8. Odkształcenie materiału przez poślizg i bliźniakowanie.

Pękanie pod wpływem naprężeń normalnych występuje tylko w materiałach kruchych, natomiast w większości metali i stopów przed pęknięciem występuje odkształcenie plastyczne i jest ono związane z poślizgiem i bliźniakowaniem.

Rysunek powyżej przedstawia poślizg i bliźniakowanie w skali atomowej. Jeżeli na materiał działają siły rozciągające to jego rozerwanie prostopadle do kierunku działania siły (płaszczyzna 1) wymagało by użycia bardzo dużej siły aby przezwyciężyć silne wiązania międzyatomowe. Znacznie łatwiej jest odkształcić materiał poprzez poślizg w płaszczyźnie pochylonej względem kierunku działania siły (płaszczyzna 2). Siłę F możemy rozłożyć na składową normalną Fn i składową styczną Fs do tej płaszczyzny. Składowa styczna powoduje poślizg, w tym przypadku nie trzeba całkowicie zrywać wiązań międzyatomowych i siła potrzebna do odkształcenia materiału jest znacznie mniejsza niż siła potrzebna do jego rozerwania. W niektórych materiałach występuje bliźniakowanie. Polega ono na skręceniu sieci krystalicznej w części materiału. Powstaje w ten sposób kryształ bliźniaczy (bliźniak) oddzielony od materiału nieodkształconego granicami bliźniaczymi, sieci krystaliczne bliźniaka i materiału nieodkształconego są symetryczne względem granicy bliźniaczej. Poślizg nie występuje równocześnie na całej płaszczyźnie lecz stopniowo przemieszcza się od jednej krawędzi do drugiej z udziałem dyslokacji. Siła działająca na materiał powoduje początkowo odkształcenie sprężyste, następnie na powierzchni powstaje uskok jednoatomowy a wewnątrz materiału pojawia się dyslokacja, która kompensuje powstanie uskoku. Dalsze działanie siły powoduje przemieszczanie się dyslokacji wewnątrz materiału, ostatecznie dyslokacja zanika a na drugiej powierzchni powstaje drugi uskok. Efektem przejścia dyslokacji jest przemieszczenie się jednej części materiału względem drugiej, czyli poślizg. Poślizg występuje na wielu równoległych płaszczyznach tworzących tzw. pasma poślizgu. Poślizg w materiale rozpoczyna się gdy naprężenia tnące na jakiejś płaszczyźnie przekroczą graniczną wartość nazywaną krytycznymi naprężeniami tnącymi. W kryształach występują pewne płaszczyzny i kierunki łatwego poślizgu, tzw. systemy poślizgu. Poślizg zachodzi najłatwiej na płaszczyznach i w kierunkach najgęściej obsadzonych przez atomy. Płaszczyzny takie są najbardziej „gładkie” i odległości pomiędzy nimi są największe. Systemy poślizgu zależą od rodzaju sieci przestrzennej. Poślizg najłatwiej wystąpi wtedy jeżeli kierunek łatwego poślizgu w krysztale będzie tworzył kąt 45° z kierunkiem działania siły.

W materiałach polikrystalicznych poślizg rozpoczyna się w ziarnach, w których płaszczyzny łatwego poślizgu nachylone są pod kątem zbliżonym do 45° w stosunku do kierunku siły. Ziarna takie ulegają odkształceniu, ziarna sąsiednie muszą ulec obrotom aby skompensować odkształcenie sąsiada – dzięki temu płaszczyzny w nich mogą się ustawić tak aby wystąpił poślizg. Poślizg występuje kolejno w różnych ziarnach, w ziarnach już odkształconych poślizg może wystąpić w innych płaszczyznach niż wcześniej. Po pewnym czasie wytwarza się bardzo duża ilość dyslokacji, które zaczynają się wzajemnie blokować. Poślizg staje się utrudniony i trzeba większych naprężeń aby wystąpił – materiał ulega umocnieniu.

36. Stopy magnezu

ZALETY:

• Mała gęstość

• Wysoka wytrzymałość właściwa

• Dobra odporność na korozję w wielu środowiskach

• Zdolność tłumienie drgań

• Bardzo dobra skrawalność

WADY:

• Niski moduł sprężystości

• Mała wytrzymałość zmęczeniowa

• Nie mogą pracować w wysokich temperaturach

• Niebezpieczeństwo zapłonu podczas odlewania i obróbki (duże powinowactwo do tlenu)

Główne dodatki stopowe:

Al, Zn - umacniają stop, najczęściej stosowane

Mn – poprawia odporność korozyjną

Zr – rozdrabnia ziarno

Si, Th, Ag, RE (pierwiastki ziem rzadkich: Nd, Ce, La, Pr) – zwiększają odporność na pełzanie

Li – zmniejsza gęstość stopu

Dodatki Zn, Li, Th, Cu, RE umożliwiają umocnienie wydzieleniowe stopów.

PODZIAŁ:

1. Stopy odlewnicze

-MgAl₃ZnMn (Al 2,5-3,5%, Mn 0,15-0,5%, Zn 0,5-1,5%) odporny na korozję, dobra obrabialność, zastosowanie: odlewy szczelne, korpusy pomp

-MgAl₈ZnMn (Al 7,5-9%, Mn 0,15-0,5%, Zn 0,2-0,8%), MgAl₁₀ZnMn (Al. 9,10,2%, Mn 0,1-0,5%, Zn 0,6-1,2) dobre właściwości odlewnicze, szczelność, dobra obrabialność, odporność na uderzenia, zastos. odpowiednio: silne obciążone odlewy (samoloty) i odlewy średnio obciążone

-MgZn₅Zr (4-5% Zn, 0,6-1,1% Zr) dobre właściwości odlewnicze, b. dobre mechaniczne do Temp , odporne na zmęczenie, zastos: odlewy odporne na zmęczenie

-MgRE₃Zr(RE(metale ziem rzadkich) 2,5-4%, Zn 0,2-0,7%, Zr 0,4-1%) b. dobre wł odlewnicze i szczelność, dobra odporność na korozje i spawalność zastos: sprężarki, skrzynie biegów

1. Stopy do przeróbki plastycznej

- MgAl₆ZnMn (Al 5,5-7%, Mn 0,15-0,5%, Zn 0,5-1,5%, Si-0,3%) plastyczny na gorąco w zakresie 230-400⁰C, spawalny, nie utwardza się przez obróbkę cieplną, skłonny do korozji naprężeniowej, stosowany w postaci odkuwek, prętów, blach

- MgAl₆Zn₃Mn (Al 5,-7%, Mn 0,2-0,5%, Zn 2-3%, Si do 0,3%) plastyczny na gorąco w zakresie 230-350⁰C, dobra skrawalność, odporność na korozję naprężeniową przy grubości większej od

7 mm, stosowany w postaci odkuwek, blach, rur, prętów

- MgZn₃Zr (Zn 2,5-4%, Zr 0,5-0,9%, Mn do 0,1%) bardzo plastyczny na gorąco i dość plastyczny na zimno, dobra skrawalność i spawalność, odporny na korozje, wysoka granica plastyczności stosowany jako rury i pręty na obciążone elementy samolotów i rakiet

-MnMn₂Ce ( Al do 0,3%, Mn 1,5-2,5% Ce 0,15-0,35) bardzo plastyczny na gorąco i dość plastyczny na zimno, spawalny, odporny na korozję, nie utwardza się przez obróbkę cieplną

Stosowany w postaci blach i prętów na średnio obciążone elementy samolotów i śmigłowców.