Дислокации зернограничные

Рис. 2.4. Схема, иллюстрирующая расположение краевых зернограничных дислокаций в границе зерна. Здесь О — среднее расстояние между дислокациями

Следует отметить также, что сплавы, упрочненные выделениями, относятся к числу типичных структур, в которых происходит разрезание выделений дислокациями. Это явление хорошо изучено [123, 126, 285]. Как и в случае сплавов на основе Ре, содержащих у -выделения, возникающее планарное скольжение вполне может коррелировать с плохой стойкостью к водородному охрупчиванию [124, 125]. Степень несоответствия решеток матрицы и 7 -фазы в рассматриваемых сплавах бывает различной [274, 276, 285], а несоответствие матрицы и у" может быть большим [277, 290]. Таким образом, в никелевых сплавах с достаточно большим несоответствием решеток матрицы и выделений может существовать зависимость типа показанной на рис. 22 [126], при условии отсутствия нежелательных зернограничных слоев т] пли Ь. продолжение работ, основанных на таких представлениях, может дать ценные результаты. [c.117]

Полагая, что в неравновесных границах зерен наноструктурных металлов существует несколько типов внесенных дефектов 12, 118], а именно сидячие зернограничные дислокации с векторами Бюргерса, нормальными к плоскости границы, скользящие или тангенциальные ЗГД с векторами Бюргерса, касательными к [c.99]

Для цели нашего рассмотрения особый интерес имеют линейные дефекты границ зерен, к которым относятся зернограничные дислокации. По своему происхождению ЗГД делятся на две группы — собственные (структурные, вторичные) и внесенные. [c.91]

Мы полагаем, что в действительности важны обе эти возможности [68]. Значение характера скольжения обусловлено наличием переноса водорода по дислокациям. Если дислокационный перенос сопровождается разрезанием упрочняющих выделений, то скольжение является сильно планарным и на границах может накопиться значительное количество водорода. Последующее влияние этого водорода будет зависеть от характера выделений на границах, поскольку эти выделения будут служить центрами накопления водорода и, следовательно, зародышами разрушения [173. 328, 353]. Таким образом, мы считаем, что конкуренция двух процессов, обусловленных характером внутренности зерна и зернограничными выделениями соответственно, просто отражает две стороны одного и того же явления, при условии, что в нем действительно принимает участие водород. Следовательно, мы, присоединяемся к тем исследователям, которые в большинстве случаев (по крайней мере отчасти) связывают поведение алюминия при КР с водородом [169—173, 179, 183, 328, 329, 354—358]. [c.144]

Причиной этих упругих искажений, по-видимому, являются дальнодействующие напряжения от неравновесных границ зерен, содержащих внесенные зернограничные дислокации высокой плотности (см. гл. 2). [c.32]

Рис. 2.3. Распределение полей внутренних упругих напряжений в зависимости от расстояния от границы зерна 1 — экспериментальная кривая 2 — расчетная кривая при средней плотности зернограничных дислокаций 1 х 10 м

В свою очередь, такое распределение упругих деформаций вблизи границ зерен может быть описано конфигурацией краевых скользящих зернограничных дислокаций (рис. 2.4), которая дает в согласии с теорией дислокаций 117] следующее вы- [c.64]

Межзеренные границы могут иметь различные топографические особенности — ступеньки, уступы, фасетки. Ступенька на границе часто связана с зернограничной дислокацией, в этом случае она является составной частью ядра ЗГД [185, 186] (рис. 2.16). Существуют и бездислокационные зернограничные уступы, вы- [c.92]

Рис. 2.19. Схема взаимосвязи внутризеренных и зернограничных дислокаций

Таким образом, приведенные данные ясно демонстрируют, что в результате взаимодействия решеточных дислокаций с границами зерен обычно образуются внесенные зернограничные дислокации. Границы зерен при этом становятся неравновесными. [c.99]

Предположение о том, что интенсивная пластическая деформация при получении наноструктурных материалов приводит к появлению высокой плотности ансамблей хаотически распределенных внесенных зернограничных дислокаций является первоосновой в данной модели. [c.101]

Представим сначала границу зерна длиной L, содержащую сетку хаотически распределенных внесенных зернограничных дислокаций, располагающихся в плоскости ух некоторой системы координат (рис. 2.22). [c.101]

Пусть векторы Бюргерса Ь = ( 6,0,0) будут направлены нормально к плоскости границы зерна, а общая плотность внесенных зернограничных дислокаций равна р. Предположим, что дислокации распределены хаотически, но однородно. Это значит, что вероятность обнаружить дислокацию на любом участке (у, y+dy) одинакова и равна dy/L. Конкретное расположение каждой из дислокаций не зависит от расположения других дислокаций. Такое распределение очень сильно отличается от однородного, периоди- [c.101]

Рис. 2.22. Неравновесная граница зерна, содержащая сетку хаотически распределенных краевых внесенных зернограничных дислокаций

Следуя [208], рассмотрим модельный поликристалл, состоящий из зерен квадратной формы с двумя ортогональными системами бесконечных границ зерен (рис. 2.23). Было предположено, что все границы зерен содержат внесенные зернограничные дислокации одинаковой средней плотности г. Для того чтобы рассчитать среднеквадратичную деформацию оценили сначала нормальную деформацию ех х вдоль некоторого заданного направления х и значение усредненное по трем параметрам [c.103]

Рис. 2.23. Модельный поликристалл, состоящий из зерен квадратной формы с двумя ортогональными системами бесконечных границ зерен и содержащий внесенные зернограничные дислокации одинаковой средней плотности р

Трехмерная плотность дислокаций, т. е. общая длина дислокаций в единице объема, равна pv — Ър/d. В результате относительное изменение объема благодаря внесенным зернограничным дислокациям плотности р равно [c.106]

Рассмотренный подход позволяет сделать некоторые численные оценки вклада дислокаций и дисклинаций, а также дефектов в целом в величины среднеквадратичной упругой деформации, избыточной энергии границ зерен и увеличения объема в наноструктурных материалах, полученных методом ИПД. Данное положение справедливо в случае полностью произвольного распределения дислокаций в образце. Тем не менее проведенный A.A. Назаровым анализ [150] показывает, что интенсивная деформация приводит обычно к распределению дефектов, имеющему корреляционное расстояние, равное размеру зерен d, и для массивов произвольных зернограничных дислокаций можно использо- [c.106]

Помимо дислокаций важным дефектом наноструктурного состояния являются дисклинации. Хорошо известно, что дисклинации могут формироваться в зернограничных стыках и их образование связано с эволюцией структуры при больших деформациях [11, 214, 215]. Мощность дисклинаций зависит от взаимных ориентаций зерна и плоскости границы зерна [11, 215]. В работе [210 предложена модель массивов произвольных дисклинаций и произведена оценка их вклада в величины внутренней упругой деформации, энергии границ зерен и увеличения объема наноструктурных материалов, полученных методами ИПД. [c.107]

Наноструктурные ИПД N1 и Си обладают размером зерен на порядок большим, чем типичные наноматериалы, полученные методом газовой конденсации. В связи с этим обнаруженные изменения тепловых характеристик металлов, подвергнутых ИПД, нельзя объяснить только увеличением амплитуды тепловых колебаний атомов, расположенных в узкой зернограничной области, вследствие их небольшой относительной доли к общему числу атомов. Однако, как было показано выше, наноструктурные материалы, полученные ИПД, обладают неравновесными границами зерен с очень высокой плотностью внесенных зернограничных дислокаций, создающих дальнодействующие поля внутренних упру- [c.113]

В качестве параметров моделирования рассматривали размер зерен-кристаллитов, толщину границ зерен и положение атомов в них, смещения атомов в приграничных слоях благодаря полям дальнодействующих упругих напряжений хаотичного ансамбля внесенных зернограничных дислокаций и характер кристаллографической текстуры. Было показано, что наблюдаемые особенности рентгенограмм наноструктурных материалов могут быть объяснены присутствием в границах зерен внесенных ЗГД. [c.115]

Полученные результаты моделирования объясняют часто экспериментально наблюдаемые смещения положений центров тяжести рентгеновских пиков в наноструктурных ИПД материалах [79-82]. Однако в реальных ситуациях упругие смещения атомов в зернах под действием дальнодействующих полей внесенных зернограничных дислокаций могут иметь разный знак, как положительный, так и отрицательный. В этом случае смещение положения [c.117]

Рис. 2.27. Величина вызванных дальнодействующими полями внесенных зернограничных дислокаций упругих атомных смещений в теле зерен в зависимости от выраженного в числе атомных слоев расстояния от границы зерна

Прочность металлов в среднем на два порядка меньше теоретической прочности бездефектного кристалла сТтеор (сгтеор 0,1 Е). Такое различие обусловлено тем, что термодинамически вероятно наличие в металле достаточно высокой плотности дефектов кристаллического строения еще до деформации. Пластичность - как свойство подвергаться остаточному формоизменению - реализуется при деформации путем скольжения (трансляционного и зернограничного) и двойникования структурных элементов. Причем процесс скольжения не является результатом одновременного смещения атомов соседей. Процесс скольжения осуществляется путем последовательного смещения отдельных групп атомов в областях с искаженной решеткой. Нарушение кристаллической ре-ше йси означает, что их атомы выведены из положения минимума потенциальной энергии. Поэтому для их смещения требуется меньше энергии и напряжения. Наиболее распространенными дефектами кристаллической решетки являются линейные дефекты - дислокации (винтовые и краевые). Под действием приложенных напряжений про- [c.77]

Многие из величин Стс еще требуется определить количественно или хотя бы качественно. Тем не менее мы предположим, что при определенных составах и микроструктурах сплавов, средах и состояниях напряжения некоторые эффекты должны быть доминирующими. В частности, применяя этот метод анализа к основному примеру поведения I типа, а именно к случаю суперсплава на никелевой основе с умеренно крупным зерном [14, 18—21], мы отметим в соответствии с эффектами, перечисленными в табл. 5, следующие положения. В такой упрочненной системе, как данный сплав (временное сопротивление 1033 МПа даже при 760 °С [169]), маловероятно, чтобы какие-либо эффекты твердого раствора существенно влияли на внутренние напряжения. Выше отмечалось, что зернограничными эффектами также пренебрегали. Основной эффект, как можно предположить, в этом случае будет связан с величинами Стс, аналогичными входящим в уравнение (19), Иными словами, упрочнение рассматриваемой системы на воздухе обусловлено противодействием образованию и движению дислокаций со стороны окалины с хорошей адгезией, формирующейся при испытаниях на ползучесть на воздухе, но отсутствующей при испытаниях в вакууме (см. рис. 10) или в горячей солевой среде [14]. Микрофотографии, представленные на рис. 10, показывают также, что в результате ползучести (как на воздухе, так и в вакууме) поверхностные слои подложки постепенно становятся однофазными. На воздухе образуется фаза 7, вероятно, посредством селективного окисления алюминия и титана, а в вакууме образуется фаза у вследствие испарения хрома. Важно, что ни в одном случае поверхностные слои подложки не являются днсперсноупроч-ненными. Таким образом, эти эффекты будут иметь тенденцию к самокомпенсации при любых попытках, подобных этой, проанализировать сравнительное поведение системы на воздухе и в вакууме. [c.37]

В чистых металлах и ряде сплавов интенсивные деформации обеспечивают часто формирование ультрамелкозернистых структур с размером зерен 100-200 нм, а иногда и более [3]. Однако сформировавшиеся зерна (фрагменты) имеют специфическую субструктуру, связанную с присутствием решеточных и зернограничных дислокаций и дисклинаций, наличием больших упругих искажений кристаллической решетки, вследствие чего области когерентного рассеяния, измеренные рентгеновскими методами обычно составляют значительно менее 100 нм [12, 3], что и определяет формирование наноструктурных состояний в ИПД материалах. [c.7]

Расчетное распределение упругих деформаций вблизи границы зерна, содержащей такую конфигурацию дислокаций, в соответствии выражением (2.1) имеет аналогичные экспериментально построенной кривой 1 на рис. 2.3 особенности и показывает максимум упругих деформаций в приграничной области, а также экспоненциальный спад при больщих расстояниях от границы зерна. Отметим, что быстрое уменьщение величины упругих деформаций с увеличением расстояния от границы зерна предсказывалось также и в других работах [12, 118]. Из рис. 2.3 следует, что достаточно хорощее совпадение расчетных данных, полученных по формуле (2.1), с экспериментальными данными достигается при среднем расстоянии между краевыми зернограничными дислокациями D = 10 нм, что соответствует их плотности 1X10 м при величине вектора Бюргерса бзгд = Ь/6 где Ь = 2,56 X 10 м [Ш]. [c.64]

В работе [150] была сделана попытка рассчитать кривые релаксации избыточного объема в УМЗ N1. Данные расчеты основывались на аналитических выражениях, описывающих релаксацию трех компонент дислокационной структуры границ зерен, отжиг неравновесных вакансий и рост зерен. В качестве указанных компонент дислокационной структуры границ зерен рассматривались неупорядоченные сетки внесенных зернограничных дислокаций, диполи стыковых дисклинаций, а также тангенциальные внесенные зернограничные дислокации. При построении кривых релаксации в [150] использовали подход, согласно которому каждый быстропротекающий процесс возврата может ускорить кинетику более медленного процесса. Полученные теоретические кривые в рамках сделанных предположений о дефектной структуре границ зерен достаточно хорошо описали экспериментальные за кономерности изменения длины наноструктурного ИПД N1 при ег последующем отжиге при различных температурах. [c.83]

Прямые наблюдения границ зерен, выполненные методом высокоразрешаюшей просвечивающей электронной микроскопии, дают доказательства их специфической дефектной структуры в наноструктурных материалах вследствие присутствия атомных ступенек и фасеток, а также зернограничных дислокаций. В свою очередь, высокие напряжения и искажения кристаллической решетки ведут к дилатациям решетки, проявляющимся в изменении межатомных расстояний, появлении значительных статических и динамических атомных смещений, которые экспериментально наблюдались в рентгеновских и мессбауэрографических исследованиях. [c.86]

При отклонении разориентировки соседних зерен от ориентации, точно соответствующей специальной, особые свойства специальных границ изменяются не резко, а постепенно. Структура таких границ может быть представлена как специальная, но с наложенной сеткой структурных зернограничных дислокаций, компенсирующей отклонение от идеальной ориентировки. В общем случае для описания структуры границ, близких к специальным, требуются три сетки параллельных ЗГД, величина вектора Бюргерса которых обратно пропорционально Согласно геометриче- [c.88]

С помощью набора структурных единиц может быть цредста-влен непрерывный переход зернограничных структур через весь интервал разориентировок как для границ наклона (симметричных и несимметричных), так и для границ кручения. Все границы по этой модели имеют упорядоченное строение структура границы повторяется через определенный период, который можно назвать сегментом повторяемости. Очень важно, что теория структурных единиц прямо соответствует дислокационным моделям большеугловых границ. Еще Брэндон с соавторами (1966 г.) предположили, что отклонение разориентировки границы от специальной создается сеткой ЗГД аналогично тому, как сетка решеточных дислокаций создает малоугловую разориентировку в кристаллической решетке. Затем выяснилось, что эти ЗГД могут быть собственными, структурными и вторичными ЗГД. Ядра этих ЗГД достаточно узкие — локализованные и, что очень важно, сохраняют свою индивидуальность при очень малых расстояниях между дислокациями [156]. К настоящему времени установлено, что описание с помощью структурных единиц позволяет выявить дислокационную структуру любой границы. [c.90]

Внесенные ЗГД не являются кристаллогеометрически необходимыми структурными особенностями границ. Они могут зарождаться непосредственно в границе путем действия какого-либо зернограничного источника. Наиболее достоверно экспериментально установленный путь образования внесенных ЗГД — это взаимодействие решеточных дислокаций с границами [172]. Захваченная границей решеточная дислокация имеет решеточный вектор Бюргерса одного из зерен и представляет собой частный случай внесенных ЗГД. Чисто геометрически решеточный вектор Бюргерса может быть представлен суммой базисных трансляций ПРН [160], поэтому решеточная дислокация может распадаться в границе на ЗГД с ПРН-векторами Бюргерса [181-184]. Эти ЗГД являются внесенными. Такие ЗГД имеют нескомпенсированные упругие поля, следовательно, границы, их содержащие, могут быть определены как неравновесные [146, 173]. Поэтому внесенные ЗГД принято называть неравновесными дефектами в отличие от собственных ЗГД. [c.91]

Установлено, что в границах могут существовать не только трансляционные дислокации, но и дефекты ротационного типа — дисклинации. Существование таких зернограничных дисклина- [c.91]

Неравновесное состояние зернограничной структуры рассмотренного типа обычно образуется в результате взаимодействия границ с рещеточными дислокациями. Когда дислокации выходят из кристалла на границу, поверхность зерна, образующая границу, меняется. При этом, если разориентировка (вдали от границы) не изменяется, параметры в, П1 и пг этой границы могут стать несовместными, у границы появятся дальнодействующие упругие поля, которые связаны с вощедщими в границу дислокациями. [c.97]

К настоящему времени накоплен общирный экспериментальный материал, касающийся образования неравновесных границ зерен при их взаимодействии с рещеточньпми дислокациями [172]. Под взаимодействием границ зерен с дислокациями понимают действие больщеугловых границ как источников и стоков для дислокаций решетки. Достижением недавних исследований, включая компьютерное моделирование, явилось доказательство того, что решеточные дислокации, попадая в границу, остаются дискретными дефектами кристаллического строения и взаимодействие дислокаций с границами должно заключаться в достаточно сложных перестройках. Решеточная дислокация не может просто оборваться на границе, она должна продолжаться в границе зернограничной дислокацией (одной или несколькими). Поэтому в поликристалле решеточные дислокации вместе с зернограничными должны образовывать единую замкнутую систему (рис. 2.19) [172]. Следовательно, взаимодействие решеточных дислокаций с большеугловыми границами сводится, по существу, к взаимным превращениям внутризеренных и зернограничных дислокаций. Как и [c.97]

Рассмотрим сначала результаты анализа неравновесных границ зерен, в которых предполагается существование хаотических ансамблей внесенных зернограничных дислокаций [208]. Данный подход позволил исследовать поля внутренних упругих напряжений в наноструктурных материалах и сравнить результаты теоретических расчетов с экспериментальными данными. Показана возможность оценить избыточную энергию границ зерен, связанную с появлением полей упругих напряжений. Кроме того, основываясь на нелинейной теории упругости, удалось сделать простую оценку дилатации кристаллической рещетки, вызванную внесенными зернограничньши дислокациями. [c.101]

Уравнение (2.18) показывает, что неупорядоченные массивы внесенных зернограничных дислокаций создают дальнодействую- [c.102]

Полученные результаты показывают, что дисклинации, появившиеся в стьшах зерен в результате ИПД, могут быть ответственными за значительную часть упругих микроискажений решетки в полученных образцах. Тем не менее их вклад меньше, чем вклад от неупорядоченных зернограничных дислокаций в предположении, что их трехмерная плотность равна общей плотности дислокаций, типичной для сильно деформированных материалов. Общий уровень упругих микроискажений, связанный с дислокациями и дисклинациями, хорошо соответствует экспериментально измеренным значениям внутренней упругой деформации в наноструктурном NisAl [71]. [c.111]

Учитывая характер дальнодейств]гющих полей напряжений от стенки хаотичного ансамбля внесенных зернограничных дислокаций, следуя [118], считали, что сдвиги атомов в теле зерен убывают обратно пропорционально корню квадратному из величины кратчайшего расстояния х от границы зерна. Компоненты деформационного вектора Сху вычисляли с использованием уравнения [c.116]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология