Plasticitate (proprietate de solide) - este

Plasticitate (proprietate solidelor) Plasticitate (din plastikós greacă -. Potrivit pentru modelare, ductil maleabile) proprietăți ale solidelor schimbă ireversibil dimensiunea și forma acestuia (de exemplu, a se deforma plastic ..) Sub sarcini mecanice. materiale cristaline P. (sau materiale) este asociată cu acțiunea diferitelor mecanisme microscopice de deformare plastică, rolul relativ al fiecăruia dintre care este determinată de condițiile externe, cum ar fi temperatura, sarcina, viteza de deformare. Aceste mecanisme sunt luate în considerare în ordinea numerelor atomilor implicați în eveniment elementar de deformare plastică în creștere.

Samodiffuzionnaya și difuzia P. Sub acțiunea forței de compresie se produce straturi de deplasare cu cristale atomice, cu porțiuni ale suprafeței sale pe care forțele acționează asupra porțiunilor în care forța stretching. transfer de masă poate fi efectuată prin auto-difuziune a suprafeței sau volumul cristalului. Dacă cristalul nu este foarte mică, astfel încât suprafața sa specifică (m. E. suprafață la volum) nu este prea mare, volumetric autodifuzie este cel mai eficient mecanism. Aceasta are loc prin „dizolvare“, adică. Atomi E. penetrării în straturile de suprafață de cristal în formă de atomi interstițiale la porțiunile de compresie și de „izolare“ le în zonele expuse la forțe de tracțiune. Simultan, în direcția opusă, există un flux de posturi vacante produse în vecinătatea aplicării forțelor de tracțiune și compresiune neantizator în locuri. În cele mai multe cazuri reale samodiffuzionnaya deformare în principal legate de direcția fluxului de posturi vacante. care sunt formate mai ușor decât atomii interstițiale (Fig. 1).

Cristalul constând din atomi de diferite tipuri, într-un câmp de solicitare uniform apare pentru orientarea ordonarea relativă a aranjament atomic (Fig. 2a). prin care cristalul dobândește un anumit grad de deformare dependente de comandă. După eliberare de stres de stat ordonat poate fi dezavantajos pentru ceva timp, dar este încă prezent, din moment ce Revine la starea dezordonate are loc la viteze de difuzie salturi atomi. (. Figura 2. b) În cazul în care cristalul este domeniul non-uniform stresul creat, atomii de impuritate de rază mai mare și atomii interstițiale tind să se mute în zona întinsă a grilajului, și mai mici - pe scurt; o distribuție neomogenă a concentrațiilor de stabilizare deformarea neomogenă inițiale. Deformarea maximă care poate apărea ca urmare a orientational comanda sau concentrare neomogenitățile, compoziția cristalină este limitată. Astfel, deformarea și difuzie samodiffuzionnaya determină fluxuri de defecte punctuale (posturi vacante, atomi interstițiale și impurități). În mișcarea sălbatică a defectelor se datorează fluctuațiilor termice, frecvența care scade rapid odată cu scăderea temperaturii. Prin urmare, aceste mecanisme P. funcționează numai la temperaturi destul de ridicate (nu mai mic de 0,5 ori mai mare temperatura de topire absolută).

Crowdions P. cauzate de producție și de circulație a crowdions - (. Vezi defecte in cristale) condensări atomilor de-a lungul rândurilor dense ale atomilor în cristal. Indentare în suprafața de margine a cristalului (fig. 3), materialul este scos din zona de indentare „divergente“ de la crowdions virf, prin care la o distanță de punctul de indentare creat prin creșterea concentrației atomilor interstițiale.

Dislocare P. formă tipică de deformare plastică a cristalelor - culisează plane cristalografice. Alunecarea cel mai ușor se produce de-a lungul avionului-ambalate strânse de-a lungul ambalate-apropiate direcții. Alunecare pe avioane sistem paralel dă forfecare macroscopic și o combinație a deplasărilor corespunzătoare alunecare în diferite sisteme, este principala parte a deformarea plastică a cristalelor. Alunecarea se produce inhomogeneously: în primul rând, aceasta se referă la unele regiuni a planului de alunecare (Figura 4), și apoi limita acestei regiuni se extinde asupra întregului plan. Granița numita alunecare luxație linie de propagare sau de perturbare. Prin urmare, dezvoltarea de alunecare poate fi considerată ca formarea și mișcarea dislocațiilor. Rata sușă este proporțională cu densitatea (lungimea totală de dislocații per unitate de volum) și viteza de deplasare a dislocații. In cristale reale în timpul formării lor apar mereu dislocații, care sub acțiunea tensiunilor capabile creșterea lungimii (înmulțirea dislocare) acesteia. Prin urmare, formarea de noi dislocații pas numai în cazuri excepționale, limitează alunecare (de exemplu, începutul de deformare, fără microcristalelor dislocare). În alte cazuri, dezvoltarea este determinată de mișcare de alunecare dislocare.

Deoarece atomii in apropiere de dislocările sunt deplasate din pozițiile lor de echilibru, a le transfera într-o nouă poziție de echilibru, care corespunde unei deplasări a cristalului de-a lungul planului de alunecare pe o distanță interatomică, necesită mult mai puțină energie decât pentru atomii din cristal nedenaturate. Bariera de energie pentru dislocarea compensa cu atât mai puțin, cu atât mai mare zona de distorsiune în vecinătatea dislocare. Mobilitatea dislocării toate materialele sunt împărțite în 2 grupe. Cristale covalente această barieră, în ordinea de mărime este aproape de energia legăturilor interatomice și poate fi depășită numai prin activare termică (fluctuații termice). Prin urmare, mobilitatea dislocațiilor devine apreciabilă numai la temperaturi suficient de ridicate și sub moderată - cristale covalente nonplastic. Cristale ionice și barieră metalică în mișcarea dislocațiilor este de 10 3 -10 4 ori mai mică decât energia de legare și dispare la tensiuni de 10 -3 -10 -4 G (unde G - modulul de forfecare); la astfel de tensiuni mișcare dislocare are nevoie de activare termică și motilitatea dependentă slab de temperatură. Rezistența la mișcarea dislocațiilor în rețeaua cristalină perfectă este neglijabilă, datorită ridicată decât P. cristale ionice și metalice.

In cristalele reale au diverse defecte (defecte punctiforme, atomii de impuritate, dislocații, alte faze ale particulei) și rezistența la alunecare depinde de interacțiunea dintre deplasarea dislocațiilor cu aceste defecte. Nedopată Reacția cristalelor plastice interdislocation este de bază. O parte a rezistenței de alunecare asociată cu coliziune directă a dislocările pot fi reduse prin activare termică, cu toate acestea, partea predominantă a interacțiunii cu rază lungă cauzate de luxatii prin stres propriile domenii pe care le creează în jurul lor, și aproape nu depinde de temperatura. Ca rezultat al interacțiunii cu alte fiecare dislocare decelerat și sa oprit, astfel încât debitul constant de deformare nevoie de producție continuă de noi dislocații. Aceasta are ca rezultat o creștere permanentă a densității de dislocare în cristal, care ajunge la 11 octombrie -10 12 cm -2; respectiv creșterea rezistenței lor de alunecare reciprocă - se produce rigidizarea deformare sau durificării cristalului.

Diagrama de dezvoltare care reflectă interacțiunea dintre dislocații „stres - tulpina“ (Figura 5.), care este în mod tipic 3 detectează porțiunea caracteristică corespunzătoare celor trei etape majore de evoluție a structurii dislocare.

In Etapa I (etapa alunecare pulmonar) este o densitate relativ mică de dislocare, dislocare la fiecare oprire poate parcurge o distanță comparabilă cu mărimea cristalului, și o mare parte a dislocărilor ajunge la suprafața cristalului. Rezistența la alunecare datorită interacțiunii dislocațiilor individuale, densitatea care crește odată cu deformarea este relativ lent, coeficientul este mic însă calire (

-s 10 G). Odată cu creșterea gradului de deformare și creșterea distribuției sale densitatea dislocațiilor devine substanțial neuniforma: dislocații formează acumulări compacte în planurile de alunecare (etapa II). Domeniile de stres din aceste grupuri, la rândul lor, provoacă o deformare plastică adverse. Această deformare locală, în mod variat regia nu poate apărea, în general, formarea unui cristal, dar crește densitatea de dislocare în rezultatul apariției dislocații în sistemele de alunecare secundare. Interacțiunea sistemelor luxații primare și secundare conduce la formarea de dislocare a structurii formării dislocare și condensări fagure (Fig. 6). De-a lungul etapei II caracter structura dislocare este menținută, numai dimensiunea celulelor scade; coeficientul de întărire

10 -2 G. Cu o creștere suplimentară a densității de dislocare este „extrude“ parte a planurilor de alunecare dislocații în care sunt aranjate; astfel, dislocări de semne opuse se întâlnesc și anihila. Descărcarea are loc densitatea dislocațiilor, însoțită de un coeficient de cădere călire (etapa III). procese paralele începe discontinuități (microfisuri) care duc la o eventuală distrugere a cristalului determină valoarea maximă atinsă de deformare plastică (vezi. Strength).

La temperaturi ridicate, mecanismul de dislocare P. combinate cu difuzie și samodiffuzionnym. Cristale cu impurități stres relaxare la dislocații sau clustere de dislocare poate fi realizată ca urmare a redistribuirii atomilor de impuritate. In jurul dislocării se formează impurități „atmosferă“ și dislocare P. cade (tulpina îmbătrânire). De aceea, îndepărtarea impurităților crește în mod normal P. Pe de altă parte, dislocații sunt puțuri și surse de locuri de muncă și intercalat care eficiente. Nașterea sau anihilarea acestor defecte conduc la realizarea reducerii sau dislocații parțiale termina la planurile atomice, și, prin urmare, „urcare“ dislocații din planul de alunecare. Curente defecte punct între dislocări de diferite semne samodiffuzionnoy duce la o deformare plastică și a dezorganizat urca aceste fluxuri de a le permite să se sustragă obstacolele care se află în planul de alunecare. traseu traversat de fiecare dislocare sub deformare la temperaturi ridicate de alunecare este crescută (în comparație cu temperaturile convenționale, mobilitatea difuzie este scăzută). densitatea dislocare a procesului de descărcare din cauza anihilarea reciprocă a dislocațiilor apar scade mai rapid tulpina întărire și deformare se dezvoltă sub sarcină constantă (fluaj).

Twinning. Acest mecanism este asociat cu deformarea celulei unitate a cristalului, ceea ce duce la schimbări în orientarea cristalului în raport cu forțele aplicate (a se vedea. De asemenea, twinning). parte reorientate suferă cristal de înfrățire cristal în raport cu valoarea de offset de pornire este determinată de simetria rețelei cristaline. In dezvoltarea tulpinii sălbatice are loc prin nucleația și propagarea componentelor gemene în straturile de cristal originale. Dacă un strat geamăn se termină în interiorul cristalului, la capetele ei apar câmp de stres; interacțiune dublează conduce la locul de muncă întărire. In unele cristale, cum ar fi calcit, înfrățirea - mecanismul de bază de deformare plastică, dar de obicei se dezvolta in principal twinning la temperaturi joase când alunecarea este dificilă și condițiile de stres concentrația locală necesară pentru nucleația gemeni.

transformare de fază P. din cauza scurgerilor. Schimbarea ireversibilă formei poate rezulta, de asemenea, de la formarea sub sarcină a noii faze având o rețea cristalină diferită decât cristalul original. În acest caz, faza inițială trebuie să fie metastabilă (vezi. Statul metastabilă) în ceea ce privește rezultanta, cel puțin sub acțiunea solicitărilor mecanice. Deoarece stabilitatea relativă depinde și de temperatură, și P. În acest caz, depinde în principal de temperatura de deformare în raport cu temperatura fazei de echilibru. În anumite cazuri, reducând stabilitatea fazei rezultată sub sarcină datorită modificărilor de temperatură pot fi eliminate ca rezultat conversia deformare: cristal revine la forma sa inițială ( „efect de memorie“).

Acțiunea mecanismelor de deformare plastica policristaline de mai sus în interiorul boabelor complicate interacțiune între boabe. Deformarea unui policristalină este rezultatul total de deformare în multe orientări diferite în ceea ce privește sarcini și sunt în diferite condiții de cereale. Prin urmare, deformare nu se dezvolta natura fazic explicit ca monocristalelor deformare (Fig. 5). limita granulei și pentru a preveni răspândirea dislocațiilor se întărește în general solidele cristaline la temperaturi scăzute. In schimb, la temperaturi ridicate, prezența granițelor, care sunt surse sau absorbanți defectelor crește dislocare și deformare P. combinație samodiffuzionnoy în zonele de frontieră conduce la înaltă VP se manifestă un mecanism particular de policristale deformare înaltă - „slip“ la limitele granulelor. Mutarea boabe una în raport cu cealaltă are loc similar cu mișcarea particulelor în materiale în vrac și, în unele cazuri, să furnizeze până la tulpina 1000% ( „superplastică“). AP ridicat poate fi, de asemenea, realizat în cazul în care, în decursul timpului pentru a suferi o deformare recristalizarea. rezultând îndepărtarea mai distorsionate și, prin urmare, mai puțin granulele de plastic, care sunt absorbite de boabe cresc dintr-o structură îmbunătățită. restaurare continuă a P. datorită recristalizării este utilizat pe scară largă în practică, în timpul prelucrării la cald a metalelor.

P. solide amorfe simple, rearanjări asociată cu difuzia atomilor și moleculelor. seria P. de substanțe înrudite cu mișcarea particulelor solide nedeformabile în raport cu celălalt într-un mediu vâscos. Pentru astfel de fenomene includ P. argile, corpurile slăbite, udate cu apă, etc.

Studiul P. este de mare interes practic, din moment ce Aceasta face posibilă o alegere rațională a materialelor tehnice, în care PA, de obicei, este prezentat un set de cerințe la prelucrarea și funcționarea acestora în diferite circumstanțe. Studiul diverselor aspecte ale PI se ocupă cu un număr de subiecți fizice și matematice și teoretice: fizica stării solide (în particular, teoria dislocare) explorează mecanismele microscopice ale mecanicii mediilor continue P. (teoria plasticității și fluaj) examinează corpurile P., abstracting din structura lor atomic-cristalin , materiale de rezistență, și altele.

Lit. Friedel J. Luxatii [cristalin] per. din limba engleză. M. 1967 Fizica tulpinii rigidizarea monocristalelor, K. 1972 Nabarro FR Bazinskiy Z. S. Holt D. B. plasticității monocristalelor, pene. din limba engleză. M. 1967 deformare plastică Honikomb R. metal, per. din limba engleză. M. 1972.

Marii Enciclopedii Sovietice. - M. sovietic Enciclopedia. 1969-1978.