Физика и механика деформационного двойникования металлов

• Автор: Чикова, Тамара Семеновна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 281 с. : ил.

ГЛАВА
Методы получения и исследования двойниковых прослоек в металлах
1.1. Особенности экспериментального изучения деформационного двойникования металлических кристаллов
1.2. Исследуемые материалы
1.3. Деформирование кристаллов
1.4. Количественные характеристики двойниковых прослоек
ГЛАВА
Зарождение деформационных двойников
2.1. Концентраторы напряжений, инициирующие двойникование при микроин-дентировании
2.2. Влияние условий деформирования на интенсивность двойникования
2.3. Гетерогенное зарождение двойников при термоциклировании
2.4. Дислокационные характеристики двойников
ГЛАВА
Развитие остаточных клиновидных двойников
3.1. Эволюция размеров остаточных клиновидных двойников
3.2. Обратимая пластичность на стадии остаточного двойникования
3.3. Формы заклинившихся двойниковых прослоек
3.4. Стадийность развития остаточного клиновидного двойника в металле
3.5. Математическое моделирование роста остаточного клиновидного двойника в реальном кристалле
ГЛАВА
Моделирование механических свойств единичных двойниковых прослоек
4.1. Основные положения моделирования деформационного двойникования металлов
4.2. Описание установившихся процессов деформации двойникованием
4.3. Влияние режима знакопеременного нагружения на деформирование сдвой-никованного кристалла
4.4. Развитие двойниковой прослойки при пульсации напряжений
4.5. Описание отдыха двойникованных металлических кристаллов
ГЛАВА
Релаксационные явления н упрочнение на двойниковых границах
5.1. Диссипация энергии на единичных двойниковых прослойках
5.2. Экспериментальные исследования диссипации энергии на единичных двойниках в кристаллах висмута и его сплавов
5.3. Внутреннее трение сдвойникованных кристаллов цинка
5.4. Дислокационная теория релаксационных явлений на границах остаточных двойниковых прослоек в металлах
5.5. Зависимость площади гистерезисных петель от амплитуды напряжений
5.6. Экспериментальные оценки феноменологических параметров
5.7. Вычисление микроскопических параметров двойникования по площадям гистерезисных петель
5.8. Количественное описание упрочнения двойниковых границ при повторных нагружениях
5.9. Экспериментальное определение параметров упрочнения двойниковых границ при повторных нагружениях
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Развитие науки и техники ставит перед исследователями-металлофизиками задачи создания материалов с принципиально новыми физическими свойствами и разработки надежной теории, способной объяснить их механическое поведение при разных режимах деформирования. Реальная пластичность и прочность кристаллов определяется рядом микроскопических процессов: генерированием, движением и взаимодействием дислокаций, зарождением и перемещением точечных дефектов, развитием микротрещин и т.д. Чтобы целенаправленно воздействовать на механические свойства кристаллических тел, необходимо выделить микропроцессы, определяющие пластические и прочностные характеристики материала в заданных условиях.
На основе широких экспериментальных исследований разработаны дислокационные представления физических процессов, протекающих при скольжении, чистом двойниковании и разрушении. Теория дислокаций стала эффективным аппаратом исследования и моделирования эволюции структуры на атомарном уровне. Установлено, что пластическая деформация монокристаллов может протекать двумя основными способами: скольжением, которое осуществляется движением полных дислокаций, и двойникованием, реализуемым перемещением частичных дислокаций. Пластическая деформация двойникую-щихся металлов, где эти два вида деформации, как правило, протекают одновременно, до сих пор явление малоизученное и не поддающееся прогнозированию. Не существует общепринятых научных представлений о механизмах этого явления. Сложный характер взаимодействия полных и частичных дислокаций при наличии в решетке реального кристалла точечных, линейных и объемных дефектов различных типов затрудняет физическую интерпретацию результатов экспериментов и их теоретическое обобщение. Для создания физических основ прочности и пластичности реальных кристаллов необходимо разработать теона индентор от 0,05 до 1,2 Н при комнатной температуре в висмуте их количество изменяется от сотых долей процента до трех процентов от общего числа всех двойников, в цинке - в том же диапазоне нагрузок увеличивается от 0,9% до 7,6%. В монокристаллах цинка при больших нагрузках линзовидные двойники иногда возникают группами по 3-5 прослоек на полосах скольжения, которые в виде лучей распространяются от отпечатка.
При Т=77 К снижается интенсивность сопутствующего скольжения и концентраторы напряжений этого типа практически не возникают. Однако обнаружено, что в цинке после 10 минут выдержки под нагрузкой 1,0 Н при 77 К вновь встречаются как единичные, так и группы линзовидных двойников, что свидетельствует об обусловленности процесса зарождения таких двойников предшествующим и сопутствующим скольжением. При длительном действии концентрированной нагрузки деформирование протекает в режиме ползучести, которая обеспечивает создание дислокационных неоднородностей [4].
Образование линзовидных двойников стимулируется также полем напряжений клиновидных двойниковых прослоек. Чаще всего они образуются вблизи крупных двойников и имеют то же кристаллографическое направление.
Третий тип концентраторов напряжений возбуждает очаги двойникования на готовых двойниковых границах и приводит к ветвлению двойниковой структуры (рис. 2.1.8).
Ранее считалось, что образование двойниковых ветвей при деформационном двойниковании - это редкое и даже экзотическое явление. Проведенное исследование свидетельствует об обратном. Ветвление двойниковой структуры является фундаментальным свойством двойниковой перестройки в металлических кристаллах.
Оно обнаружено во всех кристаллах при всех режимах и условиях деформирования и в разных экспериментах отличается только интенсивностью проявления. Это еще одна из особенностей механического двойникования кристал-