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

сей, образующих выделения. Поскольку при зонной плавке про­ исходит наиболее эффективное удаление выделений (ВеО, Ве2 С) в результате сегрегации, то этот способ очистки считается наиболее эффективным. В дистиллированном металле обычно

3

2

'1

1,6

',2

0,8

0,4

Рис. 1.5. Зависимость упрочнения бериллия при базисном скольжении ( Г = 3 0 0 ° К ) на стадии А от содержания примесей [16] (а) н от температуры испытаний [24] ( б ) .

содержится больше вторичных фаз. Однако многократная ди­ стилляция металла также обеспечивает значительное повыше­ ние пластичности и снижение температуры Тх перехода из хрупкого состояния в пластичное [34, 35]. Этот факт дает ос­ нование .полагать, что при малой концентрации примесей пла­ стичность металла в большей степени определяется примесями

ниє Т(оооі), сравнимое с аналогичным значением для технического бериллия, а 'их удлинение при растяжении не уступает удлине­

нии (Fe + Si + A!) и (Fe + Si) происходит охрупчивание бериллия и увеличение упрочнения. При этом обнаружена аномалия пла­ стичности двух образцов с низким (<0,001 %) и повышенным

образцов, было исследовано влияние термообработки — гомоге­

* Образцы, подвергавшиеся термообработке, вырезались из соседних участков кристалла.

зация иногда приводит к уменьшению относительного удлинения, а старение может способствовать улучшению шластичности, од­ нако полученных данных недостаточно для окончательных выво­

и Опенглер [19] отмечают, что общее содержание примесей в кри­ сталлах с рекордной пластичностью не намного «иже, чем у об­ разцов, показавших меньшее удлинение при растяжении. На ос-

нованип этого сделан вывод, что не все, а лишь некоторые примеси оказывают решающее влияние на такие параметры деформации, как критическое 'напряжение сдвига и удлинение.

Несмотря на значительное улучшение пластичности чистого бериллия за счет базисного скольжения, характер разрушения образцов высокой и низкой чистоты в общем одинаков: тре­ щины образуются в результате скола по базисной плоскости.

1.1.5. Характер линий базисного скольжения. Изучение по­ верхности кристаллов после деформации позволяет сделать по­ лезные заключения о дислокационной структуре деформирован­ ного металла. Наиболее важными характеристиками являются длина линий скольжения L , высота единичной ступеньки, свя­ занной с линией скольжения, h и среднее расстояние между

плоскостями скольжения -v. Перечисленные параметры обычно зависят от температуры, степени деформации и чистоты кри­ сталлов.

При низких температурах (77° К и ниже) следы базисного скольжения имеют вид тонких густо расположенных линий; с увеличением деформации скольжение развивается в основном за счет образования новых тонких тюлос [9, 25]. Линии часто появляются вблизи включений и дефектов. Вначале следы сколь­ жения оканчиваются внутри образца, но по мере роста на­ грузки проходят через все его сечение. Следовательно, сдвиг распространяется вдоль всей плоскости скольжения. Волни­ стость линий при низких температурах зависит от чистоты об­ разца и отсутствует у кристаллов с малым содержанием при­ месей [10, 25]. В частности, у образцов чистотой более 99,9%' следы скольжения прямолинейны при 20° К. При комнатной и более высоких температурах характер линий скольжения не­ сколько меняется. С ростом деформации плотность линий воз­

источников. Однако интенсивность источников разная, так как сдвиг на линию скольжения изменяется в больших -пределах.

Изменение характера линий скольжения с температурой яв­ ляется результатом термически активированного характера движения диссоциированных (расщепленных) дислокаций (см. п. 2.1). При низких температурах происходит быстрое блоки­ рование действующих источников вследствие образования скоп­ лений дислокаций у препятствий; в результате количество источников резко увеличивается: число линий скольжения воз­ растает, а высота ступенек изменяется слабо. В области тем­

направлениями, а также V-образных дислокаций (cusps) [37]. Структура кристаллов, деформированных при 293 и 77° К, в об­

•Повышение степени деформации при базисном скольжении сопровождается образованием сплетений (пучков), ориентиро­ ванных в направлениях < 1 0 Т о > , и ячеек. Такая структура ти­ пична для стадии В базисного скольжения. Сплетения состоят преимущественно из краевых дислокаций типа а. Наряду со сплетениями дислокаций, принадлежащих одной системе, наблю­ даются более сложные скопления (клубки), связанные со скольжением дислокаций а во вторичных системах. На краях клубков обычно разрешаются отдельные диполи и петли. Ячейки, образующиеся при базисном скольжении, разориентированы на

гласно которому две дислокации с неодинаково направленными векторами Бюргерса, двигаясь в соседних плоскостях скольже­ ния, в результате упругого взаимодействия стремятся сблизиться и установиться параллельно друг другу вдоль части своей дли­ ны, образуя диполь. При отрыве исходных дислокаций от диполя образуется петля. Спенглер и др. [20] объясняют образование петель механизмом Джонстона и Гилмана [49], по которому сту­ пенька на винтовой дислокации, образующаяся в результате по­ перечного скольжения и имеющая краевую ориентацию, транс­ формируется в диполь, который затем отрывается и образует петлю. Этот механизм мы считаем маловероятным, поскольку диполи и петли в большом количестве образуются на начальной стадии деформации, когда поперечное скольжение, необходимое для образования ступенек, отсутствует.

Механизм формирования сплетений (пучков) не изучен. Спенглер и др. [20] считают, что их образование может быть связано с явлением полигонизации при скольжении («механиче­ ской» полигонизацни). Это явление заключается в том, что по мере увеличения плотности краевых дислокаций они образуют в поле напряжений стенки полигонального типа. Последние препятствуют скольжению дислокаций, которые захватываются стенкой, повышая плотность скопления. Другая возможная при­ чина образования скоплений — взаимодействие дислокаций с диполями.

Для понимания природы упрочнения бериллия при базисном скольжении необходимо учитывать движение дислокаций во вто­ ричных системах скольжения и связанное с этим образование сеток.

1.2. Призматическое скольжение

Призматическое скольжение {1010}<1120> в бериллии — явление во многих отношениях аномальное. В течение двух десятилетий все теоретические попытки объяснить природу этого явления оканчивались неудачей. Лишь в последние годы в эту проблему внесена некоторая ясность.

Аномалии призматического скольжения в бериллии заклю­ чаются в том, что для него характерны высокие критические на­ пряжения сдвига Т(юТо) по сравнению с базисным скольжением и на температурной зависимости Т(юТо) имеется максимум. Пер­

матическое) по мере уменьшения отношения периодов решетки с/а (см. гл. 4). Второе явление не наблюдалось при призмати­

образцов, ориентированных плоскостью базиса строго вдоль оси деформации. При отклонении от этой ориентации на угол более 1° призматическое скольжение сосуществует с базисным, и при определении Т(юТо) возникает заметная погрешность. При дефор­ мации сжатием вдоль направлений, перпендикулярных к гекса­ гональной оси, призматическое скольжение на начальной стадии сосуществует с двойникованием в системе {1012} < 1011 > , и в конечном счете весь кристалл передвойниковывается.

Величина 'пластичности и характеристики призматического скольжения определяются ориентацией призм I и I I рода отно­ сительно оси растяжения. Если направление растяжения пер­

рах образуется плоская шейка; она характеризуется сужением поперечного сечения в одном направлении до 60%, но в дру­ гом сужение близко к нулю [6]. Разрушение носит вязкий харак­ тер. Переориентация образца в процессе скольжения невелика вследствие равного, но противоположного по величине сдвига по двум действующим плоскостям сдвига.

Во втором случае скольжение вдоль одной плоскости си­ стемы {10І0} сопровождается обычным поворотом плоскости скольжения вокруг оси растяжения. Это приводит к увеличению касательных напряжении в активной плоскости сдвига и умень­

55]. Ренье и Дюпуи, наиболее подробно исследовавшие этот вид деформации, использовали кристаллы с относительным остаточ­

по кривой деформации. Для сравнения на рис. 1.8 представле­

на кривой 3, рис. 1.8) макроскопический предел текучести уве­

комнатной измерения проводились лишь при 77°К и аномалия на кривой т(Г) не была замечена. Кроме того, Гритхэм и Мар­ тин [29] исследовали образцы, у которых плоскость базиса была