Микромеханизмы высокотемпературной усталости и ползучести металлов и сплавов. Пачурин Г.В - 45 стр.

UptoLike

45
Cкорость ползучести, согласно этой модели, записывается в виде:
kTdDt
з
3*3
/b32 π=ε
(2.1)
где
З
d
-
размер
зерна
; b-
вектор
Бюргерса
;
*
t
-
напряжение
сдвига
;
D
-
коэффи
-
циент
диффузии
.
Оценим
значения
скорости
ползучести
по
формуле
для
Al
и
Си
.
Возьмем
,
например
,
значение
*
t
соответственно
для
Си и
Al: 78,5
МПа
и
3
МПа
.
Подста
-
вив
соответствующие
значения
в
(2.1),
получаем
17
сек
10
~
ε , что значительно
ниже наблюдаемых экспериментально значений
ε , составляющих в нашем слу-
чае ~10
-5
сек
-1
. К тому же, согласно Фриделю Ж., при чисто диффузионной пол-
зучести должна практически отсутствовать неустановившаяся стадия, что так-
же противоречит наблюдаемым экспериментально зависимостям
)
(
t
f
ε
(рис
.
2.10).
Эти
факты
позволяют
предположить
,
что
,
по
крайней
мере
,
в
интервале
пл
8,04,0 TT
деформация
ползучести
не
может
быть
обусловлена
перемеще
-
нием
вакансий
.
Другим
механизмом
ползучести
,
протекающим
с
энергией
активации
,
близкой
к
энергии
самодиффузии
(
д
U )
по
Ж
.
Фриделю
,
является
процесс
воло
-
чения
ступенек
винтовыми
дислокациями
.
На
одну
ступеньку
,
испускающую
вакансии
вакансионную
»
ступеньку
),
высоты
"b"
приходится
механическая
сила
σ
bf
r
.
Кроме
того
,
на
нее
действует
осмотическая
сила
)/ln()/(
0
2
ccbkTf =
,
(2.2)
где
с
о
-
равновесная
,
с
-
локальная
концентрация
вакансий
вблизи
ступеньки
.
При
движении
ступеньки
со
скоростью
p
V
концентрация
вакансий
будет
:
.4/
3
0
bDVcc
bp
π=
(2.3)
Подставляя
(2.3)
в
(2.2),
получаем
,
что
скорость
движения
вакансионной
ступеньки
]1[4
2
0
2
π=
λσ
kT
b
bp
ecbDV .
    Cкорость ползучести, согласно этой модели, записывается в виде:
                                   ⋅
                                   ε = 32b3 Dt * / πd з3kT                   (2.1)

где d З - размер зерна; b- вектор Бюргерса; t * - напряжение сдвига; D - коэффи-
циент диффузии.
    Оценим значения скорости ползучести по формуле для Al и Си. Возьмем,
например, значение t * соответственно для Си и Al: 78,5 МПа и 3 МПа. Подста-
                                                               ⋅
вив соответствующие значения в (2.1), получаем ε ~ 10 − 7 сек −1 , что значительно
                                                           ⋅
ниже наблюдаемых экспериментально значений ε , составляющих в нашем слу-
чае ~10-5 сек-1. К тому же, согласно Фриделю Ж., при чисто диффузионной пол-
зучести должна практически отсутствовать неустановившаяся стадия, что так-
же противоречит наблюдаемым экспериментально зависимостям ε = f (t ) (рис.
2.10). Эти факты позволяют предположить, что, по крайней мере, в интервале
0,4 ≤ T ≤ 0,8Tпл деформация ползучести не может быть обусловлена перемеще-
нием вакансий.
    Другим механизмом ползучести, протекающим с энергией активации,
близкой к энергии самодиффузии (U д ) по Ж. Фриделю, является процесс воло-
чения ступенек винтовыми дислокациями. На одну ступеньку, испускающую
вакансии («вакансионную» ступеньку), высоты "b" приходится механическая
сила f r = σ bλ . Кроме того, на нее действует осмотическая сила

                                   f = (kT / b 2 ) ln(c / c0 ) ,             (2.2)
где со - равновесная, с - локальная концентрация вакансий вблизи ступеньки.

    При движении ступеньки со скоростью V p концентрация вакансий будет:

                                  c − c0 = V p / 4πDbb3 .                    (2.3)

    Подставляя (2.3) в (2.2), получаем, что скорость движения вакансионной
ступеньки
                                                 b 2λσ
                            V p = 4πDbb 2 c0   [e kT     − 1] .

                                         45