Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

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

.pdf
Скачиваний:
7
Добавлен:
27.10.2023
Размер:
21.54 Mб
Скачать

95. Churchman A. Т. Nature,

1953, 171,

p. 706; Proc.

Roy.

Soc.

A,

1954,

226,

 

p. 216.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

96.

Levine E. D. Trans. A I M E ,

1966, 236,

p.

1558.

 

 

 

 

 

 

 

97.

Rosi F. D. e. a. .1. Melals,

1953, 5, p. 257; 1954, 6,

 

p. 58;

1956,

8, p

115;

 

Trans. A I M E , 1953,

197, p.

1083.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

98.

M c H a r g u e C. J., Hammond

J. P. Acta

metallurgica,

1953,

1,

p.

700.

 

99.

Джафсри

P. и др.

Рений

и

тугоплавкие металлы

платиновой

подгруппы.

 

Перев. с англ. М., Нзд-во

иностр. лит.,

1963.

 

 

 

 

 

 

 

100.

Rapperport Е. J . , Hartley

С.

S. Trans.

A I M E , 1959,

215,

p.

1076.

 

101.

Conrad

H. H i g h l - S l r e n g l h

Materials.

N . Y . , Wiley,

1965,

p.

436.

 

 

102.Peierls R. E. Proc. Phys. Soc, 1940, 52 p 34.

103.Nabarro F. R. N. Proc. Phys. Soc, 1947, 59, p 256.

104.Eshelby J. D. Philos. M a g . . 1949, 40, p. 903.

105.Eshelby J. D. e. a. Acla metallurgica, 1953. 1, p. 251.

106.Foreman A. J. E. Acta metallurgica, 1955, 3, p. 322.

107.Teutonico L . J . Mater. Sci. E n g n g , 1970, 6, p. 27.

108. Roy R. B. Philos. M a g . , 1967, 15, p. 477.

109.Chou Y. T. J . Appl . Phys., 1962, 33, p. 2747.

110.Yoo M . H., Wei С. T. J. Appl . Phys., 1967, 38, p. 4317.

111.Tyson W. Acta metallurgica, 1967, 15, p. 574.

112.Chalmers В.. Martins U . M . Proc. Roy. Soc. A., 1952, 213, p. 175.

113. Fisher E. S. Trans. A I M E , 1968, 242, p. 1575.

114.Metallurgical Trans., 1970, 1, p. 2367—2477.

115.Nabarro F. R. N . e. a. Advances Phys., 1964, 13, p. 193.

116.Харрнсон. Псевдопотенцнал в теории металлов. Перев. с англ. М., «Мир», 1968, с. 235.

117.Краско Г. Л. и др. «Физ. твердого тела», 1967, 9, с. 3059.

118. Зегер А. В кн.: Дислокации и механические свойства кристаллов. Перев.

с англ. М.. 11зд-во иностр. лит.. 1960. с. 179.

119.Seeger A. Philos. M a g . , 1955, 46, p. 1194.

120. Носкова Н. И.

и др. «Физ. металлов и металловедение»,

1965, 20, с.

920;

в сб.: Свойства

и применение жаропрочных сплавов. М.

«Наука»,

1966,

с.52.

121.Панин В. Е., Фадин В. П. «Изв. вузов. Физика», 1968, № 3. с. 72.

122.

Штейнберг А. М., Соколов

Л. Д . «Изв. вузов. Физика»,

1971, №

8, с.

20.

123.

Regnier

P. Thesis. Orsay.

1969;

Rep. СЕ А] 1969, No.

3868.

 

 

124.

Regnier

P.. Dupouy J . M .

Phys.

Status Solidi, 1967,

23,

p. К109;

1968,

28,

p.K55; 1970. 39, p. 79.

125.Fourdeux A., Berghezan A. Compt. Rend. Acad. Sci., 1960, 250, p. 3019.

126.

Seeger

A. The

Relation

beetween the Structure and Mechanical Properties

 

ol Metals, H . M . S. O., 1963 (цит. no [123]); в кн.: Дислокации и меха­

 

нические свойства кристаллов. Перев. с англ. М., Изд-во иностр. лит.,

 

1960, с.

179.

 

 

127.

Whelan

М. J.,

Hirsch Р.

В. Philos. M a g . , 1953, 2. p. 1121.

128.Nishiyama Z. e. a. J . Japan. Inst. Met., 1965, 29, p. 133.

129.Poirier J-P. e. a. Canad. J. Phys., 1967, 45, p. 1221.

130.Ashbee К. H . G., Vassamillet L. F. Acta metallurgica, 1967, 15, p. 481.

131.Sastry D. H. e. a. Scripta Met., 1969, 3, p. 927.

132. Harris J. E., Master В. C. Proc. Roy. Soc. A, 1966, 292, p. 240.

133.Hales R. e. a. Proc. Roy. Soc. A . 307, 71 (1968).

134.Leighly H. P. Philos. /Mag., 1970, 22, p. 209.

135.

Thornton P. В., Hirsch P. B. Philos.

M a g . ,

1958,

3,

p. 738.

136.

Schottky G. e. a. Phys. Status Solidi,

1965, 9, p. 231.

137.

Dobson P. S., Smallman R. E. Proc.

Roy.

Soc.

A.

1966, 293, p. 423.

138.Sastry D. H . e. a. Acla metallurgica, 1969, 17, p. 1453.

139.Sastry D. H. e. a. Metallurgica! Trans., 1970, 1, p. 1827.

140.Sastry D. H. e. a. Current Sci., 1970, 39, p. 97.

141.

M o g a r d

J.

H., Averbach B. L. Acta metallurgica,

1958,

6, p.

552.

142.

Rosenbaum

H. S. Deformation T w i n n i n g .

N . Y.,

Gordon

and

Breach, 1964.

143.

Cottrell

A.

H., Bilby

B. A.

Philos. M a g . ,

1951,

42,

p.

573.

 

144.

Stohr J .

F.

e. a. Met .

Sci.

Rev. Met., 1971, 68, No.

1,

p.

49.

 

145. Seeger A. Krislallplasiizital . I n : Handbuch der Physik. Bd . V, 11/2, Berlin, 1958.

146.Электронная микроскопия и прочность кристаллов. Сб. статен. Перев. с англ. М., «Металлургия», 1968.

147.Клэрборо Л. М., Харгривс М. Е. В сб.: Успехи физики металлов». Вып. 5. Перев. с англ. М., «Металлургия», 1965, с. 7.

148.

Andrade

Е.

N., Henderson С. Philos.

Trans., А, 1951, 244,

р.

880.

149.

Barrett

С. S.

A d a

metallurgica,

1953,

1, p.

1.

 

 

150.

Risebrough

N. R.,

Teghtsoonian

E. Canad.

J. Phys., 1967,

45,

p. 591.

151.Лаврентьев Ф. Ф., Владимирова В. Л. «Физ. металлов и металловедение», 1970, 29, с. 150; 1971, 31, с. 162.

152.Adams К. Н. е. a. Mater . Sci. Engng . , 1967 , 2, p. 37.

153. Conrad H.,

Perlmutter I . Conference Internationale

sur la

M e t a l l u r g i e du

Beryllium,

Grenoble, Press Universitaires de France,

1966,

p. 319.

154. Лаврентьев Ф. Ф., Похил Ю. А. «Физ. металлов и

металловедение», 1970,

30, с. 432.

 

 

 

155.Штофель Е., Вуд Д . В сб.: Разрушение твердых тел. Перев. с англ. М., «Металлургия», 1965, с. 318.

156. Brydges W. Т. Philos. M a g . , 1967, 15, p. 137, 1079.

157.Kratochvil P., Homola J. Acta melallurgica, 1966, 14, p. 1757.

158.Pfeiffer W. Phys. Status Solidi, 1962, 2, p. 1727.

159.

Adams

К.

H. e.

a.

Trans. A I M E ,

1968,

242,

 

132.

 

 

 

 

 

 

 

160.

Kratochvil

P., Koutnik M . Chechosl.

J .

Phys.

B,

1968,

10,

p.

1309.

 

161.

Seeger

A.

e. a. Philos. M a g . ,

1961,

6,

p.

639.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

162.

Guyot

P.,

Dorn

J .

E. Canad. J. Phys..

1967,

 

45,

p. 983.

 

 

 

 

 

163.

Seeger

A.

e. a. Disc. Faradav Soc,

1957,

23,

p.

19.

 

 

 

 

 

 

164.

Qiiimby H. M . e. a. Trans. A I M E .

1962,

224,

p. 149.

 

 

 

 

 

 

165.

Levine

E. S. e. a. Trans. A I M E ,

1959,

215,

p.

521.

 

 

 

 

 

 

 

166.

Fleischer R. L. Acta metallurgica,

1961, 9, p. 996;

1963,11,

p. 203;

1967,

15,

 

p. 1513;

J. Appl . Phys.,

1962,

33,

p.

3504.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

167.

Физическое металловедение. Сб. Вып. 3. Под

ред.

Р.

 

Кана.

Перев.

с

 

англ. М., «Мир»,

1968.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

168.

Urakamiet A. Acta metallurgica, 1970, 18,

p.

87.

 

 

 

 

 

 

 

169.

Dorn J . E., Rajnak

S. Trans. A I M E ,

1964,

230,

p.

1052.

 

 

 

 

 

 

170.

Friedel

J .

Internal

Stress

and

Fatique

in

 

Metals .

Amsterdam,

Elsevier

 

Publ. Co.,

1959, p.

238.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

171.

Escaig

B.

Thesis,

Orsay, 1968 (цитир. no

[123]).

 

 

 

 

 

 

 

172.

Hauser

F.

E. e. a. Trans. Amer. Soc.

Metals, 1958, 50,

p.

856.

 

 

173.

Dorn J . E. Dislocation Dynamics, Lond.,

M c G r a w - H i l l ,

1967,

p. 52.

 

174.

Friedel

J. Dislocations

Interactions

and

Internal

Strains,

Sorbonne, Paris,

 

1959, p.

220.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

175.Escaig B. Phys. Status Solidi, 1968, 28, p. 463.

176.Thornton P. H. Acta metallurgica, 1966, 14, p. 1257.

177.Peissker E. Acta metallurgica, 1965, 13, p. 419.

178.Bach P. Thesis, Nancy, 1969 (цитир. по [123]).

179.

Blish

R.

C,

Vreeland

T. J . A p p l . Phys.,

1968,

39,

p. 2816;

1969, 40, p.

884.

180.

Пустовалов

В.

В.

и др.

«Физ.

металлов

и

 

металловедение».

1967,

23,

 

с.'312.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1S1.

Weinberg

F. Trans. A I M E ,

1968,

242,

p.

2111.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

182.

Weinberg

F. Canad. J. Phys., 1967, 45,

p.

1189.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

183.

Soo

P.,

Higgins

G.

T. Acta

metallurgica,

1868,

16, p.

187.

 

 

 

 

184.

Conrad

H. Canad. J. Phys.,

1967. 45, p. 581.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

185.

Das

Gupta

P.,

Arunachalam

V. S. J . Mater . Sci.,

1968,

3,

p.

2 / 1 .

 

 

186.

Guard R. W., Keeler J . H . Trans. Amer. Soc.

Metals,

1957,

49,

p.

449.

 

187.

Westlake

D. G. Trans

A I M E .

1968, 242, p. 661.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

188.

Mills

D.,

Craig

G.

B. Trans. A I M E ,

1968,

242,

p.

1881.

 

 

 

 

 

189.

Evans

K. R. Trans. A I M E ,

1968,

242,

p.

648.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

190.

Ramaswami

В.,

Craig

G.

B. Trans. A I M E ,

1967,

239,

p.

1236.

 

 

191.

T u n g

P.

P.,

Sommer

A. W .

Metallurgical

Trans.,

1970,

1,

p.

947.

 

 

192.Sastry D. H. e. a. J. Mater . Sci., 1971, 6, p. 332.

193.Sastry D. H., Vasu К. I . Acta metallurgica, 1972, 20, p. 399.

194.Динамика дислокации. Сб. статен. Харьков, Изд. Фпз.-техн. ии-та низких температур А Н УССР, 1968.

195.Салита О. П. «Фпз. металлов и металловедение», 1971, 31, с. 190.

196.

Deformation

T w i n n i n g . N . Y., Gordon

and

Breach, 1964.

 

197.

Westlake D.

G. Acta metallurgica, 1961, 9,

p. 327.

 

 

198.

Hall

E.

O.

T w i n n i n g

and

Diliusionless

Transformations in Metals.

 

Lond..

Butterworths, 1954.

 

 

 

 

 

 

199.

Blish

11

R.

C , Vreeland

T. Philos. M a g . ,

1968, 17, p.

849.

200.

Reed-Hill

R. E. Trans. A I M E ,

1960, 218, p.

554.

 

 

 

201.

Gouling

S. I . , Roberts C. S. Acta Crystallogr.,

1956, 9,

p.

972.

202.

Coiiling

S. I . e. a. Trans.

Amer. Soc.

Metals,

1959, 5 1 ,

p. 94.

203.Schiebold R. E., Siebel G. Z. Metallkiinde, 193!, 69, S. 458.

204.Morral F. R. J . Inst. Metals, 1958, 10, p. 662.

205.Классен-Неклюдова M . В. Механическое двойникование кристаллов. M . ,

Нзд-во АН СССР, 1960.

206. Kocks U . F., Westlake D. G. Trans. A I M E , 1967, 239, p. 1107.

207.Яковлева Э. С , Якутович М. В. «Ж - техн. физ.», 1950, 20, с. 420.

208.Hull D. Acta metallurgica, 1960, 8, p. 11; 1961, 9, p. 191.

209.

Гордиенко

Л.

К., Иванова

В. С. «Изв. А Н СССР.

ОТН»,

1958,

3,

 

с. 121.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

210.

Орлов

Л.

Г.,

Утевский Л.

М. «Фпз.

металлов

и металловедение»,

1963,

 

16, с. 617.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

211.

Deruytere

A., Greenough G. В. J . Inst. Metals,

1956,

84,

p. 337.

 

 

212.

Gilman

J . J . Trans. A I M E ,

1958, 212, p.

783.

 

 

 

 

 

 

213.

Одинокова

Л. П. «Изв. А Н СССР. Металлы»,

1967, №

1, с.

134.

 

 

214.

Гарбер

Р.

И. и др. « Ж . техн. физ.»,

1953, 23,

с. 2127;

«Физ.

металлов

и

 

металловедение», 1955, 1, с. 528.

 

 

 

 

 

 

 

215.Гиндин И. А. и др. «Физ. металлов и металловедение», 1964, 18, с. 605; «Физ. твердого тела», 1968, 10, с. 2529; 1959, 1, с. 1794.

216. Burr D. J . , Thompson N. Philos. M a g . , 1965, 12, p.

229.

 

217. Драчинский А. С. и др. «Докл. АН СССР», 1964, 154, с. 1078; в сб.:

Фи­

зическая природа хрупкого разрушения. Киев,

«Наукова думка»,

1966,

с. 82.

218.Драчинский А. С. и др. «Физ. металлов и металловедение», 1965, 19,

с. 602.

219.Моисеев В. Ф., Трефилов В. И. В сб.: Физическая природа пластической деформации и разрушения. Киев, «Наукова думка», 1969, с. 7.

220. Yoo М. Н. Trans. A I M E , 1969, 245, p. 2051.

Г л а в а

5

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

Пластическая деформация поликристаллов имеет одну су­ щественную особенность по сравнению с монокристаллами; для обеспечения однородного и непрерывного формоизменения твер­ дого тела необходимы дополнительные напряжения для пере­ дачи деформации через границы зерен.

В реальных кристаллах роль границ зерен существенно воз­ растает вследствие преимущественного выделения примесей в области границ. Концентрация примесей на границах повы­ шается в результате диффузии растворенных атомов в поле сил

упругого взаимодействия между

границами

зерен

и

атомами

в соответствии

с уравнением [ 1 , 2]

 

 

 

 

 

 

 

 

=

Ac e H o / f e r

 

 

 

 

(5.1)

 

 

с

d££

 

 

 

 

 

 

г р

 

і _ С о [ і _ Л е " о / « - ]

 

 

 

 

 

где %> — концентрация

примесных атомов

на

границах

зерен;

с0 — их концентрация

в

твердом

растворе;

Я 0

— энергия

связи

примесных

атомов с

границей;

А — постоянная

(энтропийный

член). Границы

зерен

и примеси на них являются

серьезным

препятствием для распространения деформации от одного

зерна

к другому, что приводит к дополнительному

упрочнению

метал­

ла. Поэтому

предел

текучести

поликристаллических

материа­

лов всегда выше, чем монокристаллов. При высокотемператур­ ной деформации поведение поликристаллических материалов может целиком определяться процессами пластического течения и разрушения у границ зерен [1].

Механические свойства поликристаллических тел зависят от взаимной ориентации кристаллов и их ориентации относительно направления деформации. Это особенно характерно для метал­ лов с г. п. у.-структурой, в том числе для бериллия, отличающе­ гося высокой анизотропией механических свойств (см. гл. 1). Передача скольжения через границу соседних зерен зависит от того, как ориентированы эти зерна по отношению к оси дефор­ мации. Например, если одно зерно в бериллии ориентировано благоприятно для легкого базисного скольжения, а у соседнего зерна с направлением деформации совпадает гексагональная

ось, трансляция скольжения в это зерно будет затруднена, по­ скольку отношение критических напряжений і 5 2 ) / т ( 0 0 0 | ) ^ 1 0 2 . Отдельные зерна при деформации могут находиться под дейст­ вием сжимающих напряжений, способствующих реализации трудно активируемых видов скольжения.

Именно анизотропия механических свойств кристаллов яв­ ляется причиной образования текстуры в деформированном ма­ териале. Характер текстур в деформированном бериллии рас­ смотрен нами ранее [3]. Вследствие преимущественной реализа­ ции легкого базисного скольжения при одноосной деформации бериллия в области не очень высоких температур образуется текстура, при которой базисная плоскость кристаллитов стре­ мится стать параллельно оси деформации. Степень совершен­ ства текстуры зависит главным образом от температуры и сте­ пени деформации.

Эффективность упрочнения поликрпсталлических материалов границами зерен зависит от их протяженности, т. е. от размеров зерен. Величина зерен сказывается также и па пластических и вязкостных характеристиках. Влияние размеров зерен на вяз­

кость и пластичность обычно оказывается более

сильным,

чем

на прочность.

 

 

В реальных поликрпсталлических материалах

необходимо

учитывать влияние на упрочнение и разрушение не только

гра­

ниц зерен, но и границ субзерен, которые часто образуются в

процессе

деформации и

термообработки. При

разориентацни

субзерен,

превышающей

критическую ( > 1 3 ° ) ,

их роль в про­

цессе деформации подобна роли границ зерен. Энергию границ

субзереи можно представить

как сумму

энергий составляющих

ее дислокаций

[4], плотность

которых

в

субграпнцах

примерно

на порядок выше, чем в субзерпе. По

этой причине субграпицы,

как и границы зерен, характеризуются

повышенной

концентра­

цией примесей.

 

 

 

 

Влияние примесей и легирующих элементов на пластическую

деформацию

и разрушение

поликрпсталлических

материалов

более сложное, чем в случае монокристаллов. Это связано не только с наличием градиентов концентрации, вызванных повы­

шенным количеством

примесей на границах

зерен и

субзереи

(т. е. с равновесной сегрегацией). Дело в том,

что в случае ани­

зотропных металлов

примеси и легирующие

элементы

могут в

принципе изменять анизотропию деформации, механизм упроч­ нения и разрушения, и это, в свою очередь, сложным образом отражается на механических свойствах полнкристаллпческого тела. Следует различать примеси и легирующие элементы двух типов: входящие в твердый раствор и присутствующие в метал­ ле в виде отдельных включений. Как указывалось ранее, нали­ чие включений весьма характерно даже для сравнительно чи­ стого бериллия. Влияние растворенных элементов и избыточных фаз на упрочнение и разрушение металлов различно.

В связи с этим предел текучести поликристаллического ма­ териала можно представить в следующем виде:

 

 

 

=

2 т к Р

+ стг +

 

Оф + о,. р .

 

 

 

(5.2)

Здесь о г — ч л е н ,

связанный

 

с преодолением

дислокациями

гра­

ниц зерен и субзерен;

Оф — вклад

включений вторичных

фаз;

От. і) — добавка, связанная

с

образованием

твердых

растворов.

В этой

главе

проанализированы результаты

исследований

термически

активированного

механизма деформации

поликри­

сталлического

бериллия, влияния

размеров

зерен,

субструктуры

и примесей

на

его деформацию

и

разрушение.

Такой анализ

сопряжен с

определенными

 

трудностями. Во-первых,

хотя

изу­

чению механических свойств поликристаллического бериллия посвящено большое количество работ, физические аспекты его пластической деформации рассмотрены недостаточно. В частно­ сти, весьма ограниченны данные о динамике деформации, прак­ тически отсутствуют результаты исследований влияния суб­ структуры на механические свойства (лишь сравнительно не­ давно стало известно о необходимости учета ее влияния [5, 6]), нет данных о влиянии структуры, легирующих элементов и при­

месей

на механизм

зарождения

и распространения трещин,

крайне

мало сведений о влиянии

примесей на

хладноломкость

и т. д.

Во-вторых,

литературные данные часто

разноречивы, что

связано с недостаточно строгим контролем факторов, оказываю­

щих влияние на

свойства материала.

К числу таких

факторов

следует отнести

прежде йсего дефекты

на поверхности

(микро-

трещины, двойники и т. д.), проявляющиеся при испытании по­

ликристаллического материала в хрупкой области,

субструкту­

ру, а также количество, дисперсность и особенности

распределе­

ния вторичных фаз. До сих пор обычно исследовался поликри­

сталлический бериллий чистотой

ниже 99,9%, который

вследст­

вие малой растворимости большинства элементов в

твердом

металле представлял собой сплав,

упрочненный избыточными

фазами [3].

 

 

 

5. 1. Влияние р а з м е р о в з е р е н

на

механические

 

характеристики бериллия

 

 

 

Впервые влияние размеров зерен на механические свойства бериллия изучили Бивер и Уикл [7]. По их данным, уменьше­ ние размеров зерен в металлокерамическом бериллии от 61 до 17 мкм привело к повышению предела прочности при растяже­ нии от 21 до 35 кГ/мм2. Прочность возрастала вплоть до 600° С. Относительное удлинение при растяжении также возрастало, особенно в области максимума на кривой s(T) (300—600°С), характерного для металлокерамического бериллия [8, 9] и свя­ занного с присутствием примесей [10, 11]. Позднее в работе [12] была изучена зависимость истинного разрушающего напряже-

ния от размеров зерен в прокатанных листах

металлокерамиче-

ского бериллия. Содержание ВеО

при этом

сохранялось посто­

янным, однако ее

распределение

изменялось. Обнаружено, что

O p ~ d - ' ' ' - " , где d—средний

размер

зерна.

 

 

В дальнейшем

влияние

размеров зерен

на

предел текучести,

напряжения течения и разрушающие напряжения изучалось не­ однократно на различных сортах бериллия [13—24]. Зависимость температурного порога хладноломкости бериллия от размеров зерен исследовалась в работах [16, 17, 24—26].

5.1.1. Влияние размеров зерен на предел текучести, напря­ жение течения и разрушающее напряжение. Зависимость пре­ дела текучести 0 S от величины зерна d обычно описывают эмпи­ рическим соотношением Петча [27], которое получено в резуль­

тате развития идей Холла

и

называется уравнением

Холла —

Петча:

 

 

 

o3 =

ot

+ Ky<riU.

(5.3)

Здесь а и Ку — константы. Для аналитического описания зави­ симости между as и d неоднократно предлагались другие соот­ ношения. В частности, в работе [28] предложено уравнение

as = Ad~4\

(5.4)

которое тоже удовлетворительно описывает некоторые экспери­

ментальные данные.

Однако соотношение

(5.3) является

более

общим.

Кроме

того,

этому

соотношению

найдено

теоретическое

толкование на

основе

дислокационных

представлений.

 

Величина d

в уравнении

(5.3) соответствует

среднему

диа­

метру зерна лишь в случае

хорошо

отожженных

материалов.

При наличии

субзерен с

большими

углами

разориентации

( > 1 — 3 ° )

величина d равна

размеру субзерна.

 

 

 

Подробный анализ уравнения Холла — Петча с целью уста­

новить физический смысл коэффициентов оч и Ку

проведен

Кот-

треллом

[29] и Стро [30]; дополнительные

данные

о

физическом

смысле коэффициента а* получены в работе [31]. Анализ осно­

ван на

рассмотрении

процесса

передачи

скольжения от

зерна

к зерну. Сержент и Конрад [32] считают, что аг- представляет

со­

бой

термическую компоненту

напряжений

течения,

зависящую

от

скорости

деформации

и температуры.

Величину

оч обычно

определяют

экстраполяцией

 

линейной зависимости

os(d~il2)

в

области

бесконечно

большого

d. Следовательно,

она

имеет

смысл предела текучести

монокристаллов. Константа

Ку

харак­

теризует

прочность

блокирования дислокаций при передаче

де­

формации от зерна

к зерну

и определяется

соотношением

 

 

 

 

 

 

 

К у

 

=

оАЩЧш,

 

 

(5-5)

где оа — напряжения отрыва дислокаций от закреплений; L — расстояние между источником дислокаций и границей. В свою

очередь,

Od = Mxd.

Здесь

Mr—усредненный

 

фактор

ориентации

Тэйлора;

%d —напряжение,

при

котором

начинает

действовать

источник

дислокаций

вблизи

границы.

В

случае

металлов с

о. ц. к.-структурой

величина

К у

определяется

главным

образом

высокими

значениями Xd в

связи с влиянием примесей

внедре­

ния; в гексагональных металлах большое значение приобретает

также фактор

ориентации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зависимости

r r s ( d — I

/ 2 ) д л я

различных сортов

бериллия при­

ведены на рис. 5.1, соответствующие

этим зависимостям

коэф-

50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О

 

 

2

4

 

6

 

8

 

Ю

 

й~1/г,ммА

 

Рис.

5.1. Зависимость предела текучести от размера

 

 

 

 

 

зерна

в

бериллии

при 20° С:

 

 

 

 

 

/ — горячепрессованный

бериллий

п р о м ы ш л е н н о й

ч и с т о т ы ,

со ­

 

д е р ж а щ и й

3,3 — 5,3% В е О

[23];

2 — в ы д а в л е н н ы й

бериллий

про ­

 

м ы ш л е н н о й чистоты

( 0 . 4 — 1,4 % В е О )

при

р а с т я ж е н и и

в

про ­

 

д о л ь н о м направлении

(251; 3 — тот

ж е

м е т а л л , испытанны й

п о д

 

углом

 

45°

к оси в ы д а в л и в а н и я ;

4 — тот

ж е м е т а л л

в

горячепрес -

 

сованном

состоянии; 5 — листы , полученны е

прокаткой

слитков

 

горячепрессованного электролитического металла с с о д е р ж а н и е м

 

ВеО

0,2 — 1 . 8%

[21]; 6 — листы,

полученные о с а д к о й

н прокаткой

 

слитков д и с т и л л и р о в а н н о г о металла чистотой 9 9 . 9 %

[24);

7 — л и ­

 

сты,

полученные прокаткой слитков

электролитического

м е т а л л а

 

 

 

 

 

 

чистотой 99 . 6% [161.

 

 

 

 

 

 

фициенты Оі

 

и Ку — в табл. 5.1. Для

сравнения здесь же

приве­

дены величины Оі и Ку для других

металлов

с г. п. у.-структурой.

Данные табл. 5.1 позволяют сделать лишь общие заключения

о закономерностях

изменения

а*

и

Ку,

поскольку

исследован­

ные образцы

 

бериллия

различались

по

составу

и

текстуре, а

условия испытания на растяжение не были

строго

одинаковы­

ми. У бериллия

значения

а, и К у обычно сравнимы пли несколь­

ко выше, чем у других гексагональных металлов.

Вместе с тем

величина К у у бериллия

существенно выше,

чем

у

металлов с

г. ц. к.-структурой [32], и

близка к значению

К у

для

металлов

с о. ц. к.-структурой.

 

 

 

 

Параметры з_ и Ку в уравнении Холла — Петча (5.3) для металлов с г.п.у. -структурой

О)

отн.

см

 

Способ обработки

Текстура

Металл

 

 

Cd

Теплая

прокатка

Слабая

 

н отжиг

 

 

То

же

»

S-T

Деформация,

у/

 

о

 

195

0,001

78

0,001

о"

к<

т

Литература

о

 

U

 

 

tu

 

 

 

 

0

0,99

1,76

[14]

0

1,13

2,02

 

Zn

 

»

 

300

0,005

3,3

0,7

0,63

[14]

 

 

»

300

0,175

7,3

1,2

1,1

 

M g

Горячая

прокатка

 

300

0,002

0,7

0,9

2

[14]

 

и отжиг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выдавливание и

Сильная

300

0,005

6,3

0,53

1,18

 

 

отжиг

базисная

 

 

 

 

 

 

 

Ті

300

На

пре­

5,7

1,3

1,1

[14]

 

 

 

 

 

деле

те­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кучести

 

 

 

 

Zr

Холодная прокат­

Сильная

300

0,002

3

0,8

0,83

[14]

 

ка и отжиг

базисная

 

 

 

і

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Be

Пруток

и лист

300

На

пре­

11,3

2,94

0,99

[13]

 

 

 

 

 

деле

те­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кучести

 

 

 

 

 

Выдавленный раз­

Сильная

300

То же

0

3,33

1,12

[15]

 

личной

чистоты

базисная

 

 

 

 

 

 

 

 

То

же

То же

300

»

21

3,83

1,12

[15]

 

Горячее

прессо­

Произ­

300

»

2,5

2,66

0,9

[15]

 

вание

вольная

 

 

 

 

 

 

 

 

То

же

То же

673

»

0

2,1

0,71

[15]

 

Выдавливание

Сильная

173

»

14,1

1,4

0,47

[19]

 

»

базисная

273

»

12,6

 

 

 

 

То же

1,4

0,47

[19]

 

 

»

»

373

»

9,9

1,4

0,47

[19]

 

Прокатка элек­

Базисная

293

»

2,2

1,32

0,45

[16,

 

тролитического

 

 

 

 

 

 

 

17]

1Ї38

Продолжение табл. 5.1

 

 

 

 

О

 

Способ обработки

га

 

•І

га

 

 

о

 

>•

 

 

 

 

О.

н

 

 

о

•В-

О)

 

Н

ь."

 

 

 

 

, кГ/млг

ГС

о

>.

 

га

 

с

 

Be

Прокатка

электро­

Базнсная

373

На пре­

5

0,63

0,21

[16,

 

литического

 

 

деле те­

 

 

 

17]

 

»

»

473

кучести

6,5

0,15

0,05

[16,

 

 

 

 

 

 

 

»

 

 

 

J7]

 

Горячее

прессо­

Произволь­

293

- 7 , 5

- 2 , 8 0,93

[23]

 

вание технического

ная

293

»

9

1,46

 

 

 

Деформирование

Базисная

0,49

[24]

 

слитка

высокой

 

 

 

 

 

 

 

 

чистоты

 

 

 

 

 

 

 

Из табл. 5.1 следует

также, что величины

о, и Ку зависят от

текстуры. Общая тенденция такова, что а, возрастает,

а Ку

убы­

вает

с ростом

совершенства текстуры

базисной плоскости. Так,

у горячепрессованного

бериллия

с произвольной

ориентацией

кристаллитов

о, минимальна, а

Ку

максимальна;

отношение

Ку/Е достигает (1 -+-2) -10—4 мм112.

Уменьшение Ку

с ростом

сте­

пени совершенства текстуры хорошо согласуется с представле­ нием о том, что при близкой ориентации зерен облегчается рас­ пространение скольжения в соседние зерна вследствие сильной

зависимости Ку от фактора ориентации.

Что касается величи­

ны о;, то ее изменение с текстурой можно

объяснить изменением

механизма деформации металла.

 

Конрад п Перлмюттер [14] считают, что величина о, у изо­

тропного горячепрессованного бериллия связана с базисным скольжением, а у текстурированного_она определяется призмати­

ческим

скольжением в системе {1010} < 1 1 2 0 > , поскольку тек­

стура

в деформированном бериллии благоприятна для призма­

тического скольжения при испытании в направлении вдоль оси деформации. Это предположение подтверждается эксперимен­ тальными данными Джекобсона [25], согласно которым аг- для горячепрессованного бериллия близка к величине а, для выдав­ ленного металла при растяжении в направлении, лежащем под углом 45° к направлению выдавливания (в этом случае ориен­ тация менее благоприятна для призматического и более благо­ приятна для базисного скольжения, чем при растяжении вдоль оси деформации). При таком способе растяжения аг = 2,5 кГ/мм2;

половина этой величины (х~ — оЛ удовлетворительно согла-

\ 2 у

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ