Плотность дислокаций и ее изменение при пластической деформации металла

Плотность дислокаций — это показатель суммарной протяженности линий дефектов на единицу объема кристалла. Измеряется в см/куб. см. Также параметр определяется количеством линий дислокаций на единице поверхности кристалла.

Критерии плотности дислокаций

Пластическая деформация металла приводит к повышению его прочности и объясняется ростом количества дефектов кристаллической структуры, в том числе:

  • дислокаций;
  • вакансий;
  • междоузельных атомов.

Повышение плотности дефектов кристаллической структуры затрудняет образование новых и движение дислокаций существующих, что в свою очередь увеличивает сопротивление деформации и снижает пластичность материала. Плотность дислокаций влияет и на другие свойства материалов — оптические электропроводящие. Они увеличивают усредненный показатель диффузионной скорости в кристалле, способствуют быстрейшему старению материалов. Снижается и химическая устойчивость материала.

Пластические деформации структуры при обработке металла

Плотность дислокаций и ее изменение при пластической деформации металла

Рассматривая микрошлифы, можно наблюдать кристаллическую массу, искаженную несвободной кристаллизацией. При пластической деформации металла плотность дислокаций и нерегулярность рельефа поверхностных слоев поликристаллической структуры вызывает неоднородное напряжение, в результате которого в нем образуются трещины.

При нагрузке на растяжение внутри такого материала складывается такая же зависимость, как и в каждом монокристалле, если бы на него оказывалось подобное влияние по отдельности. Из-за хаотичной ориентации зерен в поликристаллах нагрузка распределяется неравномерно, деформируются они неоднородно.

Движение дислокаций

Дислокациям свойственно сравнительно легкое передвижение по кристаллу, оно получило название «скольжение», а плоскость, в которой они перемещаются, принято называть плоскостью скольжения. Процессу скольжения не сопутствует перенос массы, он проходит под действием малых касательных напряжений.

Плотность дислокаций и ее изменение при пластической деформации металла

Чтобы вызвать скольжение, необходимо создать механическое напряжение силой, равной критическому напряжению, провоцирующему пластическую деформацию структуры кристаллов, что доказывает ее связь с движением дислокаций.

Изменения происходят в первую очередь в позитивно ориентированных зернах, имеющих систему легкого скольжения. На начальном этапе фиксируется легкое скольжение в сопровождении длинных тонких линий, при этом дислокации имеют большую энергию, доходя до границ зерен, где тормозятся и образуют скопления. Переползание дислокаций как правило происходит при длительном воздействии высоких температур нагрузки, когда процесс характеризуется высокой диффузионной подвижностью атомов.

Принцип образования кристаллизованных структур лежит в основе технологии производства поликристаллических металлов литьем, а в природе он заложен в процессе образования ряда горных пород.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Adblock
detector