3. Анизотропия свойств и текстура деформации.

Свойства кристаллов определяются взаимодействием атомов. Вследствие неодинаковой плотности атомов в различных плоскостях и направлениях решётки многие свойства (химические, механические, физические) каждого кристалла зависят от направления решётки. Подобная неодинаковость свойств монокристалла в разных кристаллографических направлениях называется анизотропией.

Технические металлы являются поликристаллами, т.е. состоят из большого числа анизотропных кристаллов.

В большинстве случаев кристаллиты статистически, неупорядоченно ориентированны по отношению друг к другу, поэтому во всех направлениях свойства более или менее одинаковы, т.е. поликристаллическое тело является изотропным. Так, например, значения прочности и пластичности монокристалла меди изменяются в зависимости от направления приложенной нагрузки в пределах: , а для поликристаллической меди независимо от направления приложенной нагрузки и .

Анизотропия свойств поликристаллов может проявляться после обработки металла давлением как следствие образования текстуры деформации.

На первоначальном этапе деформации поликристаллов зёрна деформируются неоднородно, поскольку плоскости и направления наиболее лёгкого скольжения по-разному ориентированы относительно приложенной нагрузки. Поэтому при слабой деформации () зёрна сохраняют свои очертания и на некоторых из них появляются линии скольжения и двойники деформации (рис.1,а). С увеличением степени деформации () деформация зёрен протекает уже сразу по нескольким системам скольжения и двойникования (рис.1,б). При сильной деформации () образуется волокнистая структура, где границы зёрен различимы с трудом (рисю1,в). Плотность двойников и дислокаций в структуре такого металла превышает исходную на несколько порядков.

а б в

В процессе пластической деформации (при значительных степенях деформации) системы скольжения поворачиваются в направлении главной деформации. Таким образом, в результате деформации системы скольжения приобретают определённую ориентацию. Такая одинаковая кристаллографическая ориентировка зёрен называется текстурой деформации. Она становится заметной при деформации более 40%. Характер текстуры зависит от природы металла и, прежде всего, от типа его решётки. В некоторых металлах с одинаковой решёткой после одинаковой деформации получаются разные текстуры. Очень малые концентрации растворимых примесей могут значительно влиять на текстуру деформированного металла. Характер текстуры также зависит и от вида деформации.

В ряде металлов и сплавов в результате деформации разброс ориентировок так значителен, что установить наличие текстуры практически не удаётся. Исходя из этого, волокнистую структуру не следует отождествлять с текстурой деформации, т.к. текстура деформации всегда приводит к анизотропии свойств, а при образовании волокнистой структуры анизотропия свойств может и не наблюдаться.

4. Влияние степени деформации и температуры

отжига на свойства меди.

В результате холодной пластической деформации медь наклёпывается и при достаточно высокой степени деформации её временное сопротивление разрыву достигает

400-450 МПа при одновременном падении относительного удлинения до 2-4% (рис.2).

Холодная пластическая деформация повышает электросопротивление меди максимум на 3-5%.

Рис.2 Рис.3

В деформированной меди возникает текстура деформации. Вследствие этого, например, холоднокатаные листы меди и её сплавов обладают анизотропными свойствами. Предел прочности листов меди в направлении прокатки и в поперечном направлении почти одинаков, а в направлении под углом 45 несколько ниже (на 30 МПа).

В процессе отжига в деформированной меди, как и в других металлах, происходит возврат и рекристаллизация. Рекристаллизация сильно деформированной технической меди начинается при 200-230С, что соответствует 0,35-0,37 от её температуры плавления. В результате рекристаллизации волокнистая структура сменяется полиэдрической с большим числом двойников отжига. Критическая степень деформации для меди равна 1-5%.

Изменение механических свойств деформированной меди в зависимости от температуры отжига показано на рис.3.

Разупрочнение меди начинается при температурах выше 150С. Оптимальные температуры рекристаллизационного отжига 500-600С. При более высоких температурах происходит сильное укрупнение зерна, вследствие чего резко уменьшается относительное удлинение.