Пластична деформація полікристалів

Значна кількість зерен в полікристалі приводить до ряду особливостей його пластичної деформації. Розрізняють внутрішньокристалічну і міжзеренну деформації.

В окремих зернах полікристалу площини ковзання довільно орієнтовані в просторі. Це приводить до того, що при навантаженні полікристалу системою зовнішніх сил деформація починається не одночасно у всіх зернах. В першу чергу пластична деформація виникає в зернах, які мають найбільш сприятливе орієнтування площин ковзання. Інші зерна деформуються пружньо і можуть бути лише зміщенними відносно одне другого. Зовнішнім проявленням групових зсувів в найбільш сприятливих зернах являються лінії ковзання на поверхні деформованого тіла (рис.6).

По мірі збільшення напруження пластична деформація починає протікати і в менш сприятливо орієнтованих зернах, охоплюючи все зростаючу кількість зерен в полікристалі. Подальша деформація полікристалічного тіла приводить до того, що зерна отримують витягнуту форму в напрямку дії прикладених напружень. Визначена орієнтація витягнутих в результаті пластичної деформації зерен називається волокнистістю структури. По мірі розвитку пластичної деформації відбувається подрібнення зерен.

Рис.6. Зміна механічних властивостей і структури

в результаті пластичної деформації.

Одночасно із зміною форми зерен в процесі деформування проходить повертання кристалографічних осей окремих зерен в просторі. Це приводить до того, що при значній деформації виникає переважна орієнтація кристалографічних осей зерен полікристалу, яка називається текстурою. Винекнення текстури приводить до анізотропії властивостей полікристалічного матеріалу.

2. Методичні вказівки до проведення роботи

1. Провести пластичну деформацію плоских взірців алюмінію з різним ступенем деформації (від 1 до 40%) на лабораторному прокатному стані.

2. Вивчити вплив ступіню деформації при прокатці на механічні властивості взірців алюмінію. З цією метою випробувати прокатані взірці алюмінію на розрив. За даграмою розтягу (рис.7) і результатами вимірювань взірця визначити його механічні властивості:

умовна границя текучості;

P₀₂ – зусилля при якому відносне видовження 0,2 %, КГс.

Р_max – максимальне зусилля навантаження, КГс;

границя міцності;

дійсна границя міцності;

P_p – зусилля розриву взірця, кГ.

відносне звуження;

F₁ – площа поперечного січення взірця до випробувань в мм²;

F₂ – площа поперечного січення взірця після випробувань в мм²;

де відносне здовження;

l₁ – довжина взірця до випробувань в мм;

l₂ – довжина взірця до випробувань в мм;

_зос – зосередженна деформація в шийці;

_рівн – деформація, яка протікає рівномірно на усіх ділянках взірця до появлення шийки, т.т. до P_max.

3. Вивчити вплив ступеня деформації при прокатці на структуру взірців алюмінію. З цією метою провести травлення прокатанних взірців методом занурення:

а) травлення в 5-10 % - ному розчині NaOH в воді;

б) промивка у воді;

в) травлення в реактиві наступного складу: 45 мл HCl, 15 мл HF, 15 мл HNO₃ і води 25 мл;

Рис. 7. Діаграма розтягу.

г) промивка у воді.

Структуру вивчити з допомогою лупи при збільшенні у 30 разів, або на металографічному мікроскопі при збільшенні у 100 разів. Досліджувані структури зарисувати.

За результатами досліджень заповнити протокол випробувань.