Введение к работе
Актуальность темы. Одним из видов деформации
поликриоталлических материалов при повышенных температурах является сдвиг соседних зерен по смежным границам - зернограничное проскальзывание (ЗГП). В наибольшей степени ЗГП проявляется при сверхпластическом течении, где вклад ЗГП » оС^»; литпп"-ц;а поликристалла можит г>!!ть достаточно большим и достигать порядка ~ 50 % . Относительно большое количество исследований особенностей и механизмов ЗГП было проведено с использованием модельных объектов хорошо аттестованных бикристаллов. Однако в обычных поликристаллах границы зерен образуют пространственную сетчатую структуру. В такой структуре поверхности раздела содержат не только плоскости границ зерен, но также линии тройных стыков, которые являются пересечением трех плоскостей границ. Поэтому развитие ЗГП в поликристаллах обычно сопровождается аккомодацией пластической несовместности в тройных стыках и связано с условием сохранения сплошности материала. В области тройных стыков зерен неоднократно наблюдали образование складки (зоны локализованной деформации в виде сгущения линий скольжения). Вместе с тем, условия и факторы определяющие развитие ЗГП и аккомодации в области тройного стыка зерен в настоящее время остаются малоизученными. Удобными модельными объектами для исследований такого рода, выявления и оценки роли тройного стыка зерен в деформационном поведении поликристалла являются двумерные хорошо аттестованные трикристаллы. Исследования эффекта тройного, стыка зерен в развитии ЗГП, использующие трикристаллы представлены в литературе весьма слабо.
Вышеуказанными обстоятельствами и определяется актуальность
3 '
настоящей диссертационной работы. Работа посвящена дальнейшему рассмотрению особенностей развития ЗГП и аккомодации при наличии тройного стыка э'ерен, изучению влияния внешних и внутренних факторов; таких как нагрузка и температура деформации, ориентация оси нагружения, морфология тройного стыка и наличие "поры" в тройном стыке зерен, на ЗГП и аккомодацию в трикристаллах, а также анализу их взаимосвязи.
Ш=5Ь_Е2боты ~ изучение особенностей проскальзывания при наличии тройного стыка зерен.
В работе были поставлены следующие задачи:
1. Экспериментальное исследование ЗГП и аккомодации в
трикристаллах с разной конфигурацией тройного стыка зерен.
2. Изучение влияния внешних факторов (нагрузки, температуры и
ориентации оси нагружения) на ЗГП и развитие аккомодации в
трикристаллах. »
3. Исследование влияния внутренних факторов, в частности,
"поры" в тройном стыке зерен на развитие ЗГП и аккомодации в трикристалле.
4. Проведение анализа взаимосвязи ЗГП и аккомодации в тройных
стыках зерен.
Нахадіая_новизна. В результате проведенных исследований получены следующие новые результаты:
Впервые проведено систематическое сравнительное исследование закономерностей развития проскальзывания" и аккомодации при высокотемпературной деформации трикристаллов алюминия с большеугловыми границами зерен, образующими тройные стыки разной морфологии. За счет приготовления образцов с разным типом стыка (трикристаллов) и без стыка ("бамбуковых" трикристаллов и бикристаллов), а также трикристаллов с "порой" в тройном стыке
' . 4
зерен установлены основные различия и общность развития ЗГП и аккомодации в образцах разного вида.
Показано, что для всех исследуемых типов трикристаллов существует двухстадийная зависимость величины проскальзывания от времени деформации. Начальная стадия характеризуется высокой скоростью проскальзывания и сопровождается основной (первичной) аккомодацией, определяемой геометрией стыкя Последующий "»"»--; ., «л,;"*::-і«ііі:я «"г*;;;:їіі с меньшей скоростью проскальзывания сопровождается развитием дополнительных (вторичных) аккомодационных процессов в виде множественного скольжения в зернах и миграции границ, Исходя из этого, разработана методика последовательного построения невязок смещений в тройном стыке.
Предложена классификация деформационного поведения тройных стыков, основанная на представлении об "активной" границы (где фактор Шмидта наибольший) и учете взаимной ориентации границ стыка и оси нагружения. На основе этой классификации рассмотрена взаимосвязь проскальзывания с направлением развития аккомодации в исследуемых трикристаллах.
Обнаружен и объяснен эффект подавления ЗГП тройным стыком в зависимости от нагрузки и температуры испытания, а также от морфологии тройного стыка. Показано, что степень подавления ЗГП стыком обусловлена условиями аккомодации. Установлено отсутствие подавления ЗГП на начальной стадии деформации при наличии "поры" в тройном стыке зерен,
П2ктическая_значимость. Полученные результаты о деформационных свойствах тройных стыков позволяют углубить наши знания в области теории прочности и пластичности поликристаллов. Эти результаты могут быть использованы для развития теории сверхпластического течения поликристаллических материалов.
На; защиту выносятся следующие результаты и положения: ,
1. Классификация типов деформационного поведения тройных
стыков основанная на представлении об "активной" границы (где
фактор Шмидта наибольший) и учете взаимной ориентации границ стыка
и оси_ растяжения.
2. Результаты исследования двухстадийного характера развития
проскальзывания в трикристаллах при высокотемпературной ползучести
и его связи с характером аккомодации (первичной) и вторичной.
3 .^Закономерности развития проскальзывания и аккомодации, их взаимосвязи при варьировании внешних и внутренних факторов, таких как нагрузка и температура деформациии, ориентация оси кагружения, морфология тройного стыка, наличие "поры" ' в стыке зерен.
4. Методика последовательного построения невязок смещений в
тройном стыке, позволившая проанализировать взаимосвязь
прос сальзывания с направлением и характером аккомодации в трикристалле.
Апр.обауия_2аботы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на: IV Всесоюзном семинаре по структуре дислокаций и механическим свойствам металлов и сплавов (Свердловск, 1987); 'II Всесоюзной конференции по структуре и электронным свойствам границ зерен в металлах и полупроводниках (Воронеж, 1987); Всесоюзном семинаре по поверхностям раздела, структурным дефектам и свойствам металлов и сплавов (Череповец, 1988); Всесоюзном семинаре по границам раздела в материалах электронной техники (Черноголовка, 1989); XII Всесоюзной конференции, по физике прочности и пластичности металлов и сплавов (Куйбышев, 1989); XIV Сессии семинара по междислокационным взаимодействиям и кинетики пластической деформации (Калуга, 1990); XII Европейской исследовательской конференции по физическому металловедению:
границам зерен, границам раздела и механическим свойствам (Прахатица, 1991); XIII Международной конференции по физике прочности и пластичности металлов и сплавов {Самара, 1992); I Российско-Французском семинаре по структуре и свойствам границ зерен (С.-Петербург, 1993); Международной конференции по сверхпластичности в перспективных материалах (Москва, 1994).
ПУ.2ликации. Материал диссевтачи~"-—Г. uonow ст^тс* ч '_ п„л.-^'„щийх,