Поперечного градиента

Критическое напряжение, при котором начинается стадия 3 существенно зависит от температуры, поскольку поперечное скольжение требует термической активации.

На стадии динамического возврата происходит массовое двойное поперечное скольжение и перестройка дислокационной структуры, устанавливается параболическая зависимость ai(ej). Рассмотренные стадии деформирования отмечаются для монокристаллов с ГЦК решеткой. У поликристаллов с ГЦК решеткой из-за неоднородности полей напряжений поперечные скольжения идут с самого начала пластической деформации, то есть для них характерно параболическое упрочнение на всех стадиях деформирования. Зависимости ai(ei) для ОЦК монокристаллов имеют следующие особенности.

ным источником упрочнения являются дислокационные диполи (образуемые при слиянии двух параллельных дислокаций противоположного знака), блокирующие перемещение дислокации. Стадия легкого скольжения заканчивается образованием достаточно большого количества диполей и связанных с ними трехмерными клубками дислокаций, способствующих возникновению скольжения по системам, пересекающим первичную. Другими словами, существует некоторая критическая плотность дислокаций, по достижению которой скольжение происходит по вторичным системам, что приводит к резкому росту упрочнения за счет взаимодействия пересекающихся дислокаций. При этом плотность дислокаций с увеличением деформации возрастает быстрее, чем линейная функция. Длина свободного пробега дислокаций непрерывно уменьшается, что подтверждается данными об уменьшении длины линий скольжения. На этой стадии упрочнения эффекты динамического возврата незначительны, поэтому деформационное упрочнение, как и на стадии легкого скольжения, соответствует линейному закону, то есть dc/de = Е' = const. Величина Е' не зависит от условий растяжения, скорости и температуры испытаний и равна примерно 1О2 G. Таким образом, модуль упрочнения на стадии быстрого упрочнения примерно на два порядка больше, чем на стадии легкого скольжения. Высокая скорость упрочнения объясняется образованием большого количества коротких линий скольжения, дислокации которых создают скопление перед барьерами внутри кристалла. Такими барьерами могут быть барьеры Ломера-Коттерелла, обусловленные поперечным скольжением (когда дислокации покидают одну плотно упакованную плоскость, переходя в другую, пересекающуюся с первой). Критическое напряжение, при котором начинается стадия III, сильно зависит от температуры, поскольку поперечное скольжение требует термической активации. На стадии динамического возврата происходит массовое двои-

ное поперечное скольжение и перестройка дислокационной структуры, устанавливается параболическая зависимость а = f(s). Рассмотренные стадии деформирования отмечаются для монокристаллов с ГЦК решеткой. У поликристаллов с ГЦК решеткой из-за неоднородности полей напряжений поперечные скольжения идут с самого начала пластической деформации, то есть для них характерно параболическое упрочнение на всех стадиях деформирования. Зависимости cr = f(s) для ОЦК монокристаллов имеют следующие особенности. Дислокации (винтовые) в них мало подвижны даже при повышенных температурах. Поэтому уровень напряжений на стадии легкого скольжения повышенный. Вторая стадия практически отсутствует. Это объясняется свойством ОЦК металлов блокирования дислокациями одной системы скольжения всех остальных. Поликристаллы обычно имеют более высокий предел упругости и модуль упрочнения. В поликристаллах практически не бывает 1 стадии, так как у границ зерен образуются скопления дислокаций и большие деформации возникают только тогда, когда напряжения, создаваемые скоплениями, будут релаксиро-ваны при больших деформациях. Различие в кривых а = f(s) незначительно. Таким образом, анализ взаимодействия дислокационных структур на различных стадиях деформации позволяет установить зависимость деформационного упрочнения от степени пластической деформации.

(стадия I деформационного упрочнения). После стадии единичного (легкого) скольжения начинается стадия множественного скольжения — движение дислокации в двух и более системах. На этой стадии после значительной деформации дислокационная структура металла сильно усложняется и плотность дислокаций возрастает по сравнению с исходным состоянием на 4—6 порядков, достигая 10u-f-1012 см~2. Вследствие упругого взаимодействия между дислокациями сопротивление их движению сильно возрастает и для их продвижения внешнее напряжение должно резко возрасти (стадия /7 упрочнения). Под влиянием все возрастающего напряжения развивается поперечное скольжение винтовых дислокаций, т. е. скольжение с переходом из одной разрешенной плоскости скольжения в другую. Это приводит к частичной релаксации напряжений, аннигиляции отдельных дислокаций разного знака и группировке дислокаций в объемные ячейки, внутри которых плотность дислокаций меньше, чем в стенках ячеек. Наступает /// стадия деформации, когда происходит так называемый динамический возврат, который приводит к уменьшению деформационного упрочнения.

В отличие от фран ко-р и донского источника — мельницы пограничные выступы могут действовать только как доноры единичных свежих дислокаций. Для объяснения дальнейшего роста плотности дислокаций в процессе деформации требуется привлечение дополнительных механизмов, таких, как двойное поперечное скольжение [61, 107]. Однако Ли [54, 1031 допускает, что в момент достижения предела текучести размножение внутри зерна не имеет еще большого значения, и все свежие дислокации можно считать возникшими от пограничных выступов. Если такое допущение справедливо, то любая теория упрочнения, которая связывает напряжение с плотностью дислокаций (о ~ К^р). должна привести к уравнению Холла — Петча, т. е. зависимости os ~ ~ D-^.

ределяется не только движением дислокаций, но и прежде всего процессом их размножения, причем последний: осуществляется в основном по механизму двойного поперечного скольжения [12, 107]. В случае двухфазных сплавов при напряжениях, соответствующих пределу текучести, необходимо соблюдать еще одно условие — условие обхода частиц дислокациями. Но поскольку поперечное скольжение и обход частиц дислокациями в данных сплавах можно 'считать взаимосвязанными [166, 174], то в условиях начала поперечного скольжения будет фактически учитываться и обход частиц дислокациями. . ,

В теориях Орована [162] и Анселла-^ Ленела [157] поперечное скольжение при деформации двухфазных сплавов не учитывается, причем как бы с двух диаметрально противоположных позиций. В теории Орована фактически рассматривается случай, когда поперечное скольжение происходит с настолько большой скоростью, что каждая

последующая дислокация, приближаясь к ряду частиц, уже не застает вокруг них остаточных дислокационных петель, образованных предыдущей дислокацией В теории же Анселла —Ленела, наоборот, с самого начала принимается, что скорость поперечного скольжения пренебрежимо мала и что в результате остаточные петли образуют вокруг частиц устойчивые плоские скопления. Последние, создавая мощные концентрации напряжения, вызывают сдвиг или разрушение частиц. Эти две крайности и привели к тому, что в оценке эффекта дисперсного упрочнения данные теории различаются на порядок. Теперь очевидно, что реальные сплавы должны занимать промежуточную позицию между упомянутыми двумя подходами, поскольку поперечное скольжение в них будет протекать с некоторой конечной скоростью, которая зависит, как от объемного содержания фазы, так и от размера частиц и их морфологии.

«В работах Хирша [174], Эшби [146], Хирша и Хэмпфри [166] вопросу поперечного скольжения в двухфазных сплавах придается большое значение и подробно анализируются все возможные варианты поперечного скольжения краевых и винтовых дислокаций возле частиц. Более того, в этих работах подчеркиваются два момента: во-первых, термически активируемое поперечное скольжение не может понизить предел текучести ниже значения,полученного по формуле Орована, во-вторых, поперечное скольжение ближайшей к частице остаточной петли значительно облегчается с подходом последующих дислокаций. Тем не менее в указанных работах при выводе уравнения для предела текучести поперечное скольжение учтено не было. Более того, Хирш и Хэмпфри [166], анализируя выражение

Вначале происходит образование остаточных петель при обходе частиц дислокациями (рис. 2.29, а, б), причем образование каждой новой петли, т. е. прохождение по плоскости скольжения следующей дислокации, связано с увеличением приложенного напряжения. При некотором значении напряжения винтовые компоненты ближайшего к частице остаточного дислокационного кольца начинают поперечное скольжение (рис. 2.29,. в) под действием концентрации напряжений,

Практическая проверка методики была осуществлена на магистральном газопроводе "Средняя Азия - Центр". Потенциально опасные места определялись на основании анализа данных измерения поперечного градиента потенциала, измеренного как до отключения катодной поляризации, так и в различные моменты времени после ее отключения. Следует отметить, что для протяженных конструкций, таких, как магистральные газопроводы, в ряде случаев удобным инструментом электрометрических обследований является измерение не самого потенциала, а его поперечного градиента. При этом проводят измерение разности потенциалов между двумя точками на поверхности земли, одна из которых находится над сооружением, другая - на расстоянии 2-10 м от него.

Данный подход был реализован на практике в виде ряда нормативно- технических документов РАО "Газпром", подготовленных УГНТУ и ВНИИГАЗом. Практическая проверка методики была осуществлена на МГ "о'редняя Азия - Центр". Потенциально спаоные места определялись на основании анализа данных измерения поперечного градиента потенциала, измеренного как до отключения 1сатодной поляризации, так к в различные моменты времени ••••.. после ее отключения. Сле-дуе. отметить, что для протяженных конструкций, таких как МГ, удобным инструментом злека. ометрических обследований является измерение не самого потенциала, а его продольного градиента. При этом проводят измерение разности потенциалов между двумя точками на поверхности земли, одна ив которых находится над сооружением, другая - на расстоянии 2 - 10 ы от него. Полярность имеет обратный знак по отношению к наложенному потенциалу сооружения. При атом опасными,с точки зрения развития КР, считаются участки МГ, на которых после отключения катодной защиты более длительно проявляется ее последействие (за счет формирования катодных обложений), а по прошествии определенного времени на поверхности трубы устанавливается собственный потенциал, более положительный, нежели "естественный" (минус 0,55 В, МСЭ), за счет пассивации стали КБС.

является монотонной, а ю* — экстремальной функцией (см. ,рис. 2.13), то в области Ф* = ОД4...0Д6 для всех Ф*в? имеет место минимум числа Re**. В соответствии с этим по длине канала можно выделить две области течения: в первой из них, до минимума числа Re** влияние закрутки (поперечного градиента давления) на структуру потока является преобладающим. Во второй области вследствие малой интенсивности закрутки преобладают закономерности осевого течения — нарастает пограничный слой, что приводит к росту скорости в ядре потока и увеличению числа Re* *. По-видимому, это значение Ф* и может использоваться для характеристики сильно- и слабозакрученных потоков в каналах. При ф, « 0,05 число Re* * практически соответствует его значению в конце гидродинамического начального участка при осевом течении [ 25 ].

Вакансионные скопления (кластеры), которые несут ответственность за объемные изменения в металлах, обычно образуются в определенных кристаллографических плоскостях. Когда кристаллическая структура анизотропна или в процессе производства ей придана преимущественная ориентация, облучение может привести к преимущественному изменению одного из линейных размеров. Можно, например, предсказать, что трубы высокого давления в тяжеловодном реакторе будут удлиняться в процессе эксплуатации, а также могут значительно прогнуться из-за наличия поперечного градиента нейтронного потока. Так как это связано с низким пределом ползучести, радиационный рост такого рода довольно ограничен, что было отмечено для циркал-лоя-2. Трубы высокого давления, изготовленные из сплавов с более высоким сопротивлением ползучести, таких, как цирконий-ниобиевые сплавы, значительно увеличились в длину под облучением.

Необходимо отметить, что вопрос взаимодействия пограничных слоев на стыке двух поверхностей рассмотрен Л. Г. Лойцянским, а в дальнейшем Каррьером. Однако эта задача решена при отсут-твии поперечного градиента давлений при взаимодействии двух плоских пограничных слоев. Поэтому полученное решение не может быть использовано при расчете концевых потерь в решетке лопаток, ограниченных по длине торцовыми стенками.

Ниже приведено приближенное решение уравнений трехмерного слоя с учетом поперечного градиента давлений применительно к расчету слоя на торцовой стенке. При рассмотрении этого вопроса мы были вынуждены принять ряд предположений, однако последние, видимо, не выходят из рамок допустимого при решении прикладных задач.

7/~ = / (П) переменного по толщине слоя поперечного градиента давлений, зна-

В заключение следует отметить, что решение для невязкого течения является также решением для вторичного потока. Вопрос о вторичных течениях, относящихся к внутренним задачам аэродинамики, представляет большой интерес и неоднократно привлекал внимание исследователей [8 и 9]. С точки зрения аэродинамики следует отметить то обстоятельство, что с увеличением поперечного градиента давления предложенное решение обладает большей точностью, так как в этом случае уменьшается область вязкого течения.

*** Подобное упрощение приводит к возникновению некоторой неточности в решении задачи, так как, строго говоря, без поперечного градиента давления невозможна поперечная скорость, а без нее нет и волнового движения [11].

На входе в решетку донные линии тока близки к линиям тока основного потока, а в межлопаточном канале вследствие поперечного градиента давлений отклоняются к выпуклой стороне лопатки. На всех изображениях донные линии тока имеют вид плавных кривых,

1) вращательное движение капель в потоке пара из-за наличия поперечного градиента скоростей и соответственно возникновение подъемной силы, действующей на каплю;