3.1.3.Пластическая деформация

Пластической деформацией обычно называют необратимую деформацию материала, т.е. такую, которая сохраняется после снятия нагрузки. В макромасштабе подобная деформация проявляется как остаточное формоизменение. Основным механизмом пластической деформации является внутризеренный сдвиг одних частей кристалла (зерна) относительно других. На атомном уровне такое перемещение осуществляется посредством разнообразных способов движения дислокаций. Само сдвигообразование может происходить различными механизмами, наиболее важными из которых являются скольжение и двойникование.

Отметим, что при повышенных температурах (7>0,5Г_пл), когда заметным образом сказывается влияние диффузионных процессов, существенный вклад в общую пластическую деформацию может оказывать межзеренный сдвиг. В этом случае частично пластическое течение осуществляется за счет зернограничного скольжения (проскальзывания по границам зерен) и, следовательно, помимо внутризеренной имеет место и межзеренная пластическая деформация.

3.1.3.1.Деформация скольжением

Скольжение - такая разновидность сдвигового перемещения, когда одна часть кристалла как жесткое целое переносится относительно другой, условно принимаемой за неподвижную. После завершения указанного перемещения в обеих частях кристалла полностью восстанавливается прежняя геометрическая координация атомов, т.е. такой сдвиг является трансляционным. Схематическое изображение сдвиговой деформации скольжением приведено на рис.56 б.

у////?//////?///////, У////?//////?///////, УУУУУУУУУ/УУУУУУУУУУ а) б) в)

Рис. 56. Различные способы деформации кристалла

(при действии осевой сжимающей нагрузки): а - недеформированный кристалл; б - деформация скольжением; в - деформация двойникованием

Из дислокационной модели механизма скольжения следует, что этот процесс является кристаллографически упорядоченным - происходит по определенным плоскостям и вдоль определенных направлений. Как было показано, наименьшее сопротивление движению дислокаций со стороны самой решетки (напряжение Пайерлса) оказывается в том случае, когда она скользит по плотноупакованным плоскостям (наиболее удаленным друг от друга) и вдоль плотноупакованных направлений (там будет наименьший трансляционный вектор - вектор Бюргерса). Плоскость скольжения и направление скольжения, лежащее в этой плоскости, образуют систему скольжения. Плоскости и направления скольжения для некоторых металлов приведены в табл.2 (см. также рис. 13-15).

В металлах с объемноцентрированной кубической решеткой наиболее распространенной плоскостью скольжения является плоскость {110} с направлением <111> (рис.13а). Всего таких плоскостей шесть, а в каждой - по два плотноупакованных направления. Металлы с гранецентрированной кубической решеткой деформируются по плотноупакованным октаэдрическим плоскостям (их четыре). Каждая плоскость {111} содержит три направления с плотной упаковкой типа <110>. Общее число систем скольжения равно двенадцати (рис.14а). В гексагональной плотноупакованной решетке базисная плоскость {0001} является наиболее упакованной и самой развитой плоскостью скольжения, в которой имеется три направления скольжения типа <1120> (рис.15).

Таблица 2. Элементы скольжения в некоторых металлах

Тип кр исталлической решетки	Металл	Плоскость скольжения	Направление скольжения	Число систем скольжения
ОЦК	a-Fe,Mo, W	{110}*	<111>	12
ГЦК	Al, Ag, Au, Ni, Cu	{111}	<110>	12
ГПУ	Cd, Mg, Zn	{0001}	<1120>	3

* Возможно также скольжение по плоскостям типа {112} и {123}.