Дислокаций плотность

Дислокации могут взаимодействовать друг с другом, причем дислокации одного знака отталкиваются, а разных — притягиваются. Сила взаимодействия дислокаций определяется выражением

Величина объема активации в общем случае при термоактивационных актах движения дислокаций определяется следующим образом

Применительно к процессу накопления усталостных повреждений в металле в качестве координаты, характеризующей эволюцию его состояния, могут быть использованы разные параметры. До момента возникновения трещины принято рассматривать динамику увеличения плотности дислокаций до критического уровня, после чего происходит появление трещины [104—105, 108, 109]. Поэтому вполне естественно рассматривать в качестве параметра q, характеризующего эволюцию металла в процессе зарождения трещины, плотность дислокаций. Скорость изменения плотности дислокаций определяется многими параметрами структуры металла. Возникает зависимость, или реализуется принцип подчинения, когда при эволюции многих параметров во времени удается охарактеризовать эволюцию системы через один параметр — плотность дислокаций.

Отсюда величина деформации (при постоянных напряжении т и температуре Т), приводящая к появлению единичной дислокации в единице объема, равна 1/а1/"1. Совершаемая при этом механическая работа деформации единицы объема, которая в условиях пластического сдвига с учетом сказанного на с. 27 и 44 эквивалентна увеличению изобарно-изотермического (термодинамического) потенциала системы при образовании единичной дислокации в единице объема, т. е. химический потенциал дислокаций, определяется:

Химическое сродство процесса образования и движения дислокаций определяется как разность значений функции состояния Д[ЛД, соответствующая разности напряжений для двух напряженных состояний \ из формулы (72):

В частности, для технического железа (отожженного или закаленного) найдено [33], что a fa 1,67-1011 дисл/см3 и т = 1, и для никеля [35] а fa 1,6-Ю11 дисл/см3, т = 1 *, Отсюда величина деформации (при постоянных напряжении т и температуре Т), приводящая к появлению единичной дислокации в единице объема, равна I/a1/"'. Совершаемая при этом механическая работа деформации единицы объема в условиях пластического сдвига с учетом сказанного выше эквивалентна увеличению изобарно-изотермического (термодинамического) потенциала системы при образовании единичной дислокации в единице объема, т. е. химический потенциал дислокаций определяется по формуле

Химическое сродство процесса образования и движения дислокаций определяется как разность значений функции состояния Ацд, соответствующая разности напряжений для двух напряженных состояний-1, из формулы (84):

пределения дислокаций растет с увеличением температуры отпуска. Плотность дислокаций определяется по формуле [7]

Характер взаимодействия таких дислокаций определяется отношением alb (рис. 4.21).

Хотя величина рМ применительно к ползучести еще не рассчитана теоретически, можно предположить, что меньшие значения п отражают замедление образования и/или движения дислокаций (в той степени, в какой подвижность дислокаций определяется напряжением).

Расчеты (Уэбб) показывают, что число растворенных атомов радиуса г (на единицу площади границы), необходимых для насыщения границы (для компенсации увеличения объема из-за присутствия дислокаций), определяется выражением

Плотность дислокаций в этой части кристалла тем больше, чем больше угол разориентировки между блоками.

Это является термодинамическим стимулом рекристаллизации обработки. В результате рекристаллизации наклеп практически полностью снимается и свойства приближаются к их исходным значениям. Как видно из рис. 36, при рекристаллизации временное сопротивление разрыву и, особенно предел текучести резко снижаются, а пластичность б возрастает. Разупрочнение объясняется снятием искажения решетки и резким уменьшением плотности дислокаций. Плотность дислокаций после рекристаллизации снижается с 1010— 1012 до 10е—108 см~2. Наименьшую температуру начала рекристаллизации ^п. р (рис. 36), при которой протекает рекристаллизация

Ле-Шателье—Брауна; уменьшение плотности катодного тока (т. е. перенапряжения) укрупняет субзерна электролитически осажденного железа (уменьшается общая плотность дислокаций):

В работах Ю. М. Полукарова с сотр. [82] установлено, что увеличение перенапряжения катода при эяектроосаждении меди вызывает переход от слоисто-спирального роста осадка к образованию и росту двумерных зародышей с появлением дефектов упаковки двойникового типа; добавки к электролиту меднения поверхностно активных веществ резко повышают вероятность образования дефектов упаковки, увеличивают искажения кристаллической решетки и плотность дислокаций. Заряд Двойного электрического слоя ускоряет процессы возврата в тонких осадках меди (эффект Ребиндера), приводящие к появлению внутренних напряжений растяжения. Влияние электрохимических условий осаждения на состояние кристаллической решетки осадков становится определяющим при достаточно большой толщине осажденного слоя: на пластически деформированной монокристаллической подложке дефектность слоев осадка постепенно уменьшалась при утолщении слоя, а при росте осадка на подложке из граней совершенного монокристалла, наоборот, увеличивалась до значений, соответствующих условиям электролиза.

но тем не менее позволяющие проследить действие принципа Ле-Шателье—Брауна: уменьшение плотности катодного тока (т. е. перенапряжения) укрупняет субзерна электролитически осажденного железа (уменьшается общая плотность дислокаций):

"зования дефектов упаковки, увеличивают искажения кристаллической решетки и плотность дислокаций. Заряд двойного электрического слоя ускоряет процессы возврата в тонких осадках меди (эффект Ребиндера), приводящие к появлению внутренних напряжений растяжения. Влияние электрохимических условий осаждения на состояние кристаллической решетки осадков становится определяющим при достаточно большой толщине осажденного слоя: на пластически деформированной монокристаллической подложке дефектность слоев осадка постепенно уменьшалась при утолщении слоя, а при росте осадка на подложке из граней совершенного монокристалла, наоборот, увеличивалась до значений, соответствующих уело-

Опасность заключается в том, что сплав перестает сопротивляться распространению трещин. Когда трещина встречается со скоплениями дислокаций, плотность которых меньше критической, распространение ее затрудняется, так как упругая энергия у вершины трещины переходит не в работу разрушения, а в работу пластической деформации. Происходит релаксация напряжений у вершины трещины.

Если же движущаяся трещина проходит вблизи скоплений дислокаций с критической плотностью, ее распространение облегчается вследствие того, что упругая энергия в области, прилегающей к вершине распространяющейся трещины, переходит непосредственно в работу разрушения.

пороги и барьеры дислокаций, плотность дислокаций возрастает, идет, постоянное и непрерывное упрочнение металла. На стаДии III развиваются поперечные скольжения, происходит частичная релаксация напряжений, дислокации противоположного знака могут взаимно поглощаться, интенсивность упрочнения по сравнению со стадией II резко уменьшается. Чем выше температура, при которой совершается пластическая деформация, тем раньше, т. е. при более низком уровне упрочнения и при более низких напряжениях начинается стадия III, которая называется также стадией динамического отдыха. Таким образом, возникновение напряжений при пластическом .деформировании металла является результатом искажений, происшедших в кристаллической решетке, имеющих необратимый характер, в результате появления и развития дислокаций, возникновения вакансий и т. д. Эти явления служат причиной повышения прочности металла, его твердости и снижения пластичности, т. е. перехода в состояние, которое носит название наклепа.

чески полностью снимается и свойства приближаются к их исходным значениям. Как видно из рис. 59, при рекристаллизации временное сопротивление сг„ и особенно предел текучести аТ резко снижаются, а пластичность б возрастает. Разупрочнение объясняется снятием искажения решетки и резким уменьшением плотности дислокаций. Плотность дислокаций после рекристаллизации снижается с 10м — 1012 до 10е—108 см-2. Наименьшую температуру начала рекристаллизации ta. p (см. рис. 59), при которой протекает рекристаллизация и происходит разупрочнение металла, называют температурным порогом рекристаллизации.

С уменьшением величины блоков и увеличением угла разориентации между ними плотность дислокаций повышается. Значительное количество дислокаций (плотность 106...1012 см"2), характер их распределения в объеме кристалла, подвижность и способность к размножению оказывают существенное влияние на свойства металлов. Так, дислокации играют главную роль в процессах пластической деформации и в значительной мере определяют реальную прочность кристаллических веществ.