Действительно, пирамидальное скольжение в системе {1122} < 1 1 2 3 > в поликристаллическом Cd усиливается с умень­ шением размера зерен [150]. Что касается дополнительного упрочнения, обусловленного уменьшением размера • зерен,, то пока не ясно, связано ли оно с более высокой величиной коэф­

В отличие от кристаллов Be механизмы скольжения, обуслов­ ленные взаимодействием дислокаций с примесями в кристаллах Zn и Cd чистотой более 99,9—99,99%, по-видимому, не играют заметкой роли: характеристики базисного скольжения этих металлов в области малых содержаний примесей изменяются

Значення частотного фактора EQ—NAbv, измеренные экспе­ риментально1 и оцененные по величине2 /, хорошо согласуются между собой. Линейный характер зависимости Н(Т) для Cd,

Zn и M g и, следовательно, постоянство е0 можно также рас­ сматривать как дополнительный аргумент против механизма

скольжения, подтверждают механизм пересечения, имеется одно существенное обстоятельство, которое трудно согласовать с этим механизмом. По известному значению V0 из уравнения (2.7) или (2.1) можно определить расстояние между дислокациями

ций леса на несколько порядков превышает количество дефек­ тов в отожженных кристаллах. Несоответствие усугубляется тем, что линии дислокаций леса должны пронизывать плоскость базиса, т. е. это должны быть преимущественно дислокации с небазисным вектором Бюргерса, плотность которых на самом деле на много порядков ниже 3 .

В частности, из результатов Ф. Ф. Лаврентьева и зр. (см. п. 4.7.4) можно заключить, что дислокации с + а приводят к силь­ ному изменению характера базисного скольжения уже при плотностях более 103 см~2. Авторы работы [151] объясняют подобное несоответствие тем, что реальная длина дислокацион­ ных сегментов 1~р~Ч2 значительно меньше расчетной, поскольку в результате упругого взаимодействия с ^дислокациями леса образуются участки рекомбинации, уменьшающие величину /.

ность дислокаций леса.

Шарп и др. [71] высказали предположение, что препят­ ствиями для базисного скольжения наряду с дислокациями леса могут быть призматические петли, образующиеся за счет конденсации вакансий, которые, в свою очередь, возникают при движении порогов. Экспериментальные подтверждения этого ме­ ханизма также отсутствуют.

Хнрш и Лелли [70] считают маловероятным, что уменьшение активационного объема M g с ростом деформации является ре­ зультатом пересечения дислокаций а с небазисными дислока­

они объясняют возрастанием плотности призматических сегмен­ тов, образующихся в результате поперечного скольжения. Пере­ сечение дислокаций с этими сегментами приводит к увеличению плотности порогов и уменьшению активационного объема. Эта модель также проблематична, поскольку пересечение дисло­

4.8. Влияние легирорания на характеристики базисного скольжения

Влияние легирования на характеристики базисного сколь­

препятствует их недостаточность и разноречивость. Основные экспериментальные наблюдения заключаются в следующем.

рактер. Левайн и др. [165] исследовали влияние пяти различ­

стает. Однако это скорее тенденция, чем закономерность; в част­

>0,025 ат.%, тогда как величина т* возрастает с концентрацией

мости ДтПр от концентрации Zn в области температур 0—423° К.