Cтраница 3
Выявленная последовательность сигналов АЭ в цикле нагружения, а также учет эффекта ротационной пластической деформации приводят к рассмотрению формирования усталостных бороздок не в полуцикле восходящей ветви нагрузки, а в полуцикле нисходящей ветви нагрузки. Накопленная энергия упругой деформации в большей части объема материала при максимальном раскрытии берегов трещины стремится закрыть трещину после перехода к полуциклу снижения нагрузки. Действие сжимающих сил при разгрузке образца стремится нарушить устойчивость слоя материала перед вершиной трещины в районе зоны пластической деформации, и это приводит к возникновению дислокационной трещины ( см. рис. 3.26), а далее и к созданию свободной поверхности. Происходит отслаивание пластически деформированной зоны с наиболее интенсивным наклепом материала от остальной части зоны. При этом в случае существенного возрастания объема зоны в связи с возрастанием скорости роста усталостной трещины отслаивание характеризуется разрушением материала не по одной, а по нескольким дислокационным трещинам, что характеризуется формированием более мелких бороздок на фоне крупной усталостной бороздки. [31]
Кристаллы соединений III-V, в частности антимо-нида индия, по-видимому, особенно подвержены тому типу дефектов, которые Аллен [7] назвал дислокационными трещинами. При комнатной температуре антимо-нид индия тверд и хрупок. Это позволяет предположить, что дислокации в этом материале неподвижны; несмотря на это, сильный сосредоточенный удар может создать полосу дислокаций длиной до нескольких миллиметров. Дислокационные трещины наблюдались также в арсениде индия, арсениде галлия и фосфиде галлия, хотя, по-видимому, в этих материалах их получить не так легко. [32]
Электрические свойства образца, особенно если они были измерены при низкой температуре, могут сильно зависеть от присутствия дислокационных трещин ( см. гл. Поверхность, состоящая из линий дислокаций, ведет себя как полоска некоторого материала, пересекающая полупроводник, причем свойства ее отличаются от свойств объема кристалла. Поэтому при изготовлении образцов следует принять меры предосторожности для того, чтобы избежать таких дефектов. В антимониде индия дислокационные трещины могут возникнуть при резке, шлифовке и даже при захватывании пинцетом. Было найдено, что меньше всего таких дефектов создается при обработке образцов тонкой струей абразивной пыли; следует также избегать применения пинцета. [33]
Выявленные закономерности могут быть объяснены следующим образом. Нагружение сопровождается образованием переднего фронта усталостной бороздки, что аналогично образованию зоны вытягивания при перегрузке. Притупление вершины трещины вследствие пластической деформации металла заканчивается при достижении максимальной нагрузки цикла. Далее на начальной стадии нисходящей ветви уменьшения нагрузки впереди притупленной вершины трещины образуются дислокационные трещины. [34]
С учетом явления ротационной пластичности можно предполагать, что формирование усталостных бороздок происходит не в полуцикле растяжения образца, а в полуцикле сжатия. Накопленная, упругая энергия в материале в неразрушенном сечении после снятия нагрузки стремится закрыть трещину. Однако в полуцикле растяжения в результате локальной пластической деформации материала увеличивается длина трещины. Действие сжимающих сил при разгрузке образца стремится нарушить устойчивость слоя материала в районе зоны пластической деформации и это приводит к формированию дислокационной трещины, а далее и свободной поверхности. Происходит отслаивание пластически деформированной зоны от неперенакле-панного материала. При этом в случае ускоренного роста трещины отслаивание характеризуется разрушением материала не по одной, а по нескольким плоскостям, что характеризуется формированием мелких бороздок внутри крупных. Использование представления о формировании усталостных бороздок в полуцикле сжатия позволяет также объяснить возрастание шага усталостных бороздок при отрицательной асимметрии цикла по сравнению с пульсирующим циклом. Чем больше отрицательная асимметрия, тем на большую длину происходит нарушение сплошности материала. [35]
Выявленная последовательность сигналов АЭ в цикле нагружения, а также учет эффекта ротационной пластической деформации приводят к рассмотрению формирования усталостных бороздок не в полуцикле восходящей ветви нагрузки, а в полуцикле нисходящей ветви нагрузки. Накопленная энергия упругой деформации в большей части объема материала при максимальном раскрытии берегов трещины стремится закрыть трещину после перехода к полуциклу снижения нагрузки. Действие сжимающих сил при разгрузке образца стремится нарушить устойчивость слоя материала перед вершиной трещины в районе зоны пластической деформации, и это приводит к возникновению дислокационной трещины ( см. рис. 3.26), а далее и к созданию свободной поверхности. Происходит отслаивание пластически деформированной зоны с наиболее интенсивным наклепом материала от остальной части зоны. При этом в случае существенного возрастания объема зоны в связи с возрастанием скорости роста усталостной трещины отслаивание характеризуется разрушением материала не по одной, а по нескольким дислокационным трещинам, что характеризуется формированием более мелких бороздок на фоне крупной усталостной бороздки. [36]