ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Разрушение из "Жаропрочность никелевых сплавов" Зависимость, подобная (1.4), может быть получена из самых общих соображений о термофлуктуационном характере разрушения твердых тел [189]. Развитие более строгих модельных представлений о разрушении в результате разрыва межатомных связей изложено в работах [6, 7]. Так же с общих, но совершенно иных позиций описывается разрушение в работах [159, 160], где рассмотрена статистическая модель разрушения, в которой процесс описывается как последовательное преодоление набора барьеров (энергетического рельефа) изображающей точкой с помощью случайных во времени тепловых флуктуаций. [c.16] Элементарный акт процесса разрушения, который является коллективным атомным, рассматривается в дислокационных моделях процесса разрушения металлических материалов, так как перемещение дислокации в соседнее положение (элементарный акт пластической деформации) определяет смещение нескольких десятков атомов, расположенных около оси дислокации. [c.17] В работе [30] подчеркивается, что высокотемпературное разрушение можно вьщелить в специальный класс. Основанием для этого является экспериментальное обнаружение локализации процесса разрушения в границах зерен. Основной физической причиной такой локализации является межзеренное проскальзывание [158]. Считается, что оно ответственно за зарождение трещин в границах. Рассмотрим основные моменты анализа трех механизмов роста этих трещин [30[ хрупкое разрушение границ, пластический рост пор в границах и вакансион-ное подрастание пор [253, 266, 236, 229, 265]. [c.18] Межзеренное проскальзьтание. Проскальзывание вдоль границ осуществляется так называемыми межзеренными дислокациями, плоскость скольжения которых совпадает с плоскостью границы. По-видимому, небольшие проскальзывания вдоль границ происходят уже при довольно низких температурах, но макроскопический вклад в пластическую деформацию (за исключением весьма малых деформаций [111]) благодаря межзеренному проскальзыванию возможен только при повышенных температурах 0 0,45. .. 0,5. Межзеренное проскальзывание - пластическая деформация по негладким плоскостям, содержащим изломы и ступеньки. Каждый дефект границы вызывает неоднородность пластической деформации и накопление дислокационных зарядов Ар [30]. Напряжения от них направлены навстречу приложенным напряжениям, что эквивалентно большему упрочнению, тем большему, чем меньше расстояние между дефектами границ. Для снятия внутренних напряжений ав необходимо время (например, возврат может осуществляться путем испускания решеточных дислокаций). Поэтому при малых общих скоростях пластической деформации, когда большая часть Ствн в границах успевает сниматься. [c.18] Зарождение микротрещин. Даже при высоких температурах и низких скоростях деформации не удается получить полной релаксации напряжений в границах. Доля границ, на которых наблюдается проскальзывание, растет во времени, достигая сравнительно быстро 100 %. Но средняя скорость сдвига в них уменьшается со временем. Следовательно, в некоторых местах границ продолжают накапливаться локальные напряжения, которые и приводят к зарождению микротрещин по одной из дислокационных схем [например, 32, 74, 157, 268]. [c.19] Рост клиновидных трещин. Клиновидными называются трещины, зарождающиеся на тройных стыках зерен и развивающиеся вдоль одной из границ. Они зарождаются преимущественно на границах с максимальными растягивающими напряжениями. Во-первых, в этом случае касательные напряжения на прилегающих границах максимальны. Во-вторых, схема зарождения микротрещины по расположению дислокационных зарядов эквивалентна схеме Коттрелла. Известно, что при этом зарождается дислокационная трещина, росту которой способствуют нормальные напряжения [30]. Тройной стык зерен является линейным дефектом структуры межзеренных границ, блокирующим проскальзывание по границам зерен так же, как сама граница зерна блокирует линии скольжения в зерне. В границе зерна при ее пересечении линией скольжения может зарождаться трещина [74], но при высокой пластичности зерен локальные напряжения ад успевают релаксировать раньше благодаря микропластическим сдвигам. Аналогичная ситуация возможна и у тройного стыка. В этом случае полная релаксация напряжения ад посредством межзеренных сдвигов невозможна из-за ограниченного числа плоскостей скольжения -границ зерен. Поэтому основным фактором, определяющим условия развития межзеренных клиновидных трещин, является релаксационная микропластичность в объеме зерен около тройных стыков. При дальнейшем повышении или уменьшении температуры релаксация успевает пройти, и клиновидные трещины не зарождаются. [c.19] Зарождение и рост микропор. Поры на границах зарождаются при более высоких температурах или меньших скоростях деформаций (меньших напряжениях), чем клиновидные трещины. Наиболее вероятны два механизма зарождения пор разрыв ступеньки на границе скоплениями межзеренных дислокаций и раскол хрупких включений. Поры окажутся вытянутыми в первом случае вдоль ступенек, т.е. примерно перпендикулярно сдвигу во втором случае - вдоль сдвига. [c.20] В сплавах зарождение пор может происходить на границе раздела матрицы и частиц второй фазы [139, 183, 230, 237, 244, 263, 264]. В литературе часто обсуждается механизм зарождения пор благодаря конденсации вакансий, образующихся при пластической деформации. Однако проведенные оценки пока-запи [30, 130], что этот механизм требует нереально высокой степени пересыщения вакансиями. Поэтому предпочтение отдается дислокационным механизмам зарождения пор. В отличие от пор, зарождающихся в объеме зерен, на границах они непрерывно и плавно растут с момента зарождения в течение всего времени ползучести [30]. [c.20] Относительно природы роста пор можно вьщелить два основных механизма - диффузионный рост пор путем конденсации вакансий и механизм пластического роста, обусловленный проскальзыванием по границам. [c.20] Изучение развития очагов разрушения по границам зерен методами количественной металлографии [162, 170, 171, 242] показало, что имеется параболическая зависимость между размером пор и временем их роста. Подобная зависимость указывает на диффузионную природу роста пор. [c.20] Механизм пластического роста пор [33, 72, 97, 109, 116, 117, 231, 232, 250] реализуется за счет увеличения сдвига вдоль границы. Зарождение пор на ступеньках происходит по механизму встречных скоплений. В этих условиях продолжение сдвига по границе зерна увеличивает размер поры. Сравнение с экспериментом показывает, что в интервале не очень больших долговечностей (тр 10 . .. 10 с) пластический механизм роста пор за счет зернограничного проскальзывания играет основную роль [30]. Противоречащими этому механизму на первый взгляд являются экспериментальные результаты работы [240], согласно которой наложение на одноосное растяжение гидростатического сжатия, при котором ползучесть, а следовательно, и проскальзывание по границам продолжаются, вызывает замедление или даже прекращение роста пор. Однако это противоречие может быть устранено, если принять во внимание модель [171], согласно которой поры растут путем диффузии вакансий, источником которых является зернограничное проскальзывание. Тогда наложение гидростатического сжатия изменяет, по существу, энергетические условия конденсации вакансий на поверхности зародышевой поры, не снижая интенсивности образования вакансий, контролируемого деформацией. [c.21] Вернуться к основной статье