9752256390

10 Rozdział 2

2.2. Mechanizmy umocnienia i plastyczność polikryształów

Metale czyste są bardzo miękkie i odznaczają się dużą ciągliwością. Metale konstrukcyjne mają większą wytrzymałość, ponieważ są agregatami wielu różnych monokryształów - ziaren, losowo względem siebie usytuowanych i zawierających w sobie pierwiastki stopowe. Różnice orientacji osi kry stalograficznych są przyczyną ich odmiennego zachowania podczas obciążenia w kierunku normalnym. Granice ziaren pozostają bez zmian, lecz sąsiednie ziarna wpływają na proces odkształcenia i stawiają ograniczenia w zmianie odkształcania. Gdy kry stalit ma mniejsze rozmiary, wpływ granic rozprzestrzenia się na całą objętość ziarna i odkształcenia występują równocześnie w kilku płaszczyznach poślizgu. W niektórych przypadkach płaszczyzny poślizgu przechodzą przez granice kilku ziaren. Na granicach ziaren struktura krystaliczna jest zaburzona i działa, jako bariera, utrudniając ruch dyslokacji. Ogólnie rzecz biorąc każde odkształcenie kryształu wiąże się z przemieszczeniem dyslokacji.

Ogilvie [2] udowodnił, że płaszczyzny poślizgu przechodzą granicę dwóch sąsiednich krystalitów, gdy te mają wspólną orientację w kierunkach <110>, <112> lub <113>. W temperaturach wyższych od T_m /2    punkt topnienia), poślizg

odbywa się wzdłuż granic ziaren, obchodząc je.

Według [3], w tym przypadku agregat polikrystaliczny zachowuje się jak ,jellies”(zastygły żel), w którym cienkie warstwy krystalitów, usytuowanych pod kątem względem osi jednokierunkowego odkształcenia, działają jako sieć w ośrodku dyspersyjnym.

Mechanizmy umocnienia mikrostrukturalnego (konsolidacje roztworowe, wydzieleniowe i dyspersyjne) pomijamy, bo nie wchodzą w zakres naszego opracowania.

Główną uwagę skupiamy na umocnieniu polikryształów wskutek odkształceń plastycznych. Wzmocnienie polikrystalicznych metali, na skutek odkształceń plastycznych polega na wzmocnieniu atomowym (podwyższenie oporu poślizgu przy translacji kryształów) oraz na wzmocnieniu naprężeniowym (przyrost energii sprężystej wygiętych warstewek poślizgowych). W agregatach polikrystalicznych poszczególne krystality zazębiają się i przenikają nawzajem. Na granicach ziaren występują wielkie zaburzenia uporządkowanej struktury molekularnej, gromadzą się obce fazy, nawet występują mikroszczeliny. Komplikuje i zakłóca to proces odkształcenia zarówno sprężystego, jak i plastycznego. Na podstawie molekularnego modelu monokry ształu z defektami struktury (dyslokacje i wakanse), zakładając, że polikryształ ma określoną strukturę losową, można obliczyć odkształcenie £ jako miarę deformacji ciała poddanego silom zewnętrznym (siły czynne i siły reakcji), uśredniając naprężenia cr we wszystkich możliwych płaszczyznach poślizgu (rys. 1). Zwykle jednak to podejście wiąże się z dużą niedokładnością |4|.