Деформации монокристаллов

ческого металла протекает аналогично деформации монокристалла путем сдвига (скольжения) или двойникования. Формоизменение металла при обработке давлением происходит в результате пластической деформации каждого зерна. При этом следует иметь в виду, что зерна ориентированы не одинаково, и поэтому пластическая деформация не может протекать одновременно и одинаково во всем объеме поликристалла.

Рис. 53. Схема деформации монокристалла металла под действием нормальных и касательных напряжений:

Увеличение плотности тока пассивации на плоскости (111) с ростом степени пластической деформации монокристалла никеля наблюдалось в 0,5-н. растворе серной кислоты [68].

Увеличение плотности тока пассивации на плоскости (111) с ростом степени пластической деформации монокристалла никеля наблюдалось в 0,5 и. H2SO4 [74].

Сложные процессы пластического деформирования поликристаллических металлов и сплавов удобнее рассмотреть на основе деформации монокристалла чистого металла, так как механизм пластической деформации в обоих случаях один и тот же.

2. Упругая деформация поликристалла. В упругой области основное отличие деформации монокристалла и поликристаллического металла состоит в том, что монокристалл анизотропен, а поликристалл квазиизотропен.

Следствием искажения решётки и повреждений, возникающих в плоскостях скольжения, является упрочнение (наклёп). Упрочнение заключается в том, что с увеличением степени деформации монокристалла сдвигающее напряжение, производящее скольжение, увели-

Первые два процесса называются внутри-кристаллитной деформацией, а последний — межкристаллитной деформацией. Внутрикри-сталлитная деформация подчиняется тем же закономерностям, которые наблюдаются при деформации монокристалла. Межкристаллитная деформация не может вызвать значительного изменения формы, так как перемещения зёрен относительно друг Друга, разрушая их границы, ведут к разрушению поликристалла. Поэтому основным процессом, вызывающим изменение формы поликристалла, так же как и монокристалла, является скольжение.

Условия деформации зёрен поликристалла отличны от условий деформации монокристалла. Главными причинами такого различия являются: разнообразная кристаллографическая ориентировка зёрен, их разнородность по величине и свойствам, влияние их границ на ход процесса деформации и неоднородность их напряжённого состояния. В результате этого сопротивление поликристалла деформации значительно выше сопротивления монокристалла.

Изменение направления пластической деформации монокристалла с <100> на <110> в той же кристаллографической плоскости <001> привело к тому, что монокристаллы молибдена ориентации {001} <110> оказались пластичными при прокатке, выдерживали пластическую деформацию с обжатием до 90% без растрескивания и при значительном обжатии при прокатке (80%) сохраняли первоначальную монокристалльную структуру {001} <110> [24, 39, 93, 121, 126, 135, 136, 148, 209]. Твердость, полуширина рентгеновских линий увеличиваются только на первых 10—15% деформации, хотя при дальнейшей деформации наблюдается непрекращающаяся фрагментация субструктуры [135, 136]. .Дифракционное электронно-микроскопическое исследование показало, относительно равномерное распределение IB объеме деформированного на 80% материала сплетений и клубков дислокаций [39, 148].

путем чередования пластической деформации и последующего изотермического полигонизационного отжига. Монокристаллы молибдена {110} <001> деформировали до 80% двумя способами: а) последовательно на 20% с последующим отжигом при 1500° на 20% при 1300°; на 20% при 1200°; на 20% при 1050°; б) последовательно на 20, 40, 60 и 80% без промежуточных отжигов. В первом случае, даже при суммарной деформации на 80% сохранился монокристалл (при строгом соблюдении направления прокатки и равномерности обжатия). После отжига при 1050° С в течение 6 ч он имел полигонизованную структуру. Во втором случае после суммарной деформации монокристалла на 80% без промежуточных отжигов более 80% объема кристалла занимали рекристаллизованные зерна [40,75]. Аналогично, если провести однократный предварительный полигонизационный отжиг при Т = 0,4 Тпл деформированных на 20% монокристаллов молибдена с плоскостью {110} (при строгом соблюдении направления прокатки и равномерности обжатия), то при последующем нагреве до 2300° С в течение 1 ч или при выдержке в течение 400 ч при 1850° С удается избежать рекристаллизации [135, 136].

При понижении температуры от 20 до —269 ГС предел пропорциональности и временное сопротивление монокристаллов алюминия увеличиваются в 2 раза, а относительное удлинение — в 5 раз. На кривых деформации монокристаллов с ориентацией [111] к оси растяжения наблюдается скачкообразный характер для загрязненного алюминия (чистотой 99,5 и 99,99 %); кривая для более чистого алюминия (99,9997 %J плавная [1]. . : •.- •. ...

Рис. 3.5. Кривые деформации монокристаллов молибдена одинаковой ориентации-при температурах:

Эволюция дислокационной структуры в процессе деформации монокристаллов с ОЦК-решеткой проанализирована в работе [91. Отмечено, что для ОЦК тугоплавких металлов наблюдается соответствие-между типом кривой деформации и дислокационной структурой, созданной в процессе нагружения. Так, низкотемпературное параболическое упрочнение определяется однородным распределением винтовых.

В работе [252] отмечается, что для расчета кривых напряжение — деформация поликристаллических металлов наиболее подходящими являются кривые, полученные при деформации монокристаллов с «твердой» ориентировкой, у которых сразу в начале деформации начинает работать несколько систем скольжения.

деформации во внутренних объемах. Причем влияние деформации соседнего зерна приводит к тому, что системы скольжения, действующие вблизи границ зерен и в теле зерна, часто различаются. Наличие границ зерен, как следует из [5, 252], вызывает значительное деформационное упрочнение поликристаллических, металлов по сравнению с монокристаллами лишь на начальных этапах деформации (рис. 3.7 и 3.8). Причем, как это наблюдается на рис. 3.8, где сопоставляются кривые нагружения поликристаллов меди 1—3 (размер зерна 130, 20 и 900 мкм соответственно) с кривыми деформации монокристаллов разной ориентировки, наиболее интенсивно упрочняется мелкозернистая медь (кривая 2). В то же время из рис. 2.12 следует, что при растяжении молибдена при 100° С размер зерна не влияет на деформационное упрочнение (величина параметра Ку в уравнении Петча — Холла для напряжения течения при деформациях от 1 до 10 % та же, что и для предела упругости).

278. Носкова Н. И. Структура дислокаций и дислокационный механизм пластической деформации монокристаллов твердых растворов ОЦК-металлов // Фазовые превращения и структура металлов и сплавов.— Свердловск : УНЦ АН СССР, 1983.—С. 63—70.

Исследование деформации монокристаллов и поликристаллического титана [ 13] позволило выявить существование достаточно большого количества пирамидальных плоскостей двоиникования: <1121>,{1122>, {1124}, {l 123>,{l012}; ^101l}. При этом двойникование по плоскости{1121^,{1123^ил1012}приводит к удлинению кристалла вдоль оси с. Двойникование по плоскостям-(1122};{1124};1011^сжимает кристалл по оси с.

Целью настоящей работы является выяснение влияния искаженных поверхностных слоев на процесс полигонизации. Для этого во время деформации части образцов осуществлялось непрерывное удаление поверхностных слоев посредством электрополирования в 5%-ном водном растворе едкого натрия. Как показано в работе [3], такой вид деформации монокристаллов позволяет получить на поверхности изогнутых образцов структуру, отличную от образующейся при обычном изгибе.

3. В. М. Ровинский, Ю. В. Баранов, Е. П. Костюкова. Влияние полирующей среды на характер субструктуры при деформации монокристаллов вольфрама.— Физика твердого тела, 1974, т. 16, вып. 2.

Таким-образом, при деформации монокристаллов молибдена в плоскости {110} в направлении <110> уже нет монокристалла после пластической деформации более 20%, а в направлении <001> — после 40—50%.

Таким образом,исходная монокристалльная структура сохраняется при деформации монокристаллов при минимальном искажении кристаллической решетки, т. е. при ламинарном пластическом течении, при котором мало деформационное упрочнение и дислокационная структура представляет хаотическое распределение клубков дислокаций, а общая плотность дислокаций невысока. При турбулентном, сложном течении увеличивается деформационное упрочнение и, следовательно, искажается кристаллическая решетка, усложняется дислокационная структура, повышается общая плотность дислокаций, возникает текстура и, наконец, образуется ячеистая структура. Формирование ячеистой структуры часто рассматривают как фактически .эквивалентное получение структуры мелкозернистого поликристаллического металла [148]. Вследствие этих причин по мере «продвижения» в ряду ориентации: {001} <110>, {001} <100>, {110} <001> и {110} <ПО>—сохранение монокри-сталльной структуры при большой степени деформации затрудняется,