Cтраница 3
Для очень чистых металлов с кубической решеткой электропроводимость монокристалла не зависит от направления. Электропроводимость поликристалла должна быть ниже лишь за счет влияния границ зерен между отдельными кристаллами. Более сильными должны быть отличия монокристалла от поликристалла для кристаллов некубической системы. Кристаллы с гексагональной, тетрагональной или тригональ-ной структурой ( например, Zn, Cd, Sb, Bi) обладают осевой симметрией, поэтому их сопротивление различно по главной оси и по перпендикулярным к ней направлениям. [31]
Все модели учитывают взаимосвязь величины зерна с. Тем не менее, в настоящее время накоплено достаточно экспериментальных данных, свидетельствующих о том, что границы зерен являются прежде всего источниками дислокаций [32], порождающими релаксационные потоки дефектов [1] как в. Учет уже только этого обстоятельства приводит к необходимости рассмотрения релаксационной модели [1] влияния границ зерен на сопротивление деформации поликристалла. Кроме того, в условиях деформации типа высокотемпературной, когда реализуется множество релаксационных процессов ( ЗГП, миграция, фрагментация, экструзия-интрузия, квазивязкое течение), не все из которых непосредственно связаны с плотностью дислокаций, релаксационный подход является, очевидно, определяющим. [32]
Все указанные работы, посвященные изучению влияния металлических расплавов на прочность и деформируемость твердых металлов, проводились на поликристаллических образцах; вполне естественно, что наблюдаемые эффекты часто связывались при этом с влиянием межкристаллитных прослоек. Однако наиболее интересный и, вместе с тем, простой объект изучения подобных явлений - это металлические монокристаллы, в том числе монокристаллы весьма чистых металлов. В этом случае оказывается возможным выявить самые общие и характерные закономерности наблюдаемых эффектов, не осложненные влиянием границ зерен, наличием границ между различными твердыми фазами и другими побочными факторами. Именно такие опыты позволяют установить механизм действия металлических расплавов и показать, что резкая потеря прочности и пластичности образцов в присутствии расплавленных металлов обусловлена не межкристаллитной коррозией, а адсорбционными явлениями - понижением свободной поверхностной энергии твердого металла на границе его с расплавом. Вместе с тем к монокристаллам наиболее эффективно приложи-ма на существующем этапе ее развития современная теория пластической деформации и разрушения кристаллических тел - теория дислокаций, позволяющая дать анализ механизма воздействия среды на деформационные и прочностные характеристики тела, главным образом, в терминах полуколичественного описания. [33]
Однако легко видеть, что почти все, относящееся к диффузии по границам зерен, можно применить и к диффузии вдоль дислокаций. Наличие более рыхлой структуры вдоль дислокации указывает на то, что частота перескоков атомов должна быть выше, а энергия активации Q ниже, чем вдали от дислокации. С точки зрения математического анализа влияние границ зерен на процесс диффузии подобно влиянию алюминиевой фольги на теплопроводность пакета, набранного из листов пластмассы и фольги. [34]
Зоны повреждения очень неравномерно насыщены дислокациями. В некоторых зонах имеет место высокая концентрация дефектов, образовавшихся в результате деформации. В некоторых зонах наблюдается упрочнение в результате пластической деформации; в других зонах, напротив, наблюдается разупрочнение материала. После образования определенной зоны повреждения влияние первоначальных границ зерен становится менее значительным. Некоторую роль играют также напряжения, действующие между зоной повреждения и остальным материалом, деформации которого находятся в пределах упругости. [35]
Однако основной фактор, влияющий на высокую жаропрочность, сплавов - это дисперсионное твердение за счет выделения при старении после закалки частиц - у - фазы. При этом когерентность решетки частиц - / - фазы и матрицы сохраняется до высоких температур и приводит к появлению значительных упругих напряжений, препятствующих перемещению дислокаций, а также задержке укрупнения частиц. Упорядочение у - фазы способствует дополнительному упрочнению, затрудняя перерезание частиц дислокациями, вследствие повышенной энергии возникающих антифазных границ. В последнее время большое внимание уделяется исследованиям влияния границ зерен матрицы на жаропрочность сплавов. Установлено [352], что малые добавки бора могут увеличивать долговечность в 13 раз, а длительную прочность - до 2 раз. [36]
Если эффекты, связанные с наличием твердых поверхностных покрытий, в том числе и окисных пленок, удается довольно четко зафиксировать на монокристаллах, то при испытаниях поликристаллических образцов часто получают противоречивые результаты. Причины различного поведения поли кристаллических и монокристаллических материалов под действием твердых поверхностных пленок связаны с влиянием границ зерен. Так, Гилман [7] и Гарофа-ло [14] высказали предположение, что если эффект пленок на поликристаллических материалах и будет обнаружен, то из-за эффекта границ зерен он будет незначительным и природа его будет иная, чем у монокристаллов. При одинаковом механизме воздействия отличие поведения под твердым покрытием поли - и монокристаллов заключается только в том, что из-за сильного эффекта границ зерен упрочнение на поли кристаллических образцах проявляется при других условиях. Если влияние границ зерен при низких температурах является определяющим, то при повышении температуры действие этого фактора может снижаться. С повышением температуры увеличивается вклад проскальзывания по границам зерен в общую деформацию ползучести. Проскальзывание не ограничивается геометрической поверхностью границ. Показано [15], что такой слой состоит из субзерен, сильно разориентированных относительно первоначального зерна. Деформация ползучести вблизи границ делает эту зону более чувствительной к разрушению [16], и если при относительно низких температурах разрушение происходит по зернам, то повышение температуры выше ( 0 4 - 0 5) Гпл вызывает разрушение по их границам. [37]