2.6. Дислокационный механизм пластической деформации

Рассмотрим механизм перемещения дислокации при пластической деформации. На рисунке 10 изображена схема передвижения одной из дислокаций под действием силы Р и возникающих при этом напряжений сдвига

Экстраплоскость 1-1, содержащая дислокацию, под действием напряжения оттесняет соседнюю полуплоскость 2-2 в промежуточное положение и превращает ее в новую экстраплоскость. При этом нижняя полуплоскость 1′-1′ становится продолжением бывшей экстраплоскости 1-1 (рисунок 10,б).

Рассмотренный процесс повторяется с экстраплоскостями и их дислокациями до тех пор, пока экстраплоскость 4-4 не выйдет за границу зерна, образуя при этом ступеньку величиной, равной периоду решетки (рисунок 10,б, в, г). При таком эстафетном передвижении экстраплоскости и дислокации каждый раз разрывается только одна связь между атомами, находящимися по разные стороны от плоскости сдвига S-S (рисунок10). Связи между остальными парами атомов, выходящими к данной плоскости сдвига, на разрываются. Отметим, что перемещение дислокации происходит при малых нагрузках, без разрушения остальных межатомных связей, что и объясняет явление пластической деформации.

По мере выхода на границу зерна новых дислокаций образующаяся ступенька растет, превращаясь в зародыш сдвига. Аналогичный описанному механизму происходит перемещение дислокаций вдоль соседних плоскостей. В результате сдвига зерно вытягивается под действием силы Р и происходит расслаивание его на пачки скольжения (рисунок 11). Образующиеся пачки смещаются друг относительно друга, что приводит к вытягиванию зерен в волокне. Пластически деформированный металл анизотропен, его прочность на разрыв вдоль волокон больше, чем поперек.

Образованию и перемещению пачек скольжения в зернах предшествует лавинообразный процесс движения дислокаций по плоскостям скольжения S-S в кристаллической решетке (рисунок10).

В процессе пластической деформации металла в кристаллической решетке его зерен под действием возникающих напряжений перемещаются не только имевшиеся дислокации, существовавшие до начала деформации, но и возникают новые. Возникнув, новые дислокации включаются в работу механизма пластической деформации. Количество дислокаций на границах зерен растет и может достичь критической величины. В местах скопления дислокаций и сдвигов пачек скольжения на границах зерен возникают зародыши трещин, что приводит при дальнейшем действии нагрузки к появлению трещин и разрушению металла.

Вопросы для самоконтроля

1. Чем характеризуется кристаллическое и аморфное строение материала?

2. Виды кристаллов в зависимости от типа химической связи между микрочастицами (атомами, ионами, молекулами).

3. В чем сущность кристаллического и аморфного строения? Понятие дальнего и ближнего порядка.

4. Какие характерные типы кристаллических решеток в металлах вам известны?

5. Назвать характеристики (параметры) решеток.

6. Как обозначаются кристаллографические направления и плоскости? Зачем нужны эти понятия?

7. Что такое анизотропия в кристаллах? Текстура в материале? Их общность и различие.

8. Что такое аллотропия в металлах?

9. В чем сущность поликристаллического строения твердых тел?

10. Назвать основные виды дефектов кристаллического строения. На что они влияют?

11. В чем суть дислокационного механизма упругопластической деформации?

12. Влияет ли плотность дислокации на прочность материала? Если да, объяснить механизм влияния.