Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

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

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

27.10.2023

Размер:

21.54 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 314 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Критические

напряжения призматического скольжения, кГ/мм?

при

разных тем

Характеристика образцов

1 13

1 3 3

1 6 3 193 2 0 8

2 3 1

2 5 5

2 7 3

2 9 3 —

2 9 8

99,8%

Be, кристалли

8,07

6,67

зация

расплава

99,79о

Be, зонная плав

9,38

6,02

ка,

0 до

9 а

Be, 6 =

17 + 22,7,

зон

6,25

5,52

ная

плавка, (р0

« 6 0 ° ,

Хо <

1°

99,7596

Be,

6 = 40,

3,61 — 2,92 2,80 2,70 2,90— 3,15 3,61

4,16

'—• 5,00—

метод

Чохральского

3,82

3,10

5,14

*о =

57°,

Ф о =

33°,

7.0 <

30'

отклонена

на

угол

до 9°

от

оси

растяжения.

этих

условиях

возможны одновременно базисное и призматическое скольже

ние,

и начальная часть

кривой

деформации

характеризуется

большим

упрочнением

го

(см.

п. 1.24).

Предварительное

про

граммированное

нагру-

жение

кристаллов

чисто

той

~99,6%

вдоль

осей

<10Т0>

либо

< 1 1 2 0 >

при

673° К

со

скоростью

~0,2

кГ/{мм2'ч)

до

на

пряжений

10 кГ/мм2

при

V S

водит

уменьшению на

20—30%

предела текуче

сти

при

призматическом

скольжении

при

300° К и

-CL 5

—V—\v*ч

к повышению пластично

о—сі -о—X

сти [31] . С другой

сторо

ОТ!

ны,

предварительное

на-

100

200

300

400

Т°К

гружение

кристаллов

до

уровня

напряжений

Рис.

1.8.

Температурная

зависимость

кри

5 кГ/мм2

тех

же

усло

тических

напряжений

призматического

виях

хотя

повышает

скольжения:

501:

запас

пластичности

при

(1010) [2+,

J - T ( l o T 0 ) l

;

' т ( Ю Г 0 ) , 6 1 :

300° К, но не сопровожда

4 — 1( W o )

5 0

, 1

5 ~ Т ( 0 0 0 | )

124 .

501; 6 — расчет -

ется

заметным

изменени

ное значение т п _

Н ( 1 о 1

о )

ем т

( 1

0 ї о ) .

Т а б л и ц а

1.6

ітераторах испытаний (°К)

3 3 3 3 7 8 3 9 3 4 0 3 4 2 3 '173 4 8 3 4 9 3 5 5 3 5 9 8 6 7 3 6 9 8 8 7 3 Литература

—	—	—	—	—	4,42	—	—	— 2,63		— 1,61	[6]
—	—	—	—	—	1,76	—	— —	— 1,01		— 0,93	[26]
—	—	3,40	—	—	—	— 2,08 — 1,71			— 1,21 —		[ 1 6 - 1 8 ]
5,45	4,40	3,90	3,60	2,80	—•	2,40	— 0,80	—	•—	—	[50]

В отличие от базисного скольжения, характеристики которого не зависят от давления, при призматическом скольжении в бе риллии чистотой 99,75% при 300° К т( 1 0 у0 ) снижается с ростом давления в области до 14 кб на 0,036 кГ-мм~2-кб-1 или на 0,7% кб'[ [30]:

т( 1 о Г о )[/сГ/лш2 ] = 5,8 — О.ООЗбр [л:<5].

(1.3)

Характер кривых деформации и величина упрочнения при этом не зависят от давления.

1.2.2. Зависимость т( 1 0 у0 ) от содержания примесей. С умень

шением		отношения	кристаллографических осей		с/а у	метал
лов с	г. п. у.-структурой наблюдается			'переход от	преимущест
венного		базисного к	преобладающему	призматическому		сколь
жению		(см. п. 4.2).	Поэтому долгое время существовало мне
ние,	что высокие		значения т( 1 0 у0 ) у	бериллия	обусловлены

влиянием примесей. Эта гипотеза высказывалась, в частности, авторами работы [29], которые считали, что рафинированием бериллия можно уменьшить т(іоТо) в несколько раз и тем самым

увеличить пластичность металла. Дальнейшие исследования показали несостоятельность этой точки зрения. На рис. 1.3 по казана зависимость т( 1 0 то) от относительного остаточного элек тросопротивления б, построенная по данным работ [16—18]. При комнатной температуре т ( 1 0 у 0 ) уменьшается в интервале от 6,7 кГ/мм2 (6 = 2,5) до 5,3 кГ/мм2 (6 = 38,5-^3300). Абсолютное уменьшение т(10 -у0) и T(oooi) при очистке одинаково, но из-за мень шей величины Т(оооі) и его относительное изменение в случае базисного скольжения на порядок выше.

В аналитической форме . зависимость т( | 0 г0 ) от чистоты при

300° К имеет	вид [18]:
	Іптмоїо) =1,87—0,03 6 ( 2 , 5 < б < 1000).	(1.4)
Существенно,	что во всей области концентраций	примесей

T( j0 | -0 ) >T( 0 ooi). Это означает, что анизотропия деформации берил

лия, имеющего

с/а = 1,58,

не является

результатом

влнятіия пр-и-

месеїі. Величина т( 1 0 р0 ) не зависит от термообработки

(закалки)

кристаллов

[51]. К вопросу о

влиянии

примесей

внедрения

(С,

О, N)

и специально

вводимых

в чистые

кристаллы

леги

рующих

элементов

па

ха

рактеристик и

и р из маги

ческого

скольжения

бе

риллии

мы

вернемся

п.

1.3.

При

исследовании

сплава Be—0,7% Си так

же

обнаружена

анома

лия

температурной

за

висимости

т(Г)

[55]. Ми

нимум на этой кривой на

блюдается

при

120°К-

1.2.3.

Зависимость

х{\оТо) о

скорости

дефор

мации.

Репье

Дюпуи

[23,

24,

50]

обнаружили,

что

величина т( 1 С ц0 )

раз

личным

образом

зависит

от

скорости

деформации

Е,%

при

низкой

температуре

области

максимума

Рис.

1.9. Зависимость актнвацпонного

объе

на

кривой

т(Т)

(см. рис.

ма призматического скольжения от степени

1.8).

Скорость

деформа

реформации

при

разных

температурах

ции

изменялась

10 и

[51].

100

раз;

по

величине

скачков

напряжения,

свя

занных с изменением скорости деформации, определялся актн-

вационный объем на разных стадиях деформации								(см.	п. 2.2.3).
	При	77° К критические		напряжения		сдвига	сильно		зависят
от	скорости деформации как в				области	микродеформации, так
и	при	макроскопическом		течении.		Активационный			объем
равен		примерно	50 Ьг и слегка		увеличивается		с	деформацией
(рис. 1.9).
	В	области	максимума	на	температурной			зависимости
хп6іо)^)		скорость деформации слабо сказывается						на величине

критических напряжений. Активационный объем большой по

величине.	Например, при комнатной				температуре		величина
VzzbOOOb3	при	є = 0,1 %,	затем	актнвацпоиный		объем	быстро
уменьшается до		~400£>3	при	е = 1 5 %	л до	~250/>3	при е =

= 75%.

1.2.4. Кривые деформации и упрочнение при призматическом скольжения. Характер кривых деформации при призматиче ском скольжении сильно зависит от ориентации кристаллов.

Например, если плоскость базиса наклонена на угол в не сколько градусов к оси деформации, упрочнение резко возра стает. Вид кривых деформации определяется также ориента цией плоскостей (1010) относительно оси приложения на грузки.

По данным Кауфмана и др. {16—18], типичная кривая дефор

мации образцов с ориентацией I I при комнатной			температуре
состоит из трех участков, соответствующих легкому			(I) и уста
новившемуся скольжению по одной плоскости		( I I )	и	двойному
скольжению в двух равноценных	плоскостях	{1010}		( I I I ) . На
стадии I I коэффициент упрочнения	на порядок больше, чем при
базисном скольжении. Переход к	стадии I I I сопровождается

дальнейшим увеличением упрочнения на 85%.

Кривые деформации бериллия в процессе призматического скольжения подробно изучены в работах [24, 50]. Полученные результаты приведены на рис. 1.10—1.13. В области темпера-

3 Зак. 5-1

тур от	170 до	420° К	деформация	протекает в	три стадии,
а при	77° К — в одну		(см. рис. 1.10). Стадия І короткая и ха
рактеризуется		малым	упрочнением.	На стадии	I I кристаллы

упрочняются сильно; /<и слабо зависит от температуры. Только
стадия I I I имеет 'нормальную термическую активацию,	т. ё.
упрочнение плавно уменьшается с ростом температуры. В отли
чие от данных Кауфмана и других, упрочнение на этой	стадии

	йХ=6°, iff=57°	А Х=5°15'
	/
		-----

Г	/АХ.	=7°50'	лХ=0°

			10		15		£,%
	Рис. 1.ІЗ. Влияние дезориентации плоскости				базиса	относительно
	оси растяжения	(Дх)	на характер	кривых	деформации [24] .
деформации уменьшается. При высоких температурах стадия I
полностью исчезает, а упрочнение на стадии					I I I снижается		почти
до	нуля.
	Упрочнение при	призматическом		скольжении		слабо зависит
от	чистоты кристаллов		и заметно уменьшается			с ростом	тем

пературы [16—18]. Последнее частично связано с динамическим

возвратом,		который		усиливается		с	повышением		деформации
( є > 5 0 % ) и температуры ( 7 > 4 9 0 ° К )							[16—18].
При	низких температурах				(от	77	до	190° К) разрушение об
разцов	по	плоскости спайности (1120)						носит хрупкий характер
и происходит при			малых деформациях. При температурах							выше
193° К разрушение			вязкое и сопровождается образованием							шей
ки в результате скольжения					по	двум		плоскостям	семейства
{1010}. Относительное				удлинение		при		комнатной	температуре
по мере очистки кристаллов возрастает								от 8—12%	( ~ 9 9 %	Be)
до - 1 0 0 %		( - 9 9 , 9 9 %		Be) [16—18].
									3*	35


На	рис. 1.11	показаны кривые		деформации			при цикличе
ских	изменениях	температуры.	Предварительная					деформация
при 293° К приводит к увеличению				напряжения,			необходимого
для деформации		кристаллов при 77° К•			Если	предварительная
деформация при 293° К значительная, то					растяжение в жидком
азоте	происходит	при значениях	т,	больших,		чем		при	77° К.
Наоборот, после		предварительной деформации				при		77° К изме
нение температуры испытаний до 293° К сопровождается									скачко

образным изменением напряжения, но при последующей дефор мации уровень напряжения течения меняется слабо.

Влияние ориентации кристаллов па характер кривых дефор мации показано на рис. 1.12 и 1.13. Здесь рассмотрены два ха

рактерных случая:

1—базисная плоскость с точностью до

~ 3 0 ' параллельна

оси

растяжения,

а угол

і))о — переменный

(30°<i|)o<60°)—см.

рис. 1.12;

2 — базисная

плоскость

накло

нена к оси деформации

(Д%<10°) — о м . рис. 1.13.

При изменении ориентации призматических плоскостей зна

чение т( 1 0 у0 ) при

77 и 293° К практически

не меняется, но упрочне

ние сильно

зависит

от

ориентации.

Оно максимально

усло

виях двойного сдвига по плоскостям

{10Ї0} (гро«60°)

мини

мально при

скольжении

в одном

направлении

призматических

плоскостей

(гро = 324-45°).

Из-за различия

в значениях т<оооі) и Т(іоіо) скольжение

по ба

зисной плоскости начинается при отклонениях плоскости

(0001)

на угол более 6° от оси

растяжения. Экспериментально

установ

лено, что при

углах отклонения

более 8° скольжение происходит

исключительно

по

базисной плоскости

и образец

разрушается

до достижения

т( 1 0 у0 ) ; деформация

до

разрушения

не превышает

3%. При углах отклонения 7°50' и 5° 15' деформация происходит за счет обоих видов скольжения, начинаясь в результате сдвига

по базисной (при угле 7°50') или призматической	(при угле
5°15') плоскости. Величина упрочнения возрастает	особенно

сильно в случае предварительного скольжения по базисной пло скости. Деформация до разрушения увеличивается с уменьше нием вклада базисного скольжения (см. рис. 1.13).

Особый интерес представляет ориентация, при которой ^о~57°, а плоскость базиса отклонена на угол 6° от оси растя жения. В этом случае возможно скольжение одновременно по двум направлениям в базисной плоскости и двум призматиче ским плоскостям. У такого образца упрочнение при 77°К очень большое, и до напряжений ~ 8 кГ/мм2 кривая пластической де формации на диаграмме растяжения почти совпадает с кривой

упругости	(см. рис. 1.13). При недостаточно строгом			контроле
ориентации	кристаллов и погрешностях	в	построении	кривой
деформации указанное значение может		быть	принято за Т ( 1 0 7 0 ) •
Возможно,	именно этим объясняется более		высокое	значение
т (юТо) П Р Н 77° К, измеренное в работе [29].
-36

1.2.5. Характер линий призматического скольжения. Струк тура кристаллов, деформированных скольжением по плоскости


призмы (10І0)	в областях		температур А,		В и С (см. кривую 3
на рис. 1.8), принципиально			различается.
В области	А линии скольжения			на	базисной	плоскости
(соответствующие		выходам	винтовых	дислокаций)		прямые и
обычно пересекают		весь образец при		всех	температурах. Иной

вид имеют следы скольжения на плоскости призмы, на которую

выходят краевые дислокации. При	77° К линии	скольжения
здесь также прямые. Их плотность	увеличивается	с деформа
цией.

В области В (от 170 до 290° К) картина зависит от степени деформации: при тлгт"1 0 у0 ) линии прямые, их длина уменьшается с ростом температуры, а плотность увеличивается с ростом де формации. После достижения значения т/(1 0 г0 ) линии деформации становятся изломанными в тем большей степени, чем выше тем

пература.

Аіикроскопическая картина соответствует поперечному (ка рандашному) скольжению. Плотность линий увеличивается с ростом степени деформации, а число изломов — с повышением температуры.

При температурах около 420° К уже в начале деформации имеются линии, соответствующие двум призматическим си стемам. На плоскости базиса следы деформации нечеткие, а на длоскости призмы следы поперечного скольжения столь много численны и близки, что направление скольжения невозможно определить.

1.2.6. Дислокационная структура. Дислокационная струк тура бериллия после призматического скольжения изучена в ра ботах 1 [24, 36, 37].

На стадии I призматического скольжения дислокации в плос кости (1010) распределены нерегулярно; преобладают винтовые дислокации со ступеньками и мелкие петли. Длинные прямые диполи краевых дислокаций, характерные для базисного сколь жения, отсутствуют.

На стадиях I I и I I I призматического скольжения образуются сложные и разнообразные клубки и скопления в виде полос с высокой плотностью дислокаций (В на рис. 1.14). Полосы на правлены вдоль оси < 1 0 1 0 > и состоят из многочисленных пе тель, диполей, осколков ті сильно изогнутых линий (А). Дисло кационная структура свидетельствует о наличии поперечного скольжения. Полосы с высокой плотностью дислокаций разви ваются, вероятно, в результате вторичного скольжения. Диполи, образующиеся при призматическом скольжении, связаны с по-

1 Структура бериллия	после призматического скольжения изучена также
в недавно опубликованном	работе Кеннена и Вейссмапа [37а].


структурой	(см. гл. 4), ранее неоднократно			высказывались	пред
положения	о	повышении	вклада призматического скольжения
в деформацию по мере очистки бериллия.
Сравнение		зависимостей критических		напряжений	сдвига
Т(оооо 1 1 т (юТо) о т		чистоты бериллия (см. рис.		1.3) показывает, что
абсолютное	уменьшение		этих величин приблизительно		одина

ково. Так как у металла технической чистоты значения критиче

ских	напряжений T(oooi)			и і(1 0 Го) различаются на		порядок,		отно
шение т		( ю ї о ) / ' т ( о о о і ) с уменьшением			содержания	примесей		воз
растает. По данным разных авторов, оно изменяется							от	пяти
[6] у	технического бериллия (98,8%,				6 = 2,5) до	22—25	(6 = 460)
[20]	и 35—40'		(6=1100-^3300) [16—18].
Несмотря на существенное облегчение базисного							скольже
ния	по	мере	очистки	бериллия,	некоторые	исследователи,

например Спенглер и Кауфман с сотрудниками, считают, что для окончательного решения вопроса о влиянии примесей на отно

шение Т(іо7о)/т(<га°і) необходимо выяснить роль			примесей внед
рения.
Черчман [56], исследуя	подобную	проблему	применительно
к титану, обнаружил, что	понижение	содержания растворен

ного кислорода приводит к значительному уменьшению напря


жений сдвига для			призматического скольжения по				сравнению
с базисным. Так,		у	титана,	содержащего в		сумме	около 0,1%'
кислорода	и азота,		Т(оооо~Т(1 0 70 )л; 10 кГ/мм2,			апри	уменьшении
количества	этих	примесей		до	0,01% Т(\|0 70 ) снижается			до
1,4 кГ/мм2,	а Т(оооі) — лишь до 6,3				кГ/мм2. Учитывая малый			атом

ный радиус бериллия и компактность его решетки, можно пред положить, что примеси внедрения должны оказывать довольно значительное влияние на критические напряжения сдвига Т(оооі)

ит (ю7о)-

Однако влияние примесей внедрения (углерода, кислорода, азота и др.) на пластическую деформацию бериллия почти не изучено [29, 57, 58]. В значительной мере это связано с экспе риментальными трудностями, начиная от сложности контроля легирования и кончая ненадежностью методов анализа газо вых примесей. Кроме того, данные о растворимости кислорода, азота и углерода в бериллии фактически отсутствуют, поэтому возможно, что даже в рекордно чистых образцах их содержа ние выше предела растворимости. Трехарн и Мур [27], сравни вая свои результаты с американскими данными [20], отметили,

'	Из этом последовательности выпадают данные Гритхэма					и Мартина [29].
Хотя	они	исследовали бериллии		более высокой	чистоты, чем	Туэр и Кауф-
манн,	полученное		ими значение	т ( і оТо)/ т (оооі)	также равно	пяти. Значения
т ( о о о і ) в		работе	[29] несколько	завышены, а при определении		^(1 оГо) н е У 4 '

тем вклад предварительного базисного скольжения, имевшего место из-за боль шого отклонения плоскости (0001) от оси растяжения.

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 314 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ