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

сей до 0,025 ат.%, а затем не изменяется. Протяженностьста­

Рис. 4.9. Температурная зависимость критических на­ пряжении сдвига для базисного скольжения в монокри­

При легировании цинка алюминием (0,02%) обнаружено 20-кратное увеличение плотности небазисных дислокаций [159]. Однако Адаме и др. [159] считают, что подвижность и плот­ ность скользящих дислокаций в сплавах Zn — А1 не зависят от содержания легирующего элемента.

4.8.2.Механизмы упрочнения при легировании. Характер

упрочнения за счет легирования при базисном скольжении в Zn

чением плотности дислокаций в легированных кристаллах. При­ меси приводят к закреплению дислокаций в процессе выращи­ вания кристаллов и при отжиге. Поэтому совершенствование

структуры при высокотемпературном отжиге обычно происхо­ дит в тем большей степени, чем чище кристалл. По мнению Ренье [123], механизм, контролирующий базисное скольжение чистых и грязных кристаллов, не меняется. Наиболее подробно

500

•400

природа упрочнения при базисном скольжении в легированных кристаллах изучена в работе [76] .

4.8.3. Механизм упрочнения в атермической области. Как уже отмечалось, атермическая компонента напряжений в спла­

одним из следующих механизмов: изменением плотности дисло­ каций в плоскости базиса, механизмом Сузуки, упорядочением и механизмами дополнительного трения за счет упругого или размерного эффектов.

Упрочнение, по механизму Сузуки, прямо пропорционально концентрации с, при упорядочении оно пропорционально с2, а по

двум оставшимся механизмам — Vc. Большая часть наблюде* ний согласуется с последней зависимостью. Хотя плотность дис­

можные виды температурной зависимости критических напря­ жений сдвига для чистого металла 'и сплавов схематически

работах при - анализе .результатов эти виды деформации не разделяют, характеризуя их как «небазпсное» скольжение.

Экспериментальные данные о небазисном, скольжении в M g противоречивы. Измеренные в работах [56,. 57] значения крити­ ческих напряжении оказались значительно выше, чем в работе [58]. Вместе с тем все авторы сходятся в мнении, что небазис­ ному скольжению в M g свойственна сильная термическая акти­ вация и что при высоких температурах линии скольжения имеют извилистый характер. Макроскопический предел текучести ра­

слабое. Наряду.с базисным происходит пирамидальное сколь­ жение в системе {1123} < П 2 2 > . В области температур от 77°К до комнатной пирамидальное скольжение в этой системе посте­ пенно ослабевает и сменяется скольжением типа {1011}< 1120>. При дальнейшем. росте температуры усиливается призматиче­ ское скольжение.

Температурная зависимость критических напряжений сдвига кристаллов M g , ориентированных для призматического скольже­ ния, построена в работе [57]. Иосинага и Ориюси [58] показали, что в области температур 288—723° К линии небазисного сколь­ жения соответствуют в основном сдвигу по призматическим плоскостям; в меньшей степени в этих условиях развито сколь­ жение типа'{ЮН} < 1 1 2 0 > .

В Zn и Cd призматическое скольжение из-за высоких крити­ ческих напряжений наблюдается лишь при повышенных темпе­

Здесь т имеет размерность [дин/см2]. Энергия активации не за­ висит от напряжения. Упрочнение при скольжении очень мало. Эти факты свидетельствуют о дислокационно-диффузионном ха­ рактере течения в указанных интервалах температур.

4.9.2. Влияние легирования на характеристики призмати­ ческого скольжения. Влияние легирования изучено главным об-

0 100 200 300 • 400 У"

Рис. 4.12. Температурная зависимость критических на­ пряжений сдвига для призматического скольжения в монокристаллах системы M g — Z n [76] .

разом в сплавах M g с L i [1, 57, 58, 77, 168], Zn и А1 [76]. Наибо­ лее интересный эффект влияния примесей на призматическое скольжение M g заключается в уменьшении критических напря­ жений сдвига легированных кристаллов. Разупрочнение особен­ но велико при низких температурах (рис. 4.12) [76]. Следствием такого разупрочнения является заметное увеличение пластично­ сти некоторых сплавов по сравнению с чистым M g .

ханизма деформации. По-видимому, такой характер зависимо­

а т* уменьшается с ростом концентрации примесей. Легирова­

На рис. 4.14 приведена температурная зависимость активационного объема для сплавов M g — Z n . В области температур 100—200° К активационный объем мал и слабо зависит от кон-

центрации Zn и от температуры. При 7" > 200° К он быстро воз­ растает.

4.9.3. Механизм призматического скольжения. Призматиче­ ское скольжение рассматриваемой группы металлов контроли­ руется механизмом с сильной термической активацией. Суще­ ствует две точки зрения относительно природы призматического

О 100 200 300 400 5В0 60V Т°К

Рис. 4.13. Температурная зависимость критиче­ ских напряжений сдвига в сплавах M g — L i [76].

Фриделя [170], Шоттки и др. [136], Эскайга [171] и Ренье [123], основанные на модели поперечного скольжения дислокаций а, диссоциированных в базисной либо в базисной и призматиче­ ской плоскостях.

4.9. За. М е х а н и з м Д о р н а . Дорн с сотрудниками счита­ ют, что в области термической активации призматическое сколь­

скорость деформации при низких температурах определяется процессом образования парных перегибов на единице длины дислокации:

(см. рис. 2.4,а). Согласно теории, активационный объем очень

600

500

удовлетворительное соответствие между этой моделью и экспе­ риментальными результатами, относящимися к призматическому скольжению в сплавах системы M g — L i (с повышенным содер­ жанием L i ) и в соединении Ag2Li. Уменьшение величины т* при легировании магния литием авторы объясняют снижением на­ пряжений Пайерлса — Набарро.

Однако имеется несколько фактов, противоречащих таким представлениям. Легирование магния литием приводит к умень­ шению периодов решетки сплава, что должно сопровождаться увеличением силы Пайерлса — Набарро. Практически же т* при легировании не увеличивается, а уменьшается. Если деформа­ ция контролируется силами Пайерлса — Набарро, то упрочне-

ниє не должно зависеть от температуры [12]. Фактически в спла­ вах M g — L i эта зависимость оказывается значительной.

С целью устранить эти противоречия Дорн [173] модифициро­ вал теорию и предложил новую модель скольжения, названную «механизмом псевдо-Пайерлса». Эта модель — промежуточная между механизмами Пайерлса — Набарро и Фриделя. Учтя ве­ личину энергии ядра винтовой дислокации, Дорн пришел к вы­ воду о возрастании энергии дефектов упаковки при легировании

рация электронов не меняется, а в сплавах Mg — АГ она даже

Согласно некоторым воззрениям [76, 145], образование пар­ ных перегибов на дислокации облегчается присутствием неболь­ ших количеств растворенных атомов в результате нарушения

Существует несколько моделей поперечного скольжения дисло­

к завышенным значениям напряжений сдвига при низких тем­ пературах. Действительно, в этом случае тепловое возбуждение, необходимое для образования стяжек на диссоциированной дис­ локации, мало. Если составляющая силы вдоль плоскости ба­ зиса при этом также близка к нулю, то скольжение по призма­ тической или пирамидальной плоскости при низкой температуре вообще становится невозможным. В этом состоит одна из труд­ ностей такого подхода. Ее, однако', можно преодолеть, предпо­

ложенного напряжения дислокация, диссоциированная в плоско­ сти базиса, стягивается на небольшом участке и затем откло­

дислокации, претерпевшей поперечное скольжение, растет. Ско­ рость деформации в этом случае описывается уравнением (2.38).

Дорн с сотр. [1, 57] использовали эту модель для описания призматического скольжения в M g и сплавах M g — L i при тем­ пературах Г>720°К . Наклон прямой, построенной в координа­ тах 1/т* T=f(\jT) по экспериментальным данным, равен 16Х Х10~8 см2/дин. В соответствии с уравнением (2.38) можно записать

для энергии рекомбинации. Соответствующие расчеты показы­

то энергия активации этого процесса не зависит от т [см. урав­ нения (4.31—(4.33)]. Удовлетворительного объяснения этого факта в рамках теории Фриделя нет [1]. Механизм переполза­ ния, предложенный Виртманом, также неприемлем, поскольку энергия активации процесса значительно выше энергии само­ диффузии и, кроме того, она увеличивается при легировании цинка кадмием.

Эскайг [171, 175] предложил модифицированную модель по­ перечного скольжения, объясняющую результаты опытов Гил­ мана.

4.9.3г. М е х а н и з м Р е н ь е и Д ю п у и [123, 124]. В п. 2.8 описан механизм призматического скольжения Ренье и Дюпуи, основанный на предположении о диссоциации дислокации а в призматической плоскости. В соответствии с механизмом Ренье и Дюпуи поперечное скольжение винтовых дислокаций из приз­ матической плоскости в базисную активируется легче', чем об­