Пластичността (собственост на твърди вещества) - е

Пластичност (собственост на твърди частици) пластичност (от гръцките plastikós -. Подходящ е за моделиране, ковък, сферографитен) свойства на твърдите частици необратимо променят своя размер и форма (т.е., да се деформира пластично ..) По силата на механични натоварвания. P. кристални материали (или материали) е свързано с действието на различни микроскопични механизми на пластична деформация, относителната ролята на всеки от които се определя от външните условия като температура, натоварване, скоростта на деформация. Тези механизми се считат във възходящ ред на броя на атомите, участващи в елементарна случай на пластична деформация.

Samodiffuzionnaya и дифузия P. Под действието на силата на натиск се случва изместване атомни кристални слоеве с части от повърхността, на която сили действат върху частите, където сила разтягане. Мас трансфер може да се осъществи чрез самостоятелно дифузия на повърхността или обема на кристала. Ако кристал не е много малък, така че неговата специфична повърхност (т. Е. повърхност към обем), не е твърде голям, обемен самостоятелно дифузия е най-ефективен механизъм. Той се среща с "разтваряне", т.е.. Е. проникването атома в слоеве кристал повърхност под формата на междинните атоми към частите на компресия и "изолиране" им в области, изложени на опън сили. Едновременно с това в обратна посока има поток на места, произведени в района на прилагане на силите на опън и натиск унищожават в места. В повечето случаи, реални samodiffuzionnaya деформация свързани основно с посоката на движение на свободните работни места. които се образуват по-лесно от междинните атоми (фиг. 1).

Кристалът, състояща се от атоми на различни видове, в еднакво поле стрес възниква за ориентация спрямо подреждане на атомната подреждане (фиг. 2а). при което кристал придобива известна за зависим деформация. След стрес релеф подредено състояние може да се отрази неблагоприятно за известно време, но тя все още е налице, тъй като Връща се в нарушено състояние при скорости от дифузия скокове атоми. (. Фигура 2. б) Ако кристала е нееднороден поле стрес създаден, на примесните атоми на по-голям радиус и междинните атоми са склонни да се движи в разтегнато областта на решетката, и по-малък - в кратък; нехомогенно разпределение на концентрациите на стабилизиране на първоначалната нехомогенни деформация. Максималната деформация, която може да възникне в резултат на ориентировъчни поръчка или концентрация гънки, кристал състав е ограничен. По този начин, деформация и дифузия samodiffuzionnaya определя потоци на точкови дефекти (места, интерстициални атома и примеси). В див движение на дефекти се дължи на флуктуация, честотата на което бързо намалява с намаляване на температурата. Следователно, тези механизми P. действат само при много високи температури (не по-малка от 0,5 пъти абсолютната температура на топене).

Crowdions P. причинени от crowdions производство и движение - (. Виж дефекти в кристали) кондензации атоми по гъсто опаковани реда атома в кристала. Вдлъбнатината в ръб повърхността на кристала (фиг. 3), материалът се отстранява от зоната на вдлъбнатина "различаващи" от crowdions на върха, при което на разстояние от точката на вдлъбнатината създаден от повишената концентрация на междинните атоми.

Разместване P. типична форма на пластична деформация на кристали - плъзгане по кристалографски равнини. Най-лесно ще мине се проявява по тесните опаковани самолетите по направленията близки опаковани. Плъзгащи на равнини, успоредни система дава макроскопска срязване, и комбинация от отмествания, съответстващи на приплъзване в различни системи, е основната част на пластичната деформация на кристалите. Подхлъзване случва inhomogeneously: първо, тя обхваща някои региони на равнината на приплъзване (Фигура 4), а след това на границата на този регион се простира по цялата повърхност. Границата наречен приплъзване дислокация размножаване линия или разместване. Поради това, развитието на фиш може да се разглежда като образуването и движението на размествания. Скоростта на щам е пропорционален на плътността (обща дължина на размествания на единица обем) и скоростта на движение на размествания. В реално кристали по време на тяхното образуване винаги възникне размествания, които под действието на напрежения в състояние на увеличаване на дължината си (дислокация умножение). Следователно, образуването на нови размествания стъпка само в изключителни случаи, ограничава приплъзване (например, в началото на деформация без дислокация микрокристали). В други случаи на развитието се определя приплъзване дислокация движение.

Тъй атома в близост до размествания са изместени от техни равновесни позиции, ги прехвърля към нова позиция на равновесие, което съответства на изместване на кристала по равнината на приплъзване на един interatomic разстояние, изисква много по-малко енергия, отколкото за атомите в кристала ненарушена. енергийна бариера за дислокация компенсира по-малко, толкова по-голяма площ на изкривяване в околностите на дислокация. Мобилността на дислокацията всички материали са разделени на 2 групи. В ковалентни кристали тази бариера в порядък е близо до енергията на interatomic връзки и може да бъде преодоляно само чрез термично активиране (флуктуация). Поради това, мобилността на изкълчвания става значително само при достатъчно високи температури и по-добри - nonplastic ковалентни кристали. В йонни кристали и метална бариера за движение на изкълчвания е 10 3 -10 4 пъти по-малко от свързващата енергия и изчезва при напрежения от 10 -3 -10 -4 G (където G - срязване модул); в такива напрежения движение дислокация не се нуждае от термично активиране и подвижността слабо зависи от температурата. Устойчивост на движението на изкълчвания в идеалния кристалната решетка е пренебрежимо малка, поради високата от P. йонни и метални кристали.

В реалните кристали имат различни дефекти (точка дефекти, примеси атома, изкълчвания, различни фази на частиците), и приплъзване устойчивост зависи от взаимодействието на преместване размествания с тези дефекти. нелегиран Реакцията на пластмасови кристали interdislocation е основен. Част от плъзгащи съпротива, свързани с пряко сблъсъка на размествания може да бъде намалена чрез термична активация, но преобладаващата част от далечни разстояния взаимодействие, причинени от размествания чрез стрес собствен области, които те създават около себе си и почти не зависи от температурата. В резултат на взаимодействие с друг дислокация забави и спря, така че скоростта на потока на деформация постоянна нужда от непрекъснато производство на нови размествания. Това води до постоянно увеличаване на плътността на изкълчване в кристала, която достига 11 Октомври -10 12 cm -2; съответно повишаване на тяхната взаимна плъзгащи съпротива - настъпва деформация втвърдяване или работа закаляване на кристала.

Диаграмата на развитие отразява взаимодействие между размествания "стрес - щам" (Фигура 5.), който обикновено се открива 3 характерната част, съответстваща на три основни етапа на развитие на структурата на дислокация.

В Етап I (етап белодробен приплъзване) е относително малка плътност дислокация, разместването на всяка спирка могат да пътуват разстояние сравним с размера на кристала и голяма част от размествания достига повърхността на кристала. Slip устойчивост се дължи на взаимодействието на отделните размествания, плътността на които се увеличава с деформацията е относително бавен, но втвърдяване коефициент е малък (

-s 10 G). С увеличаване на степента на деформация и увеличаване на разпространението му дислокация плътност става значително неравномерно: размествания образуват компактни натрупвания в плъзгащите равнини (стъпка II). Полетата за стрес от тези клъстери, от своя страна, да окажат неблагоприятно пластично деформиране. Това местно, различно насочено деформация не може да се появи като цяло образуване на кристал, но увеличава плътността на изкълчване в резултат на появата на изкълчвания в системите за вторични приплъзване. Взаимодействие на първични и вторични изкълчвания системи води до образуването на разместване на структурата на образуване дислокация и кондензации пчелна пита (фиг. 6). През етап II характер дислокация структура се поддържа само от размера на клетките намалява; втвърдяване коефициент

10 -2 G. По-нататъшно увеличение на плътността на дислокация е "избутвам" част от равнини на приплъзване объркване който са разположени; Така размествания на противоположни знаци се срещат и да изчиства. Разреждането се случва дислокация плътност, придружено с коефициент спад втвърдяване (стъпка III). Паралелни процеси започват прекъсвания (микропукнатини), които водят до евентуалното разрушаване на кристала определя максималната постижима стойност на пластична деформация (вж. Сила).

При високи температури, механизъм дислокация P. комбинира с дифузия и samodiffuzionnym. В кристали с примеси на релаксация на напрежения на изкълчвания или дислокация клъстери може да се извърши в резултат на преразпределение на примеси атома. Около дислокация са оформени примес "атмосфера" и дислокация P. попада (щам стареене). Следователно, отстраняване на примеси обикновено увеличава P. От друга страна, размествания са ефективни мивки и източници на свободни места и заставки. Раждане или унищожаване на тези дефекти доведе до завършване на намаляване или частични размествания прекратява в атомните равнини, и следователно, "изкачване на" размествания от плъзгане равнина. Streams точкови дефекти между размествания на различни признаци samodiffuzionnoy доведат до пластично деформиране и причинени дислокация изкачи тези потоци им позволява да избегнат препятствията, които се намират в плъзгащата самолета. Плъзгащи път преминава всеки дислокация при висока температура на деформация се увеличава (в сравнение с обичайните температури, мобилността на дифузия е ниска). плътността дислокация на процеса на освобождаване от отговорност поради взаимно унищожение на дислокациите се случи по-бързо пада закаляване и деформация се развива под постоянно натоварване (пълзене).

Туининг. Този механизъм е свързан с деформация на единица клетка на кристала, което води до промяна в ориентацията на кристала в сравнение с прилаганите сили (вж. Също побратимяване). Префокусирано част преминава кристал побратимяване кристал спрямо изходния офсет стойност се определя от симетрията на кристалната решетка. В развитието на див щам се осъществява чрез образуване на активни центрове и размножаване на отделни компоненти в оригиналните кристалните слоеве. Ако двоен слой завършва в кристала, в краищата си възникне поле стрес; взаимодействие удвоява води до втвърдяване работят. В някои кристали, като калцит, туининг - основния механизъм на пластична деформация, но обикновено туининг развива преди всичко при ниски температури, когато плъзгащата е трудно и условията за локалната концентрация на напрежение, необходимо за нуклеиране на близнаци.

P. фазовата трансформация поради изтичане. В необратима промяна във формата също може да е резултат от образуването под тежестта на новата фаза с различна кристална решетка от оригиналната кристала. В този случай, началната фаза трябва да бъде метастабилни (вж. Метастабилни състояние) по отношение на резултантната, поне под действието на механично напрежение. Тъй като относителната стабилност също зависи от температурата и P. В този случай, по същество зависи от температурата на деформация по отношение на температурата на фазова равновесие. В някои случаи, намаляване на стабилността на получената фаза под товар поради температурни промени могат да бъдат отстранени в резултат на превръщането на деформация: кристални връща в първоначалната си форма ( "памет ефект").

Действието на горните механизми поликристален пластмасови деформация в зърна сложно взаимодействие между зърна. Деформацията на Поликристалната е общият резултат от деформация в много различни насоки по отношение на товари и са в различни условия на зърно. Ето защо, деформация не се развива изрично стадиален природата като монокристали деформация (фиг. 5). граница Зърно и предотвратяване на разпространението на изкълчвания обикновено се укрепва кристални твърди вещества при ниски температури. Обратно, при високи температури, в присъствието на граници, които са източници или мивки дефекти увеличава P. комбинация samodiffuzionnoy дислокация и деформация в граничните области води до високо VP се проявява в определен механизъм на високи деформация polycrystals - "приплъзване" по границите на зърното. Преместването зърна един спрямо друг възниква подобен на движението на частици в насипни материали, а в някои случаи, да осигури до 1000% щам ( "свръхпластично"). Висока AP може да се постигне, ако в хода на времето, за да се подложи на деформация рекристализация. в резултат на отстраняването на най-изкривена и, следователно, най-малко пластмасови зрънца, които се абсорбират от нарастващите зърна от подобрена структура. Непрекъснато възстановяване на P. поради прекристализация се използва широко в практиката при горещо обработване на метали.

P. прости аморфни твърди вещества преустройства, свързани с дифузия на атоми и молекули. P. редица вещества, свързани с движението на недеформируеми твърди частици един спрямо друг в вискозна среда. За тези явления включват P. глини, свободни органи, намокрени с вода и т.н.

Проучването на П. е от голямо практическо интерес, тъй като Това прави възможно един рационален избор на технически материали, в които АП обикновено се представят набор от изисквания към обработката и експлоатацията на тях при различни обстоятелства. Изследването на различни аспекти на IP занимава с редица физични и математически и теоретични предмети: физика твърдо състояние (по-специално, теория дислокация) изследва микроскопски механизмите на P. континуум механика (теорията на пластичност и пълзене) разглежда P. органи, абстрахиране от техния атомен-кристална структура , устойчивост материали и други.

Литература Friedel J. размествания [кристален] на. от английски език. М. 1967 Физика на щам втвърдяване на единични кристали, К. 1972 Nabarro FR Bazinskiy Z. S. Holt D. В. пластичност на единични кристали, пера. от английски език. М. 1967 Honikomb R. пластична деформация от метал, на. от английски език. М. 1972.

Голяма съветска енциклопедия. - М. съветски енциклопедия. 1969-1978.