![](/user_photo/_userpic.png)
книги из ГПНТБ / Папиров И.И. Пластическая деформация бериллия
.pdfчто при одинаковом количестве примесей металлов значения T(oooi) выше у исследованного ими бериллия. Учитывая, что Спенглер и др. [20] при зонной плавке бериллия использовали очень чистый инертный газ, это различие можно объяснить неодинако
вым содержанием |
ВеО в исследованных |
монокристаллах. |
||||||||
Шоуб |
и др. [57] |
пропускали |
через |
установку |
для зонной |
|||||
плавки |
чистый гелий |
и его смеси |
с водородом |
и азотом. Вели |
||||||
чину т ( 0 |
0 0 |
1 ) определяли косвенным |
методом |
по изгибу |
кристал |
|||||
лов. Все испытания |
проводили последовательно |
на |
одном и |
|||||||
том же кристалле после разного |
количества |
проходов зоны. |
||||||||
Первые |
пять проходов, а также |
7-й и 10-й |
|
были |
проведены |
|||||
в чистом |
гелии. |
Относительные |
значения |
т ( 0 0 0 | ) |
приведены |
|||||
в табл. 1.7, из которой следует, что азот |
не влияет |
на |
величину |
Влияние газовых примесей на
Число п р о х о |
Газ |
|
дов |
при зон- |
|
нон |
плавке |
|
5Не
6Н е + Н 2
7Не
8 |
Не + |
Н 2 |
9 |
Не + |
Н 2 |
10Не
11Не + N 2
|
|
|
Т а б л и ц а 1.7 |
" ( о о о і ) бериллия |
[57 ] |
|
|
Содержание примесей, об . % |
|
||
у входа в |
у |
выхода |
е д . |
|
|||
установку |
из |
установки |
0,33 |
0,3 |
1 |
3,7 |
||
— |
— |
1 |
0,3 |
0,3 |
0,7 |
>о,з |
>о,з |
0,7 |
— |
— |
0,5 |
0,6 |
0,3 |
0,3 |
т (оооі)' а |
в о Дород увеличивает критическое напряжение |
и сте |
||
пень упрочнения при базисном скольжении у бериллия |
средней |
|||
чистоты и не влияет на свойства чистых |
кристаллов. |
|
||
Тристем [58] после высокотемпературного отжига |
кристал |
|||
лов бериллия в кислороде |
(1000° С, ро. =250 мм рт. ст.) не на |
|||
блюдал |
изменения т ( 0 0 0 1 ) |
(0,34 кГ/мм2), |
но обнаружил |
значи |
тельное |
увеличение критического напряжения (до 1,3 кГ/мм2) |
после отжига кристаллов, предварительно покрытых графитом. Контроль содержания примесей не проводился. Однако нами наблюдалось некоторое повышение т ( 0 0 0 1 ) после отжига кристал лов высокой чистоты на воздухе при 1000° С, которое, вероятно, связано с влиянием окисной пленки.
Кауфман и др. [16—18] пытались устранить |
следы |
примесей |
внедрения путем их связывания в соединения. |
Из-за |
высокой |
химической активности бериллия число легирующих элементов,
образующих более стабильные |
по сравнению с ним |
окислы, |
карбиды и нитриды, невелико. |
Сравнение свободных |
энергий |
образования |
этих |
соединении |
показывает, |
что |
примеси |
J i , Zr, |
||||||||||
U, Th и Hf могут |
быть |
использованы |
для |
связывания углерода |
||||||||||||
и азота, а примеси Са, |
Рг и Th — для |
связывания |
кислорода. |
|||||||||||||
В работах [16—18] для связывания примесей |
внедрения |
в кри |
||||||||||||||
сталлы после шести проходов |
(6 = 200) |
вводили примеси Ті и Th |
||||||||||||||
в количестве от 0,1 до 1 % и 'проводили два дополнительных |
про |
|||||||||||||||
хода зоны. Из-за отсутствия |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
надежных |
|
аналитических |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
методов |
контроля |
концент |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
рацию |
примесей |
|
внедрения |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
не |
измеряли. |
|
Остаточное |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
электросопротивление |
после |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
такой |
операции |
не |
изменя |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
лось. |
Заметного |
|
изменения |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
величины т(1 0 г0 )также не об |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
наружено. Хотя |
прямая ин |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
формация |
о |
влиянии |
леги |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
рования |
|
на |
концентрацию |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
примесей |
|
внедрения |
и |
кри |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
тические |
напряжения |
сдвига |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
не |
была |
|
получена, |
авторы |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
работ |
[16—18] |
|
на |
основа |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
нии этих |
|
наблюдений |
скло |
0,001 |
1,0 |
|
|
|
|
|
||||||
няются |
к мнению |
о том, что |
|
|
|
|
|
|||||||||
высокое |
|
|
сопротивление |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
призматическому |
|
течению |
Рис. .15. |
И з м е и е н и е т ( 0 0 0 | ) |
и т { 1 |
0 г 0 ) |
в |
|||||||||
присуще |
|
самому |
|
бериллию, |
||||||||||||
а |
не является |
результатом |
сплавах Be—Си [31] . |
|
|
|||||||||||
влияния |
|
примесей. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Легирование бериллия примесями металлов, обладающих заметной растворимостью, приводит к изменению соотношения T (ioTo)/'r (oooi) ( т а б л . 1.8,рис. 1.15).Вследствие более сильного увеличеният( 0 0 0 | ) это отношение изменяется от 40/1 в бериллии вы-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 1.8 |
||
Соотношение критических напряжений сдвига базисного и призматического |
|||||||||||
скольжений в твердых |
растворах |
на основе бериллия |
[16—18, |
20] |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
Базисное |
сколь |
Призматическое |
|
|
||
Легирую |
Содержание |
при |
|
жение |
|
скольжение |
|
Т ( 1 0 1 0 ) |
|||
б |
|
|
|
|
|
|
|||||
щий) |
|
меси |
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
элемент |
|
|
|
|
(1' Т |
|
|
|
т ( 0 0 0 1 ) |
||
|
|
|
|
т ( 0 0 0 1 ) ' |
( 1 0 1 0 , . |
у |
л |
||||
|
|
|
|
|
кГ!ммг |
у |
•« |
кГ/мм' |
|
|
|
|
|
|
|
1000 |
0,14 |
|
100 |
5,6 |
— |
|
40/1 |
Fe |
0,08 |
(ат. |
% ) |
5 |
1,4 |
> |
135 |
6,9 |
|
5/1 |
|
Ni |
0,87 |
(вес. |
% ) |
4 |
1,8 |
|
10 |
6,8 |
— |
|
4/1 |
Си |
~ 5 |
(вес. |
% ) |
— |
5,5 |
|
23 |
8,0 • |
36,8 |
|
1,5/1 |
сокоії |
чистоты до |
3/2 |
в сплаве Be — 5 % Си. При этом |
относи |
||
тельное удлинение |
за |
счет |
базисного |
и призматического |
сколь |
|
жений |
в сплавах |
с медью |
остается |
высоким. Характер |
разру |
шения сплава меняется: вместо скола по базису сплавы с медью имеют зигзагообразный излом с чередующимися ступеньками
плоскостей (0001) и (1120).
Таким образом, высокие напряжения сдвига для 'призматиче ского скольжения в бериллии, вероятно, не связаны с -влиянием примесей, а присущи самому бериллию. На это указывают сле дующие факты: значения Т ( 1 0 - т 0 ) слабо меняются с чистотой кри сталлов, причем при 6 > 1000 t ( 1 0 r 0 ) вообще перестает зависеть от
6 [16, 54, 59] (см. рис. 1.3); попытки |
связать примеси внедрения |
|
в чистом металле за |
счет легирования титаном и торием не при |
|
водят К уменьшению |
В е Л И Ч И Н Ы Т ( [ 0 г 0 |
) . |
1.4.Пирамидальное скольжение.
Сж а т и е кристаллов вдоль оси с
Многие исследователи, в том числе Конрад и Перлмюттер [60] и Мак-Лин [61], считают, что одна из главных причин хруп кости бериллия при температурах ниже 200° С — отсутствие пи рамидального скольжения с небазисным вектором Бюргерса. Даже если этот фактор не является решающим (см. п. 3.9), важ ность пирамидального скольжения в деформации поликрнсталлического бериллия не вызывает сомнений.
Пирамидальное скольжение с небазисным вектором Бюр герса обычно изучают при сжатии кристаллов вдоль оси с. В этом случае из-за отсутствия компоненты напряжений в си
стемах |
(0001) < 1 1 2 0 > |
и {10І0} < 1 1 2 0 > |
базисное и |
призма |
||
тическое |
скольжения не реализуются, а двойникование по пло |
|||||
скостям |
{1012} также не может иметь места, так как |
двойники |
||||
в этой |
системе образуются |
в результате |
удлинения |
образца |
||
вдоль оси |
с (см. п. 1.5). |
В |
реальных условиях деформации по |
рассмотренным далее причинам базисное скольжение и двойни
кование все-таки происходят, |
однако |
суммарная |
деформация |
||||
до разрушения оказывается малой. |
|
|
|
|
|||
При низких температурах деформация кристалла при сжатии |
|||||||
вдоль оси с практически отсутствует. Согласно |
дислокационным |
||||||
представлениям, |
деформация |
кристаллов |
в условиях, исклю |
||||
чающих любые |
виды |
пластичности, |
должна |
сопровождаться |
|||
значительным увеличением их |
прочности. Бериллий — один из |
||||||
немногих металлов, |
кристаллы |
которых, |
обладая |
анизотропией |
и ограниченным числом элементов скольжения и двойникования, могут быть ориентированы таким образом, чтобы исключить пластическую деформацию. Поэтому изучение кристаллов берил лия при сжатии вдоль оси с представляет интерес для решения
двух вопросов: наличия или отсутствия пирамидального сколь
жения |
(особенно в кристаллах |
бериллия |
высокой |
чистоты и |
||
сплавов |
на |
его основе при Г>300°К) ті определения |
прочности |
|||
при полном |
запрете пластической деформации (особенно |
в кри |
||||
сталлах |
низкой 'чистоты и при |
Т<300°\{). |
|
|
|
|
1.4.1. Ориентирование кристаллов для |
испытаний |
на |
сжатие. |
При сжатии кристаллов вдоль оси с большое внимание следует
уделять |
точности |
'Соблюдения |
ориентации |
кристаллов. У |
кри |
сталлов |
высокой |
чистоты |
с низкими |
значениями |
т ( 0 0 0 1 ) |
(~0,2 кГ/мм2) отклонение оси |
сжатия от |
оси с на угол |
4-—5' |
приводит к базисному скольжению при максимальных напряже ниях — 200 кГ/мм2, развиваемых при таком виде деформаций. В большей части ра'бот это условие не соблюдалось, причем от
клонение достигало 1°. Кроме того, |
следует |
учитывать, что |
у кристаллов бериллия разориентация |
блоков |
может составлять |
десятки минут и даже градусы [66]. Поэтому вырезка моноблоч ных образцов со строгим соблюдением ориентации встречает трудности.
В нашей лаборатории, а также в институте Франклина (США) [38, 46] разработаны двукружные гониометры для ори ентирования и шлифовки кристаллов с погрешностью не более нескольких угловых минут. К сожалению, такой точностью во многих случаях не удается воспользоваться из-за структурного несовершенства кристаллов бериллия. В работе [66] для точного контроля ориентации использован метод Косселя. Очень часто при вырезке кристаллов для сжатия используют естественные сколы бериллия по плоскости спайности (0001). С этой целью вначале выкалывают плоскопараллельные пластинки, торцами которых является плоскость базиса, и затем разрезают их на образцы [16—18]. Недостатком этого метода является наличие ступенек на плоскости скола, что увеличивает погрешность при шлифовке. В большей части ра'бот кристаллы на сжатие ориен тировались таким образом, чтобы боковыми гранями служили две призматические плоскости (10Ї0) и (1120).
Независимо |
от |
строгости |
соблюдения |
ориентации, |
избе |
||||
жать базисного скольжения |
при сжатии |
кристаллов |
|
вдоль |
|||||
оси с обычно не удается. Линии базисного скольжения |
наблю |
||||||||
даются у мест контактов образца с захватами |
машины, |
и |
их |
||||||
количество уменьшается по мере удаления |
от |
торцов. |
При |
от |
|||||
клонениях до '~2' |
линии базисного скольжения |
наблюдаются |
|||||||
при напряжениях |
ниже критического. Возможно, |
это |
связано |
||||||
с появлением |
сил |
трения в захватах в результате |
пуассонов- |
||||||
ского расширения |
кристаллов [46]. |
|
|
|
|
|
|
1.4.2. Температурная зависимость пределов текучести и проч ности. Результаты испытаний кристаллов бериллия и его спла вов на сжатие вдоль оси с приведены в табл. 1.9 и на рис. 1.16. Имеются некоторые 'несоответствия данных работы [12], с од-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
1.9 |
||
Характеристики |
прочности |
и пластичности |
монокристаллов |
бериллия |
|
|
||||||
и его |
сплавов при сжатии |
вдоль |
оси с |
|
|
|
|
|
|
|||
Характеристика |
|
«V |
к Г/л.ч1 |
|
р |
0/ |
|
|
Лите |
|||
|
|
|
V |
|
|
|||||||
образцов |
|
Т, " К |
|
|
Ьу „р. /0 |
"пласт • 'о |
рату |
|||||
|
|
|
|
|
|
Е М І 0 - 3 |
кГ/мм' |
|
|
|
|
ра |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 9 , 9 % |
Be |
|
4,2 |
— |
.— |
532 |
1,1 |
0,6 |
|
[12] |
||
|
|
|
|
77 |
410 |
0,9 |
0,9 |
|
||||
|
|
|
|
300 |
— |
—. |
210 |
0,6 |
1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
500 |
112 |
124 |
0,4 |
4,3 |
|
|||
|
|
|
|
700 |
|
68,9 |
90 |
0,3 |
7,5 |
|
||
|
|
|
|
900 |
— |
50,4 |
72 |
0,3 |
9,2 |
|
||
Be SR-Пешине, |
77 |
— |
— |
382 |
н. о. |
< 5 -10—' |
[38] |
|||||
литой |
|
|
207 |
296 |
II. |
о. |
< 5 - 1 0 ~ 4 |
|
||||
|
|
|
|
300 |
— |
.— |
223 |
н. |
о. |
< 5 - 1 0 - 4 |
|
|
|
|
|
|
463 |
— |
— |
230 |
н. |
о. |
< 5 - 1 0 - 4 |
|
|
|
|
|
|
573 |
— |
— |
208 |
н. |
о. |
< 5 - 1 0 — 1 |
|
|
|
|
|
|
678 |
— |
— |
188 |
и. |
о. |
< 5 . 1 0 - 4 |
|
|
Be высокой |
чи |
297 |
|
|
229 |
и. |
о. |
< 5 - |
Ю - 4 |
[381 |
||
стоты, |
12 |
про |
493 |
199 |
214 |
240 |
н. |
о. |
0,104 |
|
||
ходов |
зонной |
606 |
179 |
192 |
н. о. |
н. |
о. |
и. |
о. |
|
||
плавки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Be—4,37% |
Си |
298 |
234 |
270 |
308 |
и. о. |
0,70 |
138] |
||||
|
|
|
|
473 |
139 |
184 |
224 |
II. |
о. |
0,59 |
|
|
|
|
|
|
637 |
139 |
185 |
207 |
и. |
о. |
0,3 |
|
|
В е - 5 , 2 4 % |
N i |
297 |
205 |
244 |
273 |
н. |
о. |
0,51 |
[38] |
|||
|
|
|
|
450 |
149 |
190 |
243 |
и. |
о. |
0,89 |
|
|
|
|
|
|
627 |
153 |
176 |
211 |
н. |
о. |
0,63 |
|
н.о. — не определяли .
ной стороны, и работ [16—18, 38, 46] — с другой. Учитывая вы сокую прецизионность вырезки п испытаний 'кристаллов в ра
ботах [16—18, 38, 46], причина заметной пластической |
дефор |
|||||
мации кристаллов при температурах |
4,2—300° К |
в |
отсутствие |
|||
пирамидального |
скольжения в работе [12] не 'вполне |
ясна. Воз |
||||
можно, это объясняется некоторой |
дезориентацией |
образцов |
||||
и развитием базисного скольжения перед разрушением. |
|
|
||||
Кристаллы бериллия технической чистоты при всех темпе |
||||||
ратурах испытаний (77—678° К) разрушаются хрупко и |
без за |
|||||
метной пластической деформации [38]. Их прочность при |
ком |
|||||
натной температуре, по данным разных авторов, |
меняется |
от |
||||
120—170 кГ/мм2 |
[4—6, 62, 63] до 210—230 кГ/мм* |
|
\\2, 38, 46], |
а у сплавов Be—Си — д о 308 кГ/мм2 [38].
При |
низких температурах прочность |
повышается, |
достигая |
||||
рекордного |
для |
макроскопических |
образцов |
значения |
|||
~ 5 3 0 кГ/мм2 |
при |
4,2° К [12]. При Г>300°К, |
за исключением |
||||
данных |
Гарбера и др. [12], прочность |
меняется |
слабо, |
и на кри |
|||
вой а(Т) |
наблюдается плато (см. рис. |
1.16) [4, 5, 16—18, 38, 46]. |
Разрушение кристаллов при сжатии вдоль оси с проанализиро
вано в |
п. 3.1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
1.4.3. Пирамидальное |
скольжение в бериллии. |
В металлах |
|||||||
с г. п. у.-структурой |
возможны |
две |
системы |
|
пирамидального |
||||
скольжения (см. п. 4.1): с вектором |
Бюргерса, |
лежащим |
в пло |
||||||
скости |
базиса, { 1 0 |
П } < 1 |
1 2 0 > , и с небазисным |
вектором |
Бюр |
||||
герса, |
{1122} < 1123>. В |
опытах |
по |
сжатию |
кристаллов |
вдоль |
|||
оси с обычно ставится цель изучить |
второй |
вид |
деформации. |
||||||
Скольжение в системе {1011} < 1 1 2 0 > при этом должно |
отсут |
ствовать, так как компонента напряжений вдоль оси а равна нулю. Возможно, этот вид деформации иногда реализуется при сжатии кристаллов вдоль оси с при повышенных темпе ратурах (см. п. 1.4.5 и 1.4.7).
Результаты исследований пирамидального скольжения в бе риллии противоречивы. Одна из возможных причин несоответ ствия результатов разных работ состоит в зависимости прочно сти при пирамидальном скольжении от содержания примесей, которое в разных работах менялось в значительных пределах. Однако даже с учетом этого фактора остаются некоторые неяс ности при сопоставлении экспериментальных данных (табл. 1.10).
|
|
|
|
|
t а б л и ц а |
1.10 |
||
Результаты исследования |
кристаллов |
бериллия при |
сжатии вдоль оси с |
|
|
|||
|
Темпера |
Характеристика д е |
|
|
|
|||
Характеристика |
формации, предпола |
|
Литера |
|||||
тура ПСПЫ- |
Примечание |
|||||||
образцов |
гаема» |
система с к о л ь |
|
тура |
||||
|
таинії, |
°K |
|
жения |
|
|
|
~ 9 9 , 8 % Be
- 9 8 , 9 % Be
« 9 9 , 9 % Be
9 9 , 8 5 % Be
99,85% Be
99,97% Be
< 7 7 3 |
Хрупкое |
|
разруше |
Чистота |
|
бериллия |
[5] |
|||||||
|
|
ние |
без |
деформа |
завышена |
|
|
|
||||||
|
|
ции |
при |
кГ/мм"- |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
а а . и |
|
140 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
773—1273 |
Пластнческая |
де |
Гипотетическое |
на |
[6] |
|||||||||
|
|
формация |
при |
правление |
сколь |
|||||||||
|
|
|
||||||||||||
|
|
Г = 1073-И 273 "К |
жения |
< 1 1 2 1 > |
|
|||||||||
4,2—873 |
Пластическая |
де |
=4112.1} |
= |
кГ/мм* |
[7, 12] |
||||||||
|
|
формация |
|
увели |
= |
112 |
|
|
||||||
|
|
чивается |
с |
ростом |
(500 °К), |
|
|
|
||||||
|
|
температуры (см. |
50,4 |
кГ/мм2 |
|
|
||||||||
|
|
табл. |
1.9) |
|
(900 °К) |
|
|
|
|
|||||
> 5 0 0 |
{1124} < |
1123 > (?) *, |
Сообщение о |
пира |
|
|||||||||
|
|
{1122} < 1 1 2 3 > , |
мидальном |
сколь |
|
|||||||||
|
|
|
( Ю Н ) |
|
жении |
при |
293°К |
|
||||||
|
|
|
|
ненадежно |
[12] |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
468—553 |
{10ТI} |
|
< П 2 3 > |
o" ~ |
28,3 |
|
кГ/лш* |
[64] |
||||||
|
|
|
s |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
(468°К) |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
72 кГ/мм* (483°К) |
|
||||||
453, |
473 |
{1125) |
|
|
|
|
Значительный |
|
раз |
[28] |
||||
525, |
618 |
(1124) |
|
|
|
|
брос |
значений |
as |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
и |
температур, |
со |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
ответствующих |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
появлению |
линий |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
скольжения |
|
|
|
99—99,999% Be |
493—973 |
(0001) < 1 1 2 0 > , |
|
Скольжение |
{1122) |
[16—18] |
|||||
( 6 = 4 н-3300) |
|
{101л:} |
< 1 1 2 0 > , |
< 1 1 2 3 > не |
наб |
|
|||||
|
|
|
двойникование |
|
людалось, |
следы |
|
||||
|
|
|
{10Ї2} |
|
|
скольжения |
в |
си |
|
||
|
|
|
|
|
|
стеме |
{lOLv} |
|
|
||
Be (б я |
400) |
293 |
Упругая |
деформа |
Разрушение |
при |
121. |
||||
|
|
|
ция |
|
|
о в |
= |
120 -4- |
|
|
63—67] |
|
|
|
|
|
|
-ь |
135 кГ/мм* |
|
|||
|
|
473—673 |
(0001) < 1 1 2 0 > |
|
Извилистые |
линии |
|
||||
|
|
|
|
|
|
скольжения |
|
|
|
||
|
|
673—873 |
(0001) < П 2 0 > |
и Ползучесть |
|
|
|
||||
|
|
|
{101л:} |
< 1 1 2 0 > |
|
|
|
|
|
|
|
9 9 , 9 9 % |
Be |
293 |
Небольшая |
пласти |
Системы скольжения |
[26] |
|||||
(6 « |
330) |
|
ческая |
деформа |
не |
|
определены, |
|
|||
|
|
|
ция |
|
|
двойникование |
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение |
табл. 1.10 |
|
|
|
Темпера |
Характеристика д е |
|
Литера |
|||
Характеристика |
формации, |
предпола |
Примечание |
|||||
образцов |
тура пспы- |
гаемая система сколь |
тура |
|||||
|
|
таїшії, |
°І< |
жения |
|
|
|
|
Be SR-Пешиие |
77—682 |
Упругая |
деформа |
|
[36, |
38, |
||
|
|
|
|
ції я |
|
|
39, |
68, |
> 99,999% |
Be І |
293—633 |
(1122) < 1 1 2 3 > |
См. табл. 1.11 |
69] |
|
||
B e — 4 , 3 7 % |
Си |
|
|
|||||
Be—5,2496 |
N i J |
|
|
|
|
|
|
|
• Направление |
< 1 1 2 3 > не |
л е ж и т в плоскости { I 1 2 4 } . |
|
|
Ли и Брик [5] при сжатии кристаллов вдоль оси с при темпе ратурах до 770° К обнаружили хрупкое разрушение кристаллов без заметной пластической деформации при напряжениях 150—
200 кГ/мм2. |
Туэр |
и |
Кауфманн [6] заметили, что кристаллы, |
сжимаемые |
вдоль |
оси |
с при 970—1270° К, однородно деформи |
ровались, принимая бочкообразную форму. Напряжение пласти ческого течения изменялось от 4,7 до 2 кГ/мм2 в области темпе ратур 1070—1270° К- Потемнение поверхности кристаллов не по зволило обнаружить линий скольжения. Поэтому авторы огра ничились предположением, согласно которому деформация свя
зана с |
пирамидальным скольжением в направлении, отличаю |
|||||
щемся |
от |
< 1 1 2 0 > , |
или |
с двойникованием в системах |
типа |
|
{112х}. Кроме того, |
было |
высказано предположение, |
что |
тем |
||
пература |
пластификации |
при сжатии кристаллов |
чистотой |
|||
~ 9 8 , 9 % вдоль оси с |
лежит между 773 и 973° К. В дальнейшем |
опыты по сжатию кристаллов бериллия вдоль оси с были про
должены в работах [7, 9—12, |
16—18, 21, 26, 28, 36, 46, 62—68] |
||
(см. табл. 1.10). При |
анализе |
этих результатов целесообразно |
|
разграничить области |
низких |
(вблизи комнатной), |
средних |
(470—670) и высоких |
( > 6 7 0 ° К ) температур. |
|
|
1.4.4. Пирамидальное скольжение {1122} < 1 1 2 3 > |
при ком |
||
натной температуре. Большинство исследователей, |
изучавших |
сжатие кристаллов бериллия технической чистоты вдоль оси с, считают, _что пирамидальное скольжение в системе {1122}<1123> при комнатной температуре отсутствует: линии
скольжения не наблюдаются, пластическая |
деформация близка |
||
к нулю [16—18, 38, 46, 63, 68]. Испытание |
монокристаллов чи |
||
стым срезом вдоль |
плоскостей {10Ї0} и |
{1120} также не по |
|
зволило |
обнаружить |
скольжения дислокаций с небазисным |
|
вектором |
Бюргерса [46]. |
|
Однако, при увеличении чистоты кристаллов и при легирова нии чистых кристаллов медью и никелем возможно изменение характера разрушения и появление линий пирамидального
скольжения [36—39, 68—70]. При сжатии кристаллов ультра высокой чистоты, полученных сочетанием вакуумной дистилля
ции п зонной плавки, |
наблюдается небольшая ( ~ 0 , 0 2 % ) пла |
стическая деформация |
за счет пирамидального скольжения |
[39, 69]. Хотя некоторые кристаллы высокой чистоты и разру шаются без заметной деформации (ех ,< 1 0 - 4 % ) , однако вблизи поверхности разрушения у них иногда наблюдаются отдельные липни пирамидального скольжения. Предшествует ли пирами дальное скольжение разрушению или возникает после пего, ие установлено [39, 68]. Линии пирамидального скольжения наблю даются также при испытаниях кристаллов бериллия высокой чистоты на изгиб [70]. В этом случае отдельные следы скбльження имеются при температурах ниже комнатной.
Даже в кристаллах сверхвысокой чистоты пирамидальное скольжение развито слабо Линии скольжения {1122}<1123> наблюдаются лишь у поверхности скола, и пластическая дефор мация незначительна. Скольжение усиливается в кристаллах,
легированных медью (4,37%) и никелем |
(5,24%). В |
кристаллах |
|||
сплавов пирамидальное скольжение |
при |
комнатной |
темпера |
||
туре обнаружено |
при сжатии и изгибе [39]. Линии скольжения |
||||
{1122}<1123> |
идентифицированы |
металлографически. |
Их |
плотность в кристаллах сплавов значительно выше, чем в сверх чистых кристаллах, в которых при комнатной температуре за мечены линии лишь одной из шести возможных систем сколь жения. Сдвиг на ступеньку в кристаллах сплавов равен 200— 500 А.
Напряжения течения сплавов сравнимы с разрушающими напряжениями в бериллии технической и высокой чистоты (см. табл. 1.9). Поэтому можно полагать, что легирование не столько облегчает пирамидальное скольжение, сколько способствует по вышению разрушающих напряжений. Величина напряжений те чения уменьшается с ростом температуры в области 297—473° К, но затем почти не меняется в области 473—637° К. Упрочнение сплавов практически не зависит от температуры. При всех тем пературах испытании сплавов на поверхности образцов наблю даются линии пирамидального скольжения. Увеличение пла стичности монокристаллов сплавов по сравнению с чистым ма териалом также является результатом повышения разрушающих напряжений, что, по-видимому, связано с изменением поверх ностной энергии бериллия при его легировании.
Исследование структурных изменений непосредственно в про цессе сжатия кристаллов чистотой 99,6%, выполненное нами на специально сконструированной для этой цели рентгеновской ка мере [71], показало, что при напряжениях менее 60 кГ/мм2 ка-
1 Отметим, что |
в отличие от Дамиано, Лондона |
и др. [39, 46, |
68, 69] |
Кауфман с сотр. [16—18] не обнаружили его даже в |
кристаллах с |
относи |
|
тельным остаточным |
сопротивлением ~ 3 3 0 0 . |
|
|
кие-лнбо изменения на рентгенограммах отсутствуют [62]. При дальнейшем увеличении нагрузки происходит разбиение рефлек сов, соответствующее слабой фрагментации и блокообразованию. Этот процесс прогрессирует с возрастанием нагрузки. Вплоть до разрушения кристаллов не наблюдалось никаких эф фектов сдвиговой пластической деформации даже в том случае,
когда |
при съемке |
последней рентгенограммы |
образец |
разру |
||
шался |
в процессе |
экспозиции. |
|
|
|
|
Отжиг монокристаллов |
чистотой ~ 9 9 , 6 % |
при 673° К под |
||||
плавно |
[~0,2 кГ/(мм2-ч)] |
возрастающей до |
10 |
кГ/мм2 |
нагруз |
кой, приложенной вдоль оси [1010], приводит к понижению раз
рушающих |
напряжений |
при |
последующем |
сжатии |
кристаллов |
|||
в направлении главной |
оси |
при |
комнатной |
температуре |
[31]. |
|||
1.4.5. Пирамидальное |
скольжение {1122} |
< 1 1 2 3 > |
в |
области |
||||
температур |
470—670° К. Пирамидальное скольжение |
в |
области |
|||||
средних температур обнаружено |
и исследовано в работах |
[12, |
28, 36, 38, 64, 68, 72]. Наиболее достоверными, на наш взгляд,
являются результаты Лондона |
и Дамиано, |
полученные |
при |
||
сжатии кристаллов сверхчистого |
бериллия |
и |
сплавов Be — Си |
||
и |
Be — N i [36, 38, 68]. С другой |
стороны, |
в работах Ле |
Азифа |
|
и |
Дюпуи [63, 66, 67], а также Кауфмана и |
др. [16—18] при сжа |
тии кристаллов бериллия вдоль оси с следов скольжения с не
базисным вектором Бюргерса и дислокаций типа с + а |
не уда |
лось обнаружить вплоть до 870° К. Если результаты Ле |
Азифа |
и Дюпуи в какой-то мере можно объяснить тем, что они исполь зовали кристаллы недостаточно высокой чистоты (~99,75% Be), выращенные методом Чохральского из Be SR-Пешине, то Кауф ман и другие испытывали кристаллы, полученные зонной плав
кой, которые имели относительное остаточное |
электросопротив |
||||||
ление 6 = 3300. |
Поэтому |
причина |
расхождения |
их |
результатов |
||
с результатами |
Лондона, |
Дамиано и др. [38, 68] не ясна. |
Сле |
||||
дует подчеркнуть, что пирамидальное скольжение |
наблюдалось |
||||||
лишь при испытании кристаллов |
повышенной (более 99,9% |
Be) |
|||||
чистоты. По-видимому, |
в |
кристаллах низкой |
чистоты |
пира |
|||
мидальное скольжение |
в |
этой |
области температур отсутст |
||||
вует. |
|
|
|
|
|
|
|
В работах [12, 28, 64] системы |
скольжения однозначно не оп |
ределены. Приводимые авторами этих работ индексы плоско
стей и направлений скольжения нуждаются |
в проверке. Гарбер |
||||||
и др. [12] считают, что пирамидальное скольжение при |
темпера |
||||||
турах |
500—900° К |
происходит_ преимущественно |
в |
плоскости |
|||
{1124}, |
а также в |
{1122} и |
{10І1}. Мур и др. в работах [64, 73] |
||||
сообщили о пирамидальном |
скольжении |
в |
системе |
{1011} с |
|||
предполагаемыми |
направлениями < 1 0 1 1 > |
или < 1 1 2 3 > , а в ра |
|||||
боте [28] фигурируют системы скольжения |
{1125} |
и {1124}. От |
мечается значительный разброс значений напряжения течения и пороговых температур начала скольжения. При анализе этих