Лекция 11. Упрочнение сплавов

Дислокационный механизм упрочнения сплавов

•Пластическая деформация протекает по дислокационному механизму.

•Упрочнение – создание препятствий на пути движения дислокаций (барьеров)

Барьер Пайерлса

•Сопротивление решетки движению дислокаций

G – модуль сдвига (характеристика сил межатомного взаимодействия) b –вектор Бюргерса

ω – ширина дислокации μ – коэффициент Пуассона

Чем более жесткой и направленной является связь, тем более узкой будет дислокация, тем выше сила трения решетки и менее подвижны дислокации.

Эффект наблюдается при легировании стали кремнием.

Сопротивление скольжению со стороны других дислокаций

•При деформации плотность дислокаций возрастает. При движении дислокация взаимодействует со встречными дислокациями. Напряжение «проталкивания» дислокации через «лес» дислокаций

•τл – сопротивление скольжению

•τ0 – напряжение, необходимое для движения дислокации при отсутствии других

•ρ – плотность дислокаций

•А – константа

•G – модуль сдвига

л 0 АG

Влияние примесных атомов

•Взаимодействие дислокаций с примесями может быть

1.Упругим

2.Химическим

3.Электрическим

Упругое взаимодействие

•Атомы примеси притягиваются в поле напряжения дислокации. Примесные атомы замещения, радиус которых больше радиуса атома металла – растворителя располагаются в области растяжения,

•Меньшие атомы – в области сжатия.

•Атомы внедрения располагаются в области растяжения.

•Скопления атомов называются атмосферами Коттрелла.

•Дислокация, связанная такими атомами становится неподвижной.

Химическое взаимодействие

•В плотноупаковнных структурах возможно расщепление дислокаций на частичные. Энергия примесного атома внутри дефекта может стать меньше, а растворимость больше, чем в решетке без дефекта. Примесный атом располагается внутри дефекта.

•Скопление примесей по такому механизму – атмосферы Сузуки.

Электрическое взаимодействие

•Вблизи дислокации может происходить перераспределение электронов проводимости примесного атома и образование электрического диполя, который притягивается к дислокации, концентрация примесных атомов возрастает.

Дисперсионное упрочнение

•1. движению дислокаций препятствует поле упругих искажений вокруг включения,

• 2. Gчастицы примеси > G частиц основы

•3. образуется новая поверхность между частицей и матрицей

•4. для разупорядочения при прохождении дислокации требуется дополнительная энергия

Механизм перерезания частиц:

Механизм огибания (Орована)

Дислокация, обходя частицы, оставляет вокруг них петли. Каждая новая дислокация также оставляет петли. Расстояние между частицами за счет появления петель уменьшается. Последующие дислокации «пробираются» между частицами с большим трудом.