Зарождение микротрещин в вершинах и на границах двойников при деформации ОЦК и ГЦК кристаллов

• Автор: Плужников, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 161 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1. Двойникование и хрупкое разрушение материалов

1.1.1. Механизмы зарождения трещин при двойниковании

1.1.2. Зарождение микротрещин при пересечении двойников

и их взаимодействии с другими препятствиями

1.1.3. Взаимодействие двойникования и скольжения

1.1.4. Влияние динамических эффектов

1.2. Кинетические характеристики двойникования

1.3. Величина деформации при двойниковании
1.4. Влияние деформации скольжением на двойникование
1.5. Влияние двойников и состояния их границ на
зарождение и рост трещин
1.6. Зарождение трещин по силовому, и
термоактивированному механизмам
1.7. Зернограничное разрушение при пересечении
границ полосами скольжения
1.8. Цель и задачи исследования 38 ГЛАВА 2. ДВОЙНИКОВАНИЕ, СОПУТСТВУЮЩЕЕ РАЗРУШЕНИЮ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ОЦК СПЛАВА Ее+3,25%81 ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СКОРОСТЯХ НАГРУЖЕНИЯ
В ШИРОКОМ ИНТЕРВАЛЕ ТЕМПЕРАТУР
2.1. Методика эксперимента
2.2. Количественные характеристики сопутствующего двойникования сплава Ре+3,25%
2.2.1. Влияние температуры и скорости
нагружения монокристаллических образцов
2.2.2. Влияние температуры и скорости
нагружения поликристаллических образцов
2.3. Механизмы образования трещин, обусловленные двойникованием
2.4. Выводы

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ МИКРОПЛАСТИЧНОСТИ И РАЗРУШЕНИЯ ПРИ ПЕРЕСЕЧЕНИИ ДВОЙНИКОВ В КРИСГАЛЛАХСОЦКРЕШЕТКОЙ
3.1. Определение вариантов пересечения двойников
3.2. Определение активных плоскостей скольжения и двойникования ОЦК решетки в сдвойникованном материале
3.3. Анализ процессов микропластичности в участках
пересечения двойниковых прослоек
3.3.1. Взаимодействие двойникующих дислокаций
3.3.2. Взаимодействие полных скользящих дислокаций
3.3.3. Взаимодействие полных скользящих дислокаций
с двойникующими
3.4. Оценка величины зоны рекомбинации при взаимодействии дислокаций
3.5. Выводы 93 ГЛАВА 4. ДИСЛОКАЦИОННЫЕ МЕХАНИЗМЫ ЗАРОЖДЕНИЯ ТРЕЩИН В ВЕРШИНАХ И НА ГРАНИЦАХ ДВОЙНИКОВ
В КРИСТАЛЛАХ С КУБИЧЕСКОЙ РЕШЕТКОЙ
4.1. Дислокационные модели вершины двойника и двойниковых границ
4.1.1. Симметричное расположение дислокаций в границах двойника
4.1.2. Несимметричное расположение дислокаций в границах двойника
4.2. Расчет критических параметров зарождения трещины
в ступенчатых скоплениях двойникующих дислокаций
4.2.1. Расчет критических параметров зарождения трещины для двойника с симметричным расположением дислокаций в границах
4.2.2. Влияние структуры границ двойника на зарождение трещин
в его вершине
4.3. Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ВВЕДЕНИЕ
Прочность — одно из важнейших практических свойств твердых тел. Поэтому развитие представлений о физической природе разрушения и поиск механизмов зарождения трещин остаются предметом интенсивного изучения в современном материаловедении [1,2].
Проблема разрушения материалов, неоднократно рассмотренная для различных условий испытаний, представляет собой сложный комплекс научных и технических вопросов. Это обусловлено прежде всего тем, что разрушение — процесс «кинетический, статистический, многостадийный и многомасштабный» [3]. Одной из наиболее важных стадий в развитии разрушения является дислокационное формирование зародышевой микротрещины, способной в определенных условиях приводить к катастрофическому разрушению.
Современные представления об ответственности деформационных процессов за образование микротрещины в принципиальном отношении не претерпели изменений [4]. Теоретически разработанные и экспериментально наблюдаемые механизмы зарождения трещины [3, 5] в своей основе опираются на пластическое течение кристалла. Среди рассмотренных вариантов «пластического» формирования зародыша трещины заметную роль играют механизмы, обусловленные деформационным двойникованием.
Двойникование — один из распространенных видов пластической деформации металлов с ОЦК, ГЦК, ГПУ и другими типами решеток [6]. В частности, двойникование выступает в качестве основного деформационного механизма при ударном нагружении [7]. Многочисленные исследования процесса механического двойникования и его связи с разрушением металлов и сплавов [8-11] приводят к выводу о двойственном характере влияния двойникования на разрушение.

чает, что зарождение трещины становится возможным при критических напряжениях в пять раз меньших, чем в модели Стро [164, 169]. Величина потенциального барьера при <£>5Ь быстро возрастает.
Следует ожидать, что и в других дислокационных схемах зарождения трещины существует возможность термофлуктуационного образования трещины. Так в схеме пересекающихся скоплений [86] суммарный вектор Бюр-герса уменьшается, что делает такое слияние энергетически более выгодным и возможным при больших й.
1.7. Зернограничное разрушение при пересечении границ полосами скольжения
В реальных кристаллических материалах многие особенности скольжения проявляются при взаимодействии дислокаций с различного рода границами. Наблюдение таких особенностей позволило выявить их влияние на разрушение.
В работах [170, 171] предложен новый механизм зарождения микротрещин, обсуждающийся далее в [172, 173], в основу которого заложены следующие представления.
При пластической деформации кристалла с постоянной скоростью разрушение наступает, когда деформация достигает критической величины е ,
то есть контролируется ею. Пластическая деформация определяет место, количество, конфигурацию образующихся трещин. Поэтому описывать процесс разрушения можно с использованием геометрии и величины пластических сдвигов в кристалле.
На основании сказанного дана общая классификация возможных источников разрушения при пластической деформации:
• локальное изменение величины вектора сдвига на границах раздела, если по обе стороны от границы разные величины векторов Бюргерса (Ь] и Ьг). Сдвиг, преодолевая такую границу, оставляет на ней дислокацию несоот-