Дислокационные механизмы разрушения двойникующихся материалов. Федоров В.А - 165 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

12.2. РАСЧЕТ КРИТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
ЗАРОЖДЕНИЯ ТРЕЩИНЫ В СТУПЕНЧАТЫХ СКОПЛЕНИЯХ
ДВОЙНИКУЮЩИХ ДИСЛОКАЦИЙ
В расчетах использовали два критерия зарождения разрушения в вершинах заторможенных дис-
локационных скоплениях – силовой и термоактивированный механизмы слияния головных дислока-
ций.
С точки зрения зарождения микротрещины интерес представляет расстояние d между головными
дислокациями, при слиянии которых и образуется зародыш трещины. В плоском скоплении слияние
головных дислокаций происходит при их сближении до расстояния d = b [132] – силовой критерий за-
рождения трещины.
В ступенчатом скоплении для слияния головных дислокаций достаточно сблизить их до расстояния
d = 2,41h. При этом сила отталкивания второй дислокации со стороны первой достигает максимума
(рис. 12.3). Дальнейшее их сближение до слияния будет происходить без увеличения внешней нагрузки.
На этом же рисунке приведена сила взаимодействия головных дислокаций и для случая их движения в
одной плоскости скольжения. Видно, что в этом случае сила отталкивания дислокаций монотонно воз-
растает, и для сближения дислокаций до их слияния при d = b (условие Стро) потребуются существенно
большие напряжения, чем для дислокаций, движущихся в соседних плоскостях скольжения, как это
имеет место в двойниковой границе или в двойнике. Таким образом, в качестве критического напряже-
ния
кр
τ
зарождения трещины следует принять напряжение, необходимое для сближения головных дис-
локаций до расстояния d = 2,41h. Будем называть этот критерий также силовым.
При термоактивированном образовании микротрещины рассчитывается энергия активации ее заро-
ждения. Последняя полностью определяется энергией образования парного перегиба на второй дисло-
кации скопления. При этом предполагается не одновременное слияние головных дислокаций по всей
длине, а первоначально лишь на коротком отрезке в результате выбрасывания второй дислокацией ско-
пления парного перегиба за счет термических флуктуаций. Образовавшийся зародыш микротрещины
длиной l расширяется затем по длине дислокации.
Рис. 12.3. Взаимодействие дислокаций, движущихся
в параллельных плоскостях скольжения:
1, 3 – Cu; 2, 4 –
α
–Fe; 1, 2 – дислокации в плоскостях, удаленных друг от друга
на расстояние h; 3, 4 – дислокации в одной плоскости. Одна из дислокаций
неподвижна и располагается в точке с координатами (0; 0).
По оси абсцисс отложено относительное расстояние в единицах h;
по оси ординат – значение силы между взаимодействующими дислокациями,
нормированное на максимальное значение f
max
, соответствующее расстоянию
между дислокациями x = 2,41h
В [1] было показано, что энергетический барьер зарождения трещины полностью определяется пер-
вой стадией процесса – образованием парного перегиба. Значение энергии образования парного переги-
ба составляет величину порядка энергии сублимации 2Db
3
(или энергия образования вакансии), что для
рассматриваемых в данной работе металлов не превышает 1 эВ. Это значение использовалось в качестве
критического W
cr
, определяющего расстояние между головными дислокациями, для которого энергия
выбрасываемого парного перегиба может быть обеспечена тепловыми флуктуациями. Для определения
критических значений внешних напряжений
кр
τ
рассчитывалась зависимость W от
τ
и находилось та-
кое значение τ , при котором W совпадала с заданной величиной.

Страницы