Дислокационные механизмы разрушения двойникующихся материалов. Федоров В.А - 42 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Конкретные расчеты выполнялись для двойников, смоделированных скоплениями из 10, 20, ..., 50
дислокаций. Ширина перегиба l
(рис. 3.17), как и в работе [137], выбиралась равной двум параметрам решетки. После определения рав-
новесных координат дислокаций х
i
, y
i
рассчитывали энергию парного перегиба в функции его глубины
а. Одна из кривых зависимостей W(а) приведена на рис. 3.19, а. Глубина перегиба изменялась от 0 до d
– b, что соответствовало сближению перегиба и запертой дислокации до расстояния b (условие Стро).
Небольшой минимум на зависимости W(а) для малых а объясняется выигрышем энергии на начальных
этапах движения перегиба за счет взаимодействия сегмента С с сегментами А и В (рис. 3.17). При сме-
щении сегмента С в плоскости скольжения дислокаций от равновесного положения возникает сила,
действующая на него в том же направлении, что и смещение. Эта сила вместе с силой взаимодействия
сегмента С с остальными дислокациями уменьшает энергию парного перегиба до тех пор, пока она не
начнет возрастать за счет удлинения винтовых сегментов Е и D, а также отталкивания сегмента C от за-
крепленной дислокации. Для a > 0,1(d – b) зависимость W(a) становится монотонно возрастающей.
а) б) в)
РИС. 3.19. А – ИЗМЕНЕНИЕ ЭНЕРГИИ ПАРНОГО ПЕРЕГИБА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЕГО
ГЛУБИНЫ; Б – ЗАВИСИМОСТЬ ЭНЕРГИИ ПЕРЕГИБА ОТ ВЕЛИЧИНЫ ПРИЛОЖЕННЫХ
НАПРЯЖЕНИЙ (1 – ПЛОСКОЕ СКОПЛЕНИЕ, 2 – ДВОЙНОЕ СТУПЕНЧАТОЕ); В – ЗАВИСИ-
МОСТЬ
КРИТИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ ОТ ЧИСЛА ДИСЛОКАЦИЙ В СКОПЛЕНИЯХ
Критические значения внешних напряжений τ
кр
определяли по пересечению зависимостей кривых
W(τ) с прямой W = 2 эВ (рис. 3.19, б). Здесь дополнительно представлены данные для плоского скопле-
ния (кривая 1). Для n = 10 определенные таким образом величины критических внешних напряжений
составляют 61,2 МПа для двойника и
123 МПа – плоского скопления.
Сравнение результатов показывает, что наиболее благоприятной с точки зрения зарождения трещи-
ны является ступенчатая дислокационная модель двойника. В плоском скоплении при заданном n по-
требность в больших критических напряжениях связана с тем, что силы отталкивания краевого сегмента
со стороны запертой дислокации будут максимальны. В этом случае они изменяются как 1/х. Для дви-
жения в соседних плоскостях силы взаимодействия дислокаций описываются более слабой зависимо-
стью [129]. Очевидно, что зарождение трещин будет затрудняться с уменьшением межплоскостного
расстояния h и ростом величин упругих констант, определяющих силовое взаимодействие дислокаций.
На рис. 3.19, б приведена зависимость критических напряжений от числа дислокаций в скоплениях
τ
кр
(n). Она хорошо аппроксимируется функцией nτ = const, поэтому результаты, полученные для скоп-
лений с малым числом дислокаций, могут быть легко обобщены на микро-двойники с большим числом
n.
Сопоставим термоактивированное и атермическое условия зарождения трещин. Как уже отмеча-
лось, силовое зарождение возможно при сближении головных дислокаций до расстояния d < 2,41h.
Проведенные расчеты показывают, что энергия перегиба составляет 2 эВ при расстояниях больших, чем
величина 2,41h. Для кальцита критическое расстояние, начиная с которого W < 2 эВ, равно ~5h или 15b.
Отметим, что в вершине свободного упругого двойника головные дислокации расположены на расстоя-
нии ~20b [139]. Расчет энергии активации зарождения трещины для d = 2,41h показал, что для преодо-
ления энергетического барьера дислокации достаточно сообщить энергию ~0,5 эВ.
Таким образом, для рассмотренной дислокационной схемы условие слияния головных дислокаций,
определяемое по равенству

Страницы