ТОРМОЖЕНИЕ ДИСЛОКАЦИЙ АТОМАМИ ПРИМЕСЕЙ И ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ
Явление торможения дислокаций дисперсными частицами второй фазы широко используют при разработке высокопрочных материалов.
В атмосфере Коттрелла атомы примеси или легирующего элемента привязаны к дислокации силами упругого взаимодействий (см. § 35). Скользящая дислокация стремится увлечь за собой атмосферу Коттрелла, которая в отличие от скользящей дислокации может перемещаться только диффузионным путем. Поэтому атмосфера из растворенных атомов способна перемещаться вместе с дислокацией, находящейся в центре этой атмосферы, лишь при высоких температурах и очень малых скоростях скольжения дислокации. При увеличении скорости скольжения атмосфера несколько, отстает от ядра дислокации, и сила притяжения к атмосфере тормозит дислокацию. В этом случае скорость движения дислокации все еще лимитируется скоростью миграции атомов атмосферы. Дислокации вместе с атмосферами Коттрелла могут скользить, например, в условиях ползучести.
|
|
При повышенных скоростях деформирования или невысоких температурах атмосферы не могут поспеть за дислокациями и удерживают их. Энергия связи атома атмосферы с дислокацией [см. формулу (56) и табл. 4] определяет работу, которую необходимо затратить для отрыва дислокации от своей атмосферы. Если приложенное напряжение недостаточно для отрыва дислокации от атмосферы, то дислокация остается закрепленной, неподвижной. Такое закрепление дислокаций атмосферами Коттрелла вносит большой вклад в упрочнение металла примесями и малыми добавками. Отрывом дислокаций от примесных атмосфер объясняют резкое падение напряжения, необходимого для развития пластической деформации, и появление при этом зуба на площадке текучести на кривой растяжения.
Отрыву дислокации от коттрелловской атмосферы помогают тепловые флуктуации, которые способны образовать полупетлю длиной в несколько межатомных расстояний, свободную от примесных атомов (рис. 130). Под действием приложенных напряжений перегибы на дислокации удаляются один от другого, и дисло-- кация постепенно освобождается от удерживающей ее атмосферы. С понижением температуры роль термического возбуждения в отрыве дислокации от коттрелловской атмосферы падает, и для освобождения дислокаций необходимо повышать приложенные напряжения.
«Химическая» связь атомов растворенного элемента с растянутой дислокацией обусловливает торможение дислокаций атмосферами Сузуки. В отличие от коттрелловских атмосфер, которые образуются вдоль линий дислокаций и потому насыщаются при очень небольших содержаниях примеси (сотые и даже тысячные доли процента), атмосферы Сузуки из-за относительно большой площади дефекта упаковки насыщаются при довольно больших концентрациях легирующего элемента (целые проценты). Поэтому сильное тормозящее действие атмосфер Коттрелла проявляется уже при малом содержании примесей, а значительное тормозящее действие атмосфер Сузуки должно проявляться при гораздо больших концентрациях легирующих элементов. При большой ширине дефекта упаковки термические флуктуации практически не могут разблокировать растянутую дислокацию с атмосферой Сузуки. Поэтому в упрочнении сплавов роль ^блокировки дислокаций атмосферами Сузуки должна сильнее проявляться при высокотемпературном деформировании, когда термические флуктуации способствуют отрыву дислокации от коттрелловских атмосфер.
|
|
Если вокруг дислокации существует атмосфера Снука с упорядоченным расположением атомов внедрения в октаэдрических пустотах (см. § 35), то она должна тормозить движение дислокаций, вызывающее нарушение указанной упорядоченности и соответствующее повышение свободной энергии кристалла.