Исследование процессов формирования фрактографического рельефа и его влияния на залечивание трещин в ряде монокристаллов Дорохова, Наталия Викторовна

Введение к работе

Актуальность темы. Надежность к долговечность конструкционных материалов и изделий из ішх в значительной мера определяется наличием макроскопических дефектов структуры, к числу которых, в первую очередь, следует отнести трещины. Устранение их, по крайней море частичное, позволяет добиться существенного увеличения прочности и поэтому занимает важное место и современной иаториаловедошга» Вопроси яикввдецяи трещин в твердих телах стали рассматриваться уже с середины шестидесятых годов. Однако, до настоящего временя остаются неизучаннн-кп многие аспекти залечивания, в частности, влияние межблочных і'рашщ наклона и кручения на восстановление сплошности разрушенных материалов. Это проблема тесно связана о вонроса-гш формирования к развития фрактографического рельефа в окрестности субгрвкяц, такае вуддавдішися в дополнительном изучения. Интерес к этим исследованиями определяется тем, что суб-грапнцн являются одни» из наиболее частых нарушений периодичности кристаллической р-зизткк, простираются на значительные расстояния, и ситуация с ззлочпванивм вдоль границ будет кардинальным образом влиять на итоговую'прочность материала. Удобпкма модельшак объектами,' позволялаимя осмыслить физические прпнщпш разрушения и залечивания з окрестности субзерея-пнх СОЧЛОНОЮІЙ, являются фторид лития н флюорит. Помимо акспе-римнтпдьпнз: проимуцестп-, даваемых этими кристаллами, опя имеет и вкрокоо практическое применение. К примеру, флворят о редкоземельными добавками попользуется в качестве активной сродн а лазорах, а фторид лития - в различных устройствах ультрафиолетового диапазона. Это предъявляет определеннио требования к их прочпоспші характеристикам.

Цель и задача исследования. Целью настоящей работы является изучение механизмов распрсотраь'аюи и залечивания тресдаа » окрестности субгратящ наклона и кручения в монокряеталличес-ких материалах.

В работе ставились слодущио задачи:

1. Псслодоезяйє особзгагсстоЯ движения трещин через суб-грэняцн наклона п кручеигл.

2. Выяснение причин, пропятствуотпх закрытии трещин в области субгрзниц.

3. Исследование пластической деформации, солрово«^лаей залечивание трещин б кристаллах с субзереншми границами.

4. Изучение влияния отжига на качество восстановления сплошности кристаллов в окрестности разделенных трещиной участков субграницы.

Научная новизна;

1. Обнаружено, что субграгащы наклона являются препятствием залечивании трещин продольного сдвига. В щелочно-галоиднцх кристаллах определено предельное значенко угла разворота смежных блоков, при котором еще возможно полное восстановление сплошности.

2. Установлены предельные утлы рвзорионтировкц субзерец, при которых происходит залечивание трещин в окрестности винтовых субграшщ.

3. На фрактографической поверхности оо'нарунено два типа рельефов, создаваемых ступенями скола. Предложена дислокационная модель, с помощью .которой выявлены условия движения ступенек,

4. Изучены процесец залечивания кристаллов с трещиной в условиях высоких температур. Обиарукек распад полости вдоль еубграниц на группу изолированных пор.

5. Исследованы причины тормояовия трещин в ВЦК. Показано, что этот процесс контролируется формой линии фронта. Из осново псавдодислокациошюй модели рассчитаны упругие напряжения, отвечавшие моменту остановки разрушения.-

6. С помощью метода декорирования кзучеш дофоктн плоскости реанимации. Обнаружены дислокационные потли, убиращиа несоответствие между берегами трещины продольного сдвига,

Прпктичоская uotmocTb работы.

Полученные о работе экспериментальные и расчетные данные свидетельствуют р пришвшизлькой возможности восстановления связей между .берегами трещины в окрестности иересокаешх ею оубграшщ наклона и кручения. Оценены предельные утлы разворота смежных блоков, при которых еае происходит звлечиванио трещин в ЩТК. Эти результаты могут найти непосредственное приме-ноние при разработке методики восстановления сплошности разру-авшшх кристаллических тел. Изучены механизмы формирования фрактографического рельефа, а также определены и исслбдоваш

ПРИЧИНЫ.ТОрМОЖеНШІ ТрбЩИН, ЧТО ПОЗВОЛЯЙ? УЛУЙЗО ОСМЫОЛИТЬ ЇЮКО-

торно аспекта процесса скола. Виводи работа могу? бить тпош,-зеваны для развития теоретических представлений о механизмах разрушения и залечивания твердих тая.

На защиту выносятся¹ слодутаиаположения;

1. Малоугяовно границы наклона, пересзказьшэ трещиной про
дольного КЛЙ ПОИвреЧНОГО СДВИГО, ТОРМОЗЯТ йалеЧЯВПНЙО МОПОКрЯ-

сталлов, создавая повязку меяду поворхкосг'яш разрушения.

2. Рйанж-оции кристаллов с трещиной в окрестности винтовых субгрзіяд ирогоітствуот лзаишісе свденио двух систем стуяз-ной сісола, возникающих на парних фактографических поверхностям при пересечения вершиной трощиш линяй граница,

3. Высокотемпературный, отжиг кристаллов с заяэченнсЯ тре-зпгаоЭ приводит к распаду единой полости'вдоль субгрзяияи па группу пор. Этот процесс обусловлен перераспределением газовой среди, заклпнокной между фактографическими .поверхностям при их смыкагаш.

4. Пронесе формирования речного узора, возникающего при пересечении трещиной скоплеіпія винтовых дислокаций, состоит из двух стадий: а), слияние, ступеней; б), лрямолинейноо независимое движение ступенек. Наблюдаемая закономерность находит объяснение нз основа дислокационной модели вершины трещины.

5. Тормолоіше скола в ЩІК обусловлено характером взаимного расположения соседних ступеней скола. Переход одной из них в раит лидирующей визиваот концентрацию напряжений в плоскостях їкольжания. перед вершинами обеих ступеней. Возрастание уровня напряжений до продела текучести шпщиирует дислокационное скольжение.

6. Метод декорирования позволяет визуализировать дислокационную структуру залеченной трощинч, которая представляет собой петли овальной формы, локкцио в плоскости раскола.

Апробзцдя рчботи. Результаты исследований по теме диссертации докладывались п обсуждались но научгаи.конференциях профессорско-преподавательского состава и семинарах кафедри физики Ростовского-на-Доку института автоматизации технологии машиностроения (1906 - 1994 г.г.), семинарах кафедри шталлово-декі'Л Ростовского-на-Дону института сельскохозяйственного, машиностроения (I9S6 - I9S8 г.г.), научно-техническом семинаре

"Методи повышения.конструктивной прочности металлическая: материалов" (г.Москва, 1988 г.), XII Всесоюзной конференции йэ фн-вико прочности и пластичности металлов к сплавов (г. Куйбышев, 198Э г.), XEII Всесоюзной конференции! по физике прочности и пластичности металлов и сплавов (г.Самара, 1992 г.).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка цитированной литературы, включающего 180 наименований, изложена ка 109 страницах машинописного текста j содержит 2 таблицы н 56 рисунков.