Переползание дислокаций

дить препятствия в плоскостях скольжения. Такой механизм деформации, состоящий из последовательных элементарных актов скольжения и переползания (рис. 1.11), называется дислокационной ползучестью (6, 8, 351. Причем возможны два вида дислокационной ползучести: в первом весь процесс контролируется переползанием дислокаций (рис. 1.11, а), во втором — скольжением (рис. 1.11, б). Скорость первого, контролируемого переползанием, описывается [31, 35] степенным выражением

При высоких напряжениях (выше примерно 10~3 G) степенная зависимость нарушается, измеренные скорости деформации оказываются существенно выше, чем рассчитанные по уравнению (1.25). Вероятно, при таких напряжениях наблюдается переход от ползучести, контролируемой переползанием, к термически активированному скольжению, совмещенному с переползанием дислокаций, что отражается в первую очередь на условиях формирования дислокационных структур (рис. 1.11, б). Скорость такого переходного типа ползучести может быть описана кинетическим уравнением, аналогичным выражению (1.17) для скольжения, т. е. с экспоненциальной зависимостью от напряжения [37, 38]:

По мере увеличения времени испытаний и внешних напряжений в решетке появляется одновременное скольжение дислокаций по нескольким системам, так называемое множественное скольжение. В этом случае дислокации, упруго взаимодействуя, образуют скопления, дислокационные сетки и трехмерные жгуты. Скорость упрочнения на данном этапе максимальна*ввиду^'того, что большое число дислокаций стопорится в решетке, обусловливая ее упруго напряженное состояние. При дальнейших испытаниях наступает стадия динамического отдыха,^характеризуемая термически активируемым переползанием дислокаций в другие плоскости с последующей аннигиляцией дефектов противоположного знака.

В области повышенных температур (40—200° С) межкристал-литные трещины зарождаются быстрее в цинке с примесями (98,7 %), которые могут образовывать поры с вакансиями и перемещаться к границам зерен. Вследствие торможения миграции границ и уменьшения разности прочности тела зерна и его границы деформация сосредоточена по границам зерен, что приводит к образованию клиновидных трещин особенно вблизи тройных точек. Такой вид разрушения весьма характерен для ползучести и его возникновение связывают с проскальзыванием по границам зерен, которое, вероятно, вызвано переползанием дислокаций вдоль границ зерен и инициируется повышенной концентрацией вакансий.

Данные о влиянии различных факторов на выделение графита в порах были использованы [16] для определения величины контактного давления, создающегося на межфазной поверхности графита и матрицы во время субкритического отжига. Согласно расчету, релаксация напряжений при росте графита реализуется механизмом дислокационного крипа, контролируемого переползанием дислокаций.

Скорость полигонизационных процессов лимитируется переползанием дислокаций. Анализ кинетики диффузионного переползания дислокаций освещен во многих теоретических работах, которые основываются на положении о вакансионном механизме перемещения дислокационной линии. Согласно Ж. Фриделю, скорость диффузионного переползания дислокации определяется тремя факторами: концентрацией ступенек на дислокационной линии, силой, приложенной к ступеньке, которая главным образом определяется пересыщением вакансиями, и диффузионным перемещением ступеньки, осуществляемым путем миграции вакансий [ 128]. Количественный подсчет скорости неконсервативного перемещения дислокационной линии сложен в связи с трудностью экспериментального определения или хотя бы оценки указанных величин в каждом конкретном случае. Однако некоторые попытки оценить скорость перераспределения дислокаций могут быть сделаны.

участках зерен, имеющих кристаллографически несовершенное строение, становится больше, чем внутри зерен, поэтому границы зерен становятся менее прочными, чем сами зерна, и полосы скольжения выходят на границы, вызывая скольжение в соседнем зерне (рис. 6, б). В этом случае в каждом из соседних зерен всегда имеется компонента сдвига, направленная вдоль границы, приводящая к прохождению по ней проскальзывания и образованию и по границам уступов. Проскальзывание по границам может быть связано и с переползанием дислокаций в приграничных объемах зерен по аналогичному механизму.

ложен механизм полигонизации, обусловленный переползанием дислокаций и выстраиванием их в стенки, что приводит к снижению упругой энергии кристалла и получению наиболее устойчивого и энергетически выгодного расположения дислокаций. Наличие развитой субструктуры способствует при высоких температурах протеканию процесса межзеренного проскальзывания. Если субструктура создана предварительно при термомеханической обработке или во время сварки, то она может в определенных условиях повышать сопротивление пластической деформации. В том

Механизмы деформации, основанные на указанной последовательности скольжение—переползание-скольжение, относят к ползучести, контролируемой переползанием дислокаций или вакансионными процессами. В этих условиях зависимость скорости ползучести от напряжения носит степенной характер, а процесс ползучести связан с перестройкой дислокационной структуры из неупорядоченной в упорядоченную (полигональную). Процесс ползучести является стабильным до тех пор, пока полиго-низация остается ведущим механизмом организации структуры сплава под напряжением. Конкурирующим механизмом при этом является рекристаллизация. Неустойчивость динамической структуры связана поэтому с исчерпанием возможностей диссипации энергии путем организации

Существует большое число экспериментальных работ, анализирующих влияние легирования твердого" раствора на сопротивление ползучести и моделей, построенных на их основе. Обычно рассматривают две группы зависимостей скорости ползучести от напряжения: с показателем п = 4-!-7ис/г = 3. Значения п = 4 •+- 7 характерны для чистых металлов и весьма разбавленных твердых растворов [385]. В этом случае рассматривается ползучесть, контролируемая переползанием дислокаций. Зависимость при п = 3 отвечает ползучести, контролируемой вязким торможением. При этом движение дислокаций тормозится атмосферой из атомов растворенного вещества, движущегося в кристалле по необычному механизму.

вносить радиационно-ускорентя ползучесть в интервале температур облучения 300—500 °С, связанная с ускоренным переползанием дислокаций под влиянием точечных радиационных дефектов.

Скорость полигонизационных процессов лимитируется переползанием дислокаций. Анализ кинетики диффузионного переползания дислокаций освещен во многих теоретических работах, которые основываются на положении о вакансионном механизме перемещения дислокационной линии. Согласно Ж. Фриделю, скорость диффузионного переползания дислокации определяется тремя факторами: концентрацией ступенек на дислокационной линии, силой, приложенной к ступеньке, которая главным образом определяется пересыщением вакансиями, и диффузионным перемещением ступеньки, осуществляемым путем миграции вакансий [ 128]. Количественный подсчет скорости неконсервативного перемещения дислокационной линии сложен в связи с трудностью экспериментального определения или хотя бы оценки указанных величин в каждом конкретном случае. Однако некоторые попытки оценить скорость перераспределения дислокаций могут быть сделаны.

Переползание дислокаций — диффузионный, термически активируемый процесс. Чаще всего переползание происходит при высоких температурах в результате диффузии вакансий к дислокации и от нее.

I - скольжение дислокаций; II - переползание дислокаций, диффузия по дислокационным трубкам; III - переползание дислокаций, объемная

можно рассчитать весь спектр значений CTN и р1, отвечающих соответствующим областям 1 (скольжение дислокаций), 2 и 3 (переползание дислокаций с реализацией диффузии по дислокационным трубкам) и 4 (переползание дислокаций с реализацией объемной диффузии).

Скольжение и переползание дислокаций

Известно, что процесс полигонизации протекает в несколько стадий, основными из которых являются [4]: а) выстраивание дислокаций в короткие полигональные стенки в результате сдвига дислокаций в плоскости скольжения и переползания, перпендикулярного плоскости скольжения, б) объединение коротких полигональных стенок и согласованное переползание дислокаций, приводящее к прямолинейным малоугловым границам.

где N — число дислокаций в стенке, h — среднее расстояние между ними, G — модуль сдвига, v — коэффициент Пуассона. Из анализа микроструктуры следует, что /V — 2-102, /г = = 5-107 м, 0~3-1015 Н/м2. При нагревании, когда температура достигает такой величины, при которой становятся существенными .процессы диффузии, частицы мелкодисперсной фазы начинают растворяться, а облака растворенных атомов вследствие диффузии перемещаться вместе с дислокациями. Переползание дислокаций и отжиг ведут к уменьшению плотности дислокаций.

неадекватностью вызванных температурным сдвигом изменений в скоростях диффузионных процессов, включая рекристаллизацию, диффузионное переползание дислокаций, распад твердого раствора и растворение выделений, диффузию газовых примесей, диффузию возникающих под облучением точечных дефектов;

никающей в процессе отпуска под напряжением дефектной структуре, твердый раствор оказывается нестабильным (пересыщенным). Снижение приращения сопротивления малым пластическим деформациям при старении под нагрузкой, начиная с температуры 500° С, можно объяснить тем, что при повышенных температурах процесс образования сегрегации происходит с одновременным их рассасыванием в условиях наложения значительных напряжений, как это наблюдается в случае К-состояния. В этом случае облегчается -переползание дислокаций, приводящее к их аннигиляции. Предел текучести в данном случае практически не меняется, но пластичность заметно возрастает — относительное удлинение вместо значения 6% становится равным 10%. Рост пластичности связан, вероятно, с более однородным развитием пластическое дефор- во мации из-за более равно-_ мерного упрочнения 8 ре- <0 зультате старения под на- гд пряжением в высокотемпературной области. с

При сравнительно малом общем времени деформирования на этой стадии комбинированного нагружения вакансионный механизм диффузионной пластичности не является ведущим, хотя при повышенной концентрации вакансий, с одной стороны, могут ускориться диффузионные процессы, связанные с образованием частиц второй фазы, а с другой стороны, облегчиться переползание дислокаций.

Повышенная плотность дислокаций в начальный период деформирования является нестабильной и для нее характерна перестройка субструктуры в более устойчивую с меньшей энергией (главным образом энергией упругих искажений), например перестройка с промежуточным образованием ячеистой структуры и дальнейшем формированием полигональной субструктуры. Однако для такой перестройки необходимо, чтобы обеспечивалось неконсервативное движение (переползание) дислокаций контролируемое притоком вакансий.

где р — радиус кривизны, b — вектор Бюргерса. При нагреве происходят переползание дислокаций из их плоскостей скольжения и аннигиляция, пока не останутся лишь избыточные дислокации одного знака. Последние выстраиваются в вертикальные стенки, т. е. возникают субграницы и соответственно субзеренная структура (рис. 68). Такое структурное состояние — области с достаточно совершенным кристаллическим строением, разориентиро-ванные на малые дискретные углы — отвечает указанной выше рентгенографической картине.