Дислокационной субструктуры

Свойства кристаллов данного металла связаны с многими факторами его внутреннего строения — содержанием (плотностью) вакансий и дислокаций, с их расположением (дислокационной структурой), с размерами и разориентировкой блочной структуры (тонкой структурой).

Степень механохимической неоднородности зависит от исходных свойств металла, способа и режимов сварки, применяемых сварочных материалов и др. Механическая и электрохимическая неоднородность взаимосвязаны между собой. Под действием термодеформационного цикла сварки в сталях и других сплавах образуются характерные зоны, различающиеся пластической деформацией и дислокационной структурой. Происходит изменение свойств металла вследствие процессов плавления и кристаллизации в сварном шве (III),

Внутренние напряжения II рода - возникают внутри зерна или между соседними зернами, обусловлены дислокационной структурой металла.

Теории, объясняющие высококоэрцитивное достояние, можно разделить на две группы. Первая, наиболее обширная и разработанная группа теоретических представлений, основана на анализе факторов, влияющих на смещение междоменной границы, согласно которым движение доменной границы определяет гистерезисные свойства магнитных материалов. Позднее эти представления были уточнены. На основе подробного анализа была показана связь между коэрцитивной силой и дислокационной структурой материала. Однако основным недостатком этих теорий является то, что они не дают количественного соответствия с экспериментом в случае высококоэрцитивного состояния сплава. Вторая группа теоретических представлений основана на анализе факторов, влияющих на процессы вращения спинов в малых сильно магнитных частицах, которые существуют как отдельные образования в порошковых материалах и как выделения в. гетерогенных сплавах.

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.

/ — предел упругости; 2 — напряжение течения, определяемое дислокационной структурой однородно распределенных дислокаций и сплетений; 3 — то же для ячеистой дислокационной структуры при деформации е=0,4; 4 — то же для е = 1, 0; 5 — то же для е = = 2,0.

структура предшествующей обработки (в данном случае горячего прессования) теряет устойчивость и перестраивается. Следует отметить, что в этом исследовании структуры использовались те части разорванного образца, в которых прошла только равномерная деформация. Таким образом находилось соответствие между наблюдаемой дислокационной структурой и определенной степенью повторной пластической деформации для всех изученных образцов (рис. 4.14). Величина этой повторной деформации указана цифрами возле каждой

связывающее напряжение течения (предел текучести) 0Т с дислокационной структурой матрицы сг0 и размером зерна d'[l]. Следующим этапом можно считать работы, уточняющие зависимость величины предела выносливости от дислокационного строения чистых металлов. Однако анализ предела текучести сплава (или связь этого показателя сопротивления пластическому деформированию со структурным состоянием) не может быть достаточным для оценки уровня конструктивной прочности этого сплава. Одновременно с пределом текучести необходимо рассматривать и способность сплава сопротивляться развитию хрупких трещин или оценивать его вязкость разрушения в зависимости от микроструктуры.

тельно высокая скоростная чувствительность вместе с почти нулевым упрочнением при деформации наноструктурных Си и Ni при комнатной температуре связаны с существовавшей до начала деформации дислокационной структурой. Как известно, хорошо отожженные чистые ГЦК металлы независимо от размера зерен

возможность прогнозировать и продлевать безопасную жизнь металлических объектов, что даст значительный .экономический эффект за счет экономии средств на строительство новых объектов. На основе такого подхода была разработана и утверждена методика оценки остаточного ресурса резервуаров. Фундаментальные исследования, проводимые в этом направлении, были доложены на Международных конференциях в Лиссабоне (Португалия) в 1995 г., Самара (1995 г.) , Всероссийской конференции в Волгограде (1994 г.), студенческая работа, выполненная по этой тематике, была отмечена 2-ой денежной премией и дипломом на Всероссийском конкурсе молодых ученых в . С. - Петербурге в 1995 г. В результате выполненных исследований был обнаружен важный, на мой взгляд, экспериментальный факт: при образовании "ножевых" границ в металлических объектах в процессе ударного разрушения появляется хрупкая составляющая, а циклическая долговечность материала с такими границами в 5-10 раз сокращается по сравнению с любой другой дислокационной структурой. Результаты полученных исследований защищены в виде кандидатской диссертации. ...,.-,-.•

Следует полагать, что величина и знак макронапряжений определяются прежде всего дислокационной структурой и характером распределения дислокаций и других несовершенств решетки по глубине деформированного поверхностного слоя.

Наиболее перспективным направлением в области упрочнения взаимодействием дислокаций следует считать развитие идеи создания дислокационной субструктуры либо по механизму полигонизации, либо по механизму ячеистой фрагментации [1—7]. В этом случае затрудняются длинные перемещения дислокаций и возрастает напряжение течения. Короткие перемещения свободных дислокаций внутри ячеек, полигонов обеспечивают снижение вероятности появления субмикротрещин и, следовательно, уменьшают концентрацию внутренних напряжений, повышая вязкость разрушения.

[67] изучали ползучесть при растяжении в области умеренных температур и сопутствующие субструктурные изменения композита алюминий — нержавеющая сталь при объемной доле упрочни-теля от 0 до 0,33. Было установлено, что упрочнитель заметно повышает сопротивление ползучести в соответствии с моделью Мак-Дэйнелса [56] [уравнение (4)]. Скорость ползучести матрицы и волокна экспоненциально зависит от напряжения, причем показатели экспонент в этих зависимостях составляют соответственно 2,7 и 3,3. Исследование дислокационной субструктуры показало, что плотность дислокаций и конфигурация ячеек не меняются по сечению матрицы. Аналогичные данные были получены при одноосном растяжении [61, 66] и сжатии [66], причем степени деформации матрицы и волокна были одинаковы.

Одновременно проводили электронномикроскопическое изучение на аппарате УЭМВ-100К дислокационной субструктуры в тонких фольгах образцов, деформированных при тех же напряжениях, которые были выбраны для снятия поляризационных кривых. Анализ показал, что увеличение степени деформации сопровождается ростом плотности дислокаций, причем если вблизи предела упругости и на стадии легкого скольжения появляются хаотически расположенные дислокации, то на стадии деформационного упрочнения дислокации выстраиваются в плоские скопления, достигающие значительных размеров по числу дислокаций (рис. 19, а). На заключительной стадии динамического возврата плоские скопления разрушаются и образуются клубки дислокаций при значительном увеличении плотности дислокаций (рис. 19, б).

Многочисленные экспериментальные данные [102, 103] свидетельствуют о роли примесей как фактора, определяющего упорядоченность дислокационной субструктуры и электрохимическую гетерогенность.

При сопоставлении измеренной величины механохимического эффекта (разблагораживания электродного потенциала, скорости анодного растворения) с параметрами кривой деформация образца — приложенная нагрузка необходимо учитывать, что зависимость (141) содержит не только величину изменения приложенного напряжения Ат, но и величину п, отражающую характер дислокационной субструктуры. Эта величина формируется в про-68

Одновременно проводили электронномикроскопический анализ на аппарате УЭМВ-100К дислокационной субструктуры в тонких фольгах образцов, деформированных при тех же напряжениях, которые были выбраны для снятия поляризационных кривых. Анализ показал, что увеличение степени деформации сопровождается ростом плотности дислокаций, причем если вблизи предела упругости и на стадии легкого скольжения появляются хаотически расположенные дислокации, то на стадии деформационного упрочнения дислокации выстраиваются в плоские скопления,-достигающие значительных размеров по числу дислокаций (рис. 24, а). На заключительной стадии динамического возврата плоские скопления разрушаются и образуются клубки дислокаций при значительном увеличении плотности дислокаций (рис. 24, б.)

Интенсивность процесса накопления микроискажений может отличаться для различных поставок стали вследствие чувствительности дислокационной субструктуры и некоторых других характеристик к колебаниям содержания компонентов и примесей (например, известны сильные различия склонности к росту аустенитного зерна у стали одной марки, но различных поставок). Кроме того, небольшие колебания содержания компонентов хромоникеле-вых аустенитных сталей существенно влияют на стабильность аустенита и образование мартенсита при холодной деформации, которое может вызвать снижение коррозионной стойкости.

Многочисленные экспериментальные данные [110, 111Г свидетельствуют о роли примесей как фактора, определяющего упорядоченность дислокационной субструктуры и электрохимическую гетерогенность.

Тот факт, что средняя по поверхности образца величина работы выхода электрона приближается к локальной величине работы выхода в окрестности дислокационного скопления, делает ее чувствительной к характеру дислокационной субструктуры. В главе II отмечалось усиление измеренного эффекта деформационного сдвига нулевой точки металла на стадии деформационного упрочнения и ослабление на стадии динамического возврата несмотря на рост общего числа дислокаций с увеличением степени

'Приведен обзор имеющихся литературных данных о влиянии предварительной односторонней и повторной перегрузок на последующую многоцикловую усталость механических металлов. Представлены результаты экспериментального исследования о влиянии односторонней и повторной перегрузок в области нижнего предела текучести и упрочнения низкоуглеродистой стали ЧСН 11375.1 на ее многоцикловые усталостные характеристики. Полученные данные дополнены замечаниями о влиянии перегрузки на развитие дислокационной субструктуры при последующем многоцикловом нагружении.

Применение деформации в нагретом состоянии позволяет избежать той степени планар-ности скольжения, которая характерна для деформации при комнатной температуре. Деформированная структура при этом сравнительно однородна, и отжиг, возвращающий в состояние меньшей прочности (например,, в состояние, эквивалентное Т6, при котором начинался процесс), сопровождается одновременным перестариванием выделений. Весь процесс схематично изображен на рис. 26. Объяснение повышения прочности по сравнению с обычным состоянием Т73 образованием дислокационной субструктуры и вывод о перестарива-нии выделений подтверждаются электронно-микроскопическими данными [160]. Таким образом, очевидно, что ТМО заслуживает тщательного исследования как один из методов модификации микроструктуры для получения прочных, пластичных и стойких к КР алюминиевых сплавов [160—162].