Деформация металлов

только то, что  скольжение происходит в некоторых  определенных направлениях и

обычно по вполне определенным плоскостям, но и то, что  монокристаллы

деформируются при  очень малых напряжениях. Переход  монокристаллов в состояние

текучести начинается для алюминия при 1, а для железа – при 15–25 МПа.

Теоретически же этот переход в обоих случаях  должен происходить при

напряжениях ок. 10 000 МПа. Такое расхождение между  экспериментальными

данными и теоретическими расчетами на протяжении многих лет  оставалось важной

проблемой. В 1934 Тейлор, Полани и Орован предложили объяснение, основанное

на представлении  о дефектах кристаллической структуры. Они высказали

предположение, что  при скольжении сначала происходит смещение в какой-то

точке атомной плоскости, которое затем распространяется по кристаллу. Граница

между сдвинувшейся и несдвинувшейся областями (рис. 4) представляет собой

линейный дефект кристаллической структуры, названный  дислокацией (на рисунке

эта линия уходит в кристалл перпендикулярно плоскости  рисунка). Когда к

кристаллу прикладывается напряжение сдвига, дислокация движется, вызывая

скольжение по плоскости, в которой она находится. После  того как дислокации

образовались, они  очень легко движутся по кристаллу, чем и объясняется

«мягкость» монокристаллов.

    

     Рис. 4. КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ РЕШЕТКА. а –  напряжение сдвига

прилагается в направлении  стрелок; слева образуется дислокация (б), обведенная

кружком, которая  движется вправо (в), после чего снова  восстанавливается

равновесие (г).

В кристаллах металлов обычно имеется множество дислокаций (общая длина

дислокаций в одном  кубическом сантиметре отожженного  металлического кристалла

может составлять более 10 км). Но в 1952 научные сотрудники лабораторий

корпорации «Белл  телефон», испытывая на изгиб очень  тонкие нитевидные

кристаллы («усы») олова, обнаружили, к своему удивлению, что  изгибная

прочность таких  кристаллов близка к теоретическому значению для совершенных

кристаллов. Позднее  были обнаружены чрезвычайно прочные  нитевидные кристаллы

и многих других металлов. Как предполагают, столь высокая  прочность

обусловлена тем, что  в таких кристаллах либо вообще нет  дислокаций, либо

имеется одна, идущая по всей длине кристалла.

     Температурные  эффекты. Влияние повышенных температур  можно объяснить,

исходя из представлений  о дислокациях и зеренной структуре. Многочисленные

дислокации в кристаллах деформационно-упрочненного металла  искажают

кристаллическую решетку  и увеличивают энергию кристалла. Когда же металл

нагревается, атомы  становятся подвижными и перестраиваются  в новые, более

совершенные кристаллы, содержащие меньше дислокаций. С такой  рекристаллизацией

и связано разупрочнение, которое наблюдается при отжиге металлов.

    

ЛИТЕРАТУРА 

1. Бернштейн М.Л., Займовский В.А. Механические  свойства металлов. М., 1979

2. Уайэтт О.Г., Дью-Хьюз  Д. Металлы, керамики, полимеры. М., 1979

3. Павлов П.А. Механические  состояния и прочность материалов. Л., 1980

4. Соболев Н.Д., Богданович  К.П. Механические свойства материалов  и основы

физики прочности. М., 1985

5. Жуковец И.И.  Механические испытания металлов. М., 1986

6. Бобылев А.В.  Механические и технологические  свойства металлов. М., 1987