ПЛАСТИЧНОСТЬ КРИСТАЛЛОВ


ПЛАСТИЧНОСТЬ КРИСТАЛЛОВ
ПЛАСТИЧНОСТЬ КРИСТАЛЛОВ

       
свойство крист. тел необратимо изменять свои размеры и форму под действием механич. нагрузок. Пластичность крист. тел (или материалов) связана с действием разл. микроскопич. механизмов пластич. деформации, относит. роль .каждого из к-рых определяется внеш. условиями: темп-рой, нагрузкой, скоростью деформирования. Эти механизмы рассмотрены ниже в порядке увеличения числа атомов, участвующих в элем. акте пластич. деформации.
С а м о д и ф ф у з и о н н а я и д и ф ф у з и о н н а я П. к. Перенос массы может осуществляться посредством самодиффузии по поверхности или через объём кристалла. Самодиффузия происходит путём проникновения атомов поверхностных слоев внутрь кристалла в виде междоузельных атомов на участках сжатия и «выделения» их на участках, подверженных действию растягивающих сил. Одновременно в противоположном направлении идёт поток вакансий, рождающийся в окрестности приложения растягивающих сил и аннигилирующих в местах действия сил сжатия на поверхности кристалла. В большинстве реальных случаев самодиффузионная деформация в осн. связана с направленными потоками вакансий, к-рые образуются легче, чем междоузельные атомы.
В кристалле, состоящем из атомов разного сорта, в однородном поле напряжений происходит ориентац. упорядочение относит. расположения атомов (рис., а), в результате чего кристалл приобретает нек-рую зависящую от степени упорядоченности деформацию.
ПЛАСТИЧНОСТЬ КРИСТАЛЛОВ
Диффузионная пластичность: а — ориентационное упорядочение примесных атомов (чёрные кружки) при сжатии — растяжении; б — перераспределение примесных атомов при изгибе; I — исходный кристалл; II -кристалл с примесными атомами под действием напряжений; 111 — конечная деформация кристалла.
После снятия напряжений упорядоченное состояние может быть невыгодно, но оно нек-рое время сохраняется. Если в кристалле создано неоднородное поле напряжений, то атомы примеси большего радиуса и междоузельные атомы (рис., б) стремятся перейти в растянутые области решётки, а меньшего — в сжатые; возникает неоднородное распределение концентраций, стабилизирующее исходную неоднородную деформацию. В реальных условиях перемещение дефектов происходит за счёт тепловых флуктуации, частота к-рых быстро падает с понижением темп-ры.
К р а у д и о н н а я П. к. обусловлена рождением и перемещением краудионов — сгущений атомов вдоль плотно упакованных рядов атомов в кристалле (см. ДЕФЕКТЫ). При вдавливании острия в поверхность кристалла материал из зоны вдавливания удаляется «разбегающимися» из-под острия краудионами.
Д и с л о к а ц и о н н а я П. к. Типичный вид пластич. деформации кристаллов — скольжение по кристаллографич. плоскостям. Наиболее легко скольжение происходит по плотноупакованным плоскостям вдоль плотно-упакованных направлений. Скольжение по системе параллельных плоскостей даёт макроскопич. сдвиг, а сочетание сдвигов, соответствующих скольжению по разл. системам, составляет осн. часть пластич. деформации кристаллов. В реальных кристаллах в процессе их образования всегда возникают дислокации. Атомы вблизи дислокаций смещены из своих положений равновесия, а перевод их в новые положения равновесия, отвечающие сдвигу кристалла по плоскости скольжения на одно межатомное расстояние, требует значительно меньших затрат энергии, чем для атомов в неискажённом кристалле. Под действием напряжений дислокации способны увеличивать свою протяжённость (т. н. размножение дислокаций). Поэтому стадия образования новых дислокаций лишь в исключит. случаях лимитирует скольжение (напр., начало деформации в бездислокац. микрокристаллах). В остальных случаях развитие скольжения определяется движением дислокаций. По подвижности дислокаций все материалы делятся на 2 группы. В к о в а л е н т н ы х к р и с т а л л а х этот барьер для движения дислокаций по порядку величины приближается к энергии межатомных связей и может быть прёодолён только за счёт тепловой активации (термич. флуктуации). Поэтому подвижность дислокаций становится заметной лишь при достаточно больших темп-pax, а при умеренных — ковалентные кристаллы непластичны. В м е т а л л и ч е с к и х и и о н н ы х к р и с т а л л а х барьер для перемещения дислокаций в 103—104 раз меньше энергии связи и исчезает при напряжениях 10-3—10-4 G (где G — модуль сдвига); при таких напряжениях движение дислокаций не нуждается в тепловой активации и их подвижность слабо зависит от темп-ры. Поэтому сопротивление движению дислокаций пренебрежимо мало, чем обусловлена высокая пластичность ионных и металлич. кристаллов.
В р е а л ь н ы х к р и с т а л л а х имеются разл. дефекты (точечные дефекты, примесные атомы, дислокации, частицы др. фаз), и сопротивление скольжению зависит от вз-ствия движущихся дислокаций с этими дефектами. В результате вз-ствия друг с другом дислокации тормозятся и останавливаются, поэтому для протекания деформации с постоянной скоростью необходимо непрерывное рождение новых дислокаций. Это приводит к постоянному увеличению плотности дислокаций в кристалле, к-рая достигает 1011—1012 см-2; соответственно растёт их взаимное сопротивление скольжению — происходит деформац. упрочнение, или наклёп кристалла.
При высоких темп-pax дислокац. механизм П. к. сочетается с диффузионным и самодиффузионным. В кристаллах с примесями релаксация напряжений у дислокаций или дислокац. скоплений может осуществляться в результате перераспределения примесных атомов. Вокруг дислокаций образуются примесные «атмосферы», и дислокац. П. к. падает (деформац. старение). Поэтому удаление примесей обычно повышает П. к. Процессы разрядки дислокац. плотности вследствие взаимной аннигиляции дислокаций протекают более интенсивно в условиях высокотемпературной деформации, деформационное упрочнение падает и деформация развивается при постоянной нагрузке (ползучесть).
Для нек-рых кристаллов (напр., кварца, кальцита) преобладающим механизмом пластичности явл. двойникование. Необратимое изменение формы может быть также результатом образования под нагрузкой новой фазы, имеющей иную крист. решётку, чем исходный кристалл.
В п о л и к р и с т а л л а х действие рассмотренных механизмов пластич. деформации внутри зёрен осложнено вз-ствием между зёрнами. Деформация поликристалла есть суммарный результат деформации во многих различно ориентированных относительно нагрузок и находящихся в разл. условиях зёрен. Поэтому развитие деформации не имеет чётко выраженного стадийного характера, как деформации монокристаллов. Межзёренные границы препятствуют распространению дислокаций и, как правило, упрочняют крист. тела при низких темп-pax. Наоборот, при высоких темп-рах наличие границ, являющихся источниками или стоками дефектов, повышает П. к. Сочетание дислокац. и самодиффузионной деформаций в приграничных областях приводит к их высокой пластичности, проявляющейся в специфич. механизме высокотемпературной деформации поликристаллов — «проскальзывании» по границам зёрен. Перемещение зёрен друг относительно друга происходит подобно движению ч-ц в сыпучих материалах и в нек-рых случаях обеспечивает деформацию до 1000% («сверхпластичность»). Высокая П. к. может достигаться также, если в ходе деформирования успевает проходить рекристаллизация, приводящая к удалению наиболее искажённых и, следовательно, наименее пластичных зёрен, к-рые поглощаются растущими зёрнами с более совершенной структурой.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. . 1983.


.

Смотреть что такое "ПЛАСТИЧНОСТЬ КРИСТАЛЛОВ" в других словарях:

  • Пластичность (свойство твёрдых тел) — Пластичность (от греч. plastikós ‒ годный для лепки, податливый, пластичный), свойство твёрдых тел необратимо изменять свои размеры и форму (т. е. пластически деформироваться) под действием механических нагрузок. П. кристаллических тел (или… …   Большая советская энциклопедия

  • Пластичность — I Пластичность (от греч. plastikós годный для лепки, податливый, пластичный)         свойство твёрдых тел необратимо изменять свои размеры и форму (т. е. пластически деформироваться) под действием механических нагрузок. П. кристаллических тел… …   Большая советская энциклопедия

  • Дефекты в кристаллах — (от лат. defectus недостаток, изъян)         нарушения периодичности кристаллической структуры в реальных монокристаллах. В идеализированных структурах кристаллов атомы занимают строго определённые положения, образуя правильные трёхмерные решётки …   Большая советская энциклопедия

  • Кристаллы жидкие — (текучие). Существуют вещества, которые способны при нагревании переходить из обыкновенного твердого состояния в видоизменение, обладающее еще некоторыми свойствами кристаллических тел, но которое в то же время свободно течет и образует капли… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • ДЕФЕКТЫ — в кристаллах (от лат. defectus недостаток, изъян), нарушения полностью упорядоченного расположения частиц (атомов, ионов, молекул), характерного для идеального кристалла. Образуются в процессе роста кристалла из расплава или р ра, а также под… …   Химическая энциклопедия

  • ДЕФЕКТЫ — кристаллической решётки (от лат. defectus недостаток, изъян), любое отклонение от её идеального периодич. ат. строения. Д. могут быть либо атомарного масштаба, либо макроскопич. размеров. Образуются в процессе кристаллизации, под влиянием… …   Физическая энциклопедия

  • ПОЛИКРИСТАЛЛ — агрегат мелких монокристаллов разл. ориентации (крист. зёрен). Большинство тв. тел (минералы, металлы, сплавы, керамики и др.) имеют поликрист. строение. Св ва П. обусловлены ср. размером зёрен (от 1 2•10 6 м до неск. мм), их ориентацией и… …   Физическая энциклопедия

  • Твёрдое тело —         одно из четырёх агрегатных состояний вещества, отличающееся от др. агрегатных состояний (жидкости (См. Жидкость), Газов, плазмы (См. Плазма)) стабильностью формы и характером теплового движения атомов, совершающих малые колебания около… …   Большая советская энциклопедия

  • ТВЁРДОЕ ТЕЛО — агрегатное состояние в ва, характеризующееся стабильностью формы и хар ром теплового движения атомов, к рые совершают малые колебания вокруг положений равновесия. Различают крист. и аморфные Т. т. Кристаллы характеризуются пространств.… …   Физическая энциклопедия

  • Медь — (Copper) Металл медь, месторождения и добыча меди, получение и применение Информация о металле медь, свойства меди, месторождения и добыча металла, получение и применение меди Содержание — (лат. Cuprum), Cu, химический элемент I группы… …   Энциклопедия инвестора

Книги



Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.