Scan011520102831

10 MATERIAŁY INŻYNIERSKIE

W jaki sposób zachodzi uwolnienie dyslokacji? Rozważmy przypadek dv lokacji, która nie może ulegać poślizgowi, ponieważ jej ruch jest bloko-w my przez wydzielenie (rys. 19.1). Siła poślizgu dyslokacji (rb na jednostkę długości) jest równoważona przez oddziaływanie wydzielenia f₀. Lecz jeśli d\ lokacja nie zderzy się z wydzieleniem wzdłuż płaszczyzny przechodzącej p« e/, jego środek (mało prawdopodobny przypadek) działa na nią tylko I l iliowa siły. Jest to składowa rblgO, która próbuje odepchnąć dyslokację jej płaszczyzny poślizgu.

Płaszczyzna

poślizgu

Rys. 19.1. Siła wywołująca wspinanie się dyslokacji

»«1

I lyslokacja nie może ślizgać się w górę wykorzystując poślizg płaszczyzn ii *iuowych - nie sprzyja temu geometria struktury - lecz może przemieszczać się r.óię, icśli atomy w dolnej części półpłaszczyzny atomowej mają możliwość i In i i (rys. 19.2). Doszliśmy tu do prawa Ficka, które mówi, że różnice i<.vi n są źródłem siły napędowej dyfuzji. Siła mechaniczna może oddziały-h dokładnie w ten sam sposób i prowadzić do dyfuzji atomów z "obciążo-• " i dyslokacji. Proces ten jest zwany "wspinaniem", a ponieważ wymaga i in li występuje jedynie w zakresie temperatur powyżej 0,37’_M. W niższych i mprialurach (0,3-0,57’_M), dominuje dyfuzja wzdłuż linii dyslokacji, w wyź-• li icniperaturach dyfuzja zachodzi przez objętość materiału (rys. 19.2).

i -

m '

f Kierunek wspinania

l"iny dyfundują od dolnej I » . ■ w». 11. i półpłaszczyzny.

I *l.i wię kszych wartości T/T_M ■ ••lliyw.i *.i»,* głównie przez i, fu/|y ol >jytościow^

Pół płaszczyzna

Dyfuzja wzdłuż linii dyslokacji jest ważna dla mniejszych wartości

iS*i-

JS.

T/Th

Rys. 19.2. Rola dyfuzji we wspinaniu się dyslokacji

Wspinanie uwalnia dyslokacje od wydzieleń, które je kotwiczą i umożli

wia dalszy poślizg (rys. 19.3). Podobny proces występuje przy kotwiczeniu przez atomy tworzące roztwór stały lub inne dyslokacje. Uwolnione dyslokacje ślizgają się do następnych przeszkód i cały proces się powtarza. Wyjaśnia to ciągłą naturę pełzania i rolę dyfuzji ze współczynnikiem dyfuzji

D=D_oQ~^q/rt

który wyjaśnia zależność szybkości pełzania od temperatury

(19.1)

Wsoinanie Pośliza wspinanie

-    Wydzielenie

Rys. 19.3. Pełzanie wywołane połączonym wspinaniem i poślizgiem dyslokacji

Zależność szybkości pełzania od przyłożonego naprężenia jest oczywiście rezultatem działania siły wspinania: im większe cr, tym większa jest siła wspinania, tym więcej dyslokacji ulega uwolnieniu w ciągu sekundy, tym więcej

dyslokacji ślizga się w ciągu sekundy i tym większa jest szybkość odkształcenia.

Pełzanie dyfuzyjne (łiniowo-lepkie pełzanie)

Gdy naprężenie się zmniejsza, szybkość pełzania spełniającego prawo potęgowe (równanie 19.1) gwałtownie maleje (pamiętajmy, że n zawiera się pomiędzy 3 i 8). Jednak pełzanie nie ulega zatrzymaniu; zaczyna działać natomiast inny mechanizm. Jak pokazano na rys. 19.4, działające naprężenie <t może być zmniejszone przez wydłużenie ziarn; cr działa tutaj znowu jako mechaniczna siła napędowa, w tym wypadku dyfuzji z jednej strony ziarna do drugiej. Przy dużych wartościach TtT_M dyfuzja zachodzi poprzez kryształ, jako dyfuzja objętościowa. Szybkość dyfuzji jest wówczas oczywiście proporcjonalna do współczynnika dyfuzji D i do naprężenia cr (ponieważ o wywołuje dyfuzję w ten sam sposób jak dc/dx w wypadku prawa Ficka). Szybkość dyfuzji zmienia się ze zmianą Ud², gdzie d jest wielkością ziarna (gdy d się zwiększa, dyfuzyjny transport odbywa się na dłuższej drodze):

(19.2)

Dct C'cre~^QIRT

d²    d²

/