Определенность формы—характерное свойство твердых тел в отличие от газов и жидкостей, которые собственной формы не имеют и при
жүктеу/скачать 0.86 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Результаты обучения лекции
|
Тема лекции №4: Механическое двойникование. Практическая и теоретическая прочность кристаллов на сдвиг. Общее представление о дислокации. Источники дислокации Результаты обучения лекции: 2- умеет применять полученные знания по дисциплине в профессиональной сфере, умеет организовывать, управлять, разрешать конфликтные (конфликтные) ситуации и вести переговоры; 3- знает классические и квантовые теории законов, объясняющих физические свойства твердых тел, обнаруженных в технике, производстве; 4- анализ и обобщение полученной информации по дисциплине физика твердых тел, овладение современными методами обработки, освоение принципов создания научно-технических проектов и задач; 6-может объяснить на основе теории изменение свойств вещества под влиянием внешних факторов, объяснить на основе теории изменение свойств вещества под влиянием внешних факторов. Характер пластической деформации металлов тесно связан с их кристаллическим строением. За исключением редких случаев, металлы состоят из множества зерен кристаллического строения. От кристаллов, имеющих правильную геометрическую форму (например, кубическую), зерна отличаются лишь отсутствием прямых ребер и плоских граней, поэтому их часто называют кристаллитами. Все остальные свойства кристаллов и кристаллитов идентичны. Д Рис. Пространственная кристаллическая решетка ля кристаллических тел характерно правильное расположение атомов. Атомы располагаются в определенном порядке, по прямым линиям и, плоскостям. Если мысленно провести через ряды атомов линии, получим пространственную кристаллическую решетку. В такой решетке можно выделить элементарный объем, который фактически повторяется во всем объеме кристалла. Такой объем принято называется элементарной решеткой кристаллического вещества. Элементарные кристаллические решетки могут иметь различную форму, но для металлов характерны только три из них: гранецентрированный куб, объемноцентрированный куб и гексагональная решетка. -Fe, Cr, W, Mo Zn, Mn. Co, Ti -Fe, Cu, Ni Pb, Al, Au Элементарные кристаллические решетки металлов: а – гранецентрированный куб, б – объемноцентрированный куб, в – гексагональная решетка В гранецентрированном кубе атомы располагаются в каждой вершине куба, кроме того, посредине каждой грани также расположено по атому. Решетку в форме гранецентрированного куба имеют гамма-железо, медь, никель, свинец, алюминий, бэта-кобальт, золото, серебро. Все они отличаются высокой пластичностью. Объемноцентрированный куб имеет в каждой вершине по атому и один атом в центре объема куб.а. Решетка такого типа характерна для менее пластичных — металлов — альфа-железо, хром, вольфрам, молибден, тантал, альфа-кобальт. Гексагональная решетка имеет вид шестигранной призмы, в каждой вершине которой расположено по атому, кроме того, по одному атому расположено в центре шестиугольных граней и три атома внутри объема призмы. Гексагональную решетку имеют металлы: цинк, магний, кадмий, бериллий, титан, кобальт. Характерной особенностью кристаллических веществ является анизотропия — различие свойств в разных направлениях. Так как свойства твердых веществ зависят от расстояний между атомами, а расстояния эти в кристаллах по разным направлениям различны, то и свойства кристаллов, измеренные в разных направлениях, различны. Через какой-либо атом пространственной решетки можно провести бесчисленное количество плоскостей, как угодно ориентированных в пространстве. В зависимости от направления плоскости на нее попадает большее или меньшее количество атомов. Можно выбрать плоскости, на которые попадает наибольшее количество атомов. По таким плоскостям легче всего осуществляется сдвиг одной части кристалла относительно другой, поэтому они называются плоскостями сдвига, или плоскостями трансляций. Направления сдвига совпадают с линиями на плоскости сдвига, по которым расстояния между атомами кристаллической решетки минимальны. Наличие плоскостей и направлений сдвига представляет, большой интерес, так как пластическая деформация кристаллических тел происходит в основном за счет сдвигов. В кристаллах обычно имеется несколько систем равноценных плоскостей сдвига. Количество их зависит от типа элементарной ячейки. В гранецентрированном кубе можно провести 4 равноценные плоскости сдвига, в объемноцентрированном 6ив гексагональной решетке 1. Ввиду малости размеров зерен металла изучать процесс их деформации непосредственно неудобно, поэтому основные закономерности деформации зерен изучают на монокристаллах, которые можно искусственно выращивать до больших размеров путем осаждения частиц вещества из растворов, паров или из расплава. При таких исследованиях имеется в виду, что свойства зерен и свойства отдельных кристаллов одинаковы. Деформация монокристаллов осуществляется в основном путем скольжения и двойникования. При скольжении отдельные части кристаллов сдвигаются одна относительно другой по взаимно параллельным плоскостям. Сдвиги как бы разделяют монокристалл на ряд отдельных кристалликов. Скольжение начинается тогда, когда сдвигающие напряжения в плоскостях сдвига достигнут определенной величины, характерной для данного металла, при данной скорости и температуре деформации, не, зависящей от схемы приложения сил. На этом положении, известном как закон сдвигающих напряжений, основано большинство методов расчета усилий при пластической деформации. По мере развития деформации необходимое для деформации усилие увеличивается, угол Ө между нормалью к плоскости сдвига и направлением деформирующей силы возрастает при растяжении и уменьшается при сжатии, а угол φ между направлением сдвига и направлением деформирующей силы увеличивается при сжатии и уменьшается при растяжении. Таким образом, кристалл приобретает предпочтительную ориентировку по отношению к направлению деформирующей силы. К основным видам дислокаций относятся краевая и винтовая, которые можно представить как результат неполного сдвига одной части кристалла относительно другой. На рис. а показан правильный кристалл с кубическими элементарными ячейками. Рис. Схема кристаллической решетки: а – без дислокаций, б – с краевой дислокацией, в – с винтовой дислокацией, г – при сочетании краевой и винтовой дислокации П Рис. Схема деформации кристалла двойникованием ри двойниковании происходит смещение узлов решетки одной части кристалла в положение симметричное другой его части относительно плоскости двойникования. Деформированная часть кристалла образует двойник, как бы зеркальное отображение недеформированной его части. Кристаллическая решетка переходит в новое положение почти мгновенно. Двойникование происходит тогда, когда сдвигающие напряжения в плоскости двойникования достигнут определенной величины, зависящей от природы металла, размеров кристалла, температуры и скорости деформации. Двойникование сопутствует основному механизму — скольжению. Развитию двойникования способствуют понижение температуры и повышение скорости деформации. Закономерности деформации монокристаллов позволяют объяснить многие явления, наблюдаемые при деформации реальных металлов, такие как образование анизотропии, упрочнение, измельчение зерна и др. жүктеу/скачать 0.86 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|