Поверхностные и объемные дефекты
Свободные поверхности. На атом в объеме кристалла со стороны соседних атомов действуют симметричные силы. Симметрия нарушается для атомов на поверхности. Происходит искажение упаковки поверхностных атомов – изменение расстояния между ними и смещение относительно положений, которые занимают атомы в объеме кристалла. Связи, характерные для объема кристалла, нарушаются и заменяются специфическими поверхностными связями.
Когерентные частицы – выделения в твердом растворе (матрице) с когерентной границей раздела между ними и матрицей. К объемным дефектам относят микровключения других фаз, поры и трещины. Последние дефекты крайне нежелательны для материала, поскольку значительно ухудшают прочность и пластичность. Микровключения других фаз широко используют для улучшения прочности материала. В таком случае специально создают структуру подобную железобетону, состоящую из вещества основной фазы и упрочняющей фазы. Пути упрочнения материала. Прочностные свойства металла зависят от сил межатомных связей и препятствий – барьеров, которые приходится преодолевать движущимся дислокациям. Создание материала с идеальной кристаллической решеткой. Реализация этого пути представляет большие трудности. Упрочнение материала дефектами осуществляют пластическим деформированием, термообработкой и т. д. Плотность дислокаций r (длина дислокаций в 1 см3) определяет прочность и пластичность материала (см. рис. 1.22). Прочность нитевидных кристаллов («усов») в несколько раз превышает прочность монокристаллов и близка к теоретической (20000 МПа). Это объясняется совершенством структуры и малым количеством (иногда полным отсутствием) объемных и поверхностных дефектов. Прочность нитевидных кристаллов зависит от их толщины: при увеличении диаметра от 2 до 16 мкм она падает в 8 раз. Плотность дислокаций в монокристаллах r = 102–103 см-2. Прочность отожженных металлов составляет 200–300 МПа (r = 106–108 см-2); после холодной деформации прочность возрастает до 1500 МПа (r = 1012 см-2). Это соответствует 106 км дислокаций в 1 см3.
Упрочнение за счет увеличения количества дислокаций. В реальном металле имеется большое количество дислокаций, расположенных в разных плоскостях («лес» дислокаций). При пластической деформации движущимся дислокациям приходится преодолевать расположенные на их пути «леса» дислокаций. Чем больше дислокаций, тем выше сопротивление деформации. Упрочнение за счет торможения дислокаций дисперсными частицами. В структуре сплавов могут находиться дисперсные (мелкие) частицы какой-либо фазы: карбиды (Fe3C, Сr7С3, TiC, Fe3W3C и др.), интерметаллические соединения (Со7W6, СuАl2 и др.), окислы (SiO2, Аl2O3). Эти частицы являются барьерами для движущихся дислокаций. Механизмы преодоления дислокациями дисперсных частиц: перерезание (прохождение через частицы) и прохождение между ними. Упрочнение за счет торможения дислокаций границами зерен, фрагментов и блоков. На этих границах скапливаются дефекты решетки. Дислокации не могут переходить через границу и начинают тормозиться. Дополнительное напряжение, необходимое для пластической деформации, с учетом преодоления дислокациями границ, обратно пропорционально диаметру зерна. Мелкозернистый металл обладает более высоким сопротивлением деформации, чем крупнозернистый.
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|