ahol m-schmid vagy geometriai tényező. A terhelőerő növekedésével a csúszó síkban fellép az un. kritikus csúsztató feszültség τ

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "ahol m-schmid vagy geometriai tényező. A terhelőerő növekedésével a csúszó síkban fellép az un. kritikus csúsztató feszültség τ"

Viktória Veres
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 Egykristály és polikristály képlékeny alakváltozása A Frenkel féle modell, hibátlan anyagot feltételezve, nagyon nagy folyáshatárt eredményez. A rácshibák, különösen a diszlokációk jelenléte miatt a tényleges folyáshatár jóval kisebb. Egykristály képlékeny alakváltozása A fémek alakváltozása úgy megy végbe, hogy a csúszási irányok mentén a csúszó síkok elcsúsznak egymáson. A hengeres egykristály keresztmetszete legyen A, míg a bejelölt csúszó sík felülete A g, n a normál vektort g a csúszási irányba mutató vektort jelöli. Az F húzóerő hatására a csúszó síkban ébredő τ csúsztató feszültség figyelembe véve, hogy a csúszó sík felülete Ag = A/ cosα és a húzóerő síkba eső komponense Fg = Fcos β Fg F cos β cosα τ = = = σ cos β cosα = σm A A g ahol m-schmid vagy geometriai tényező. A terhelőerő növekedésével a csúszó síkban fellép az un. kritikus csúsztató feszültség τ krit, amely ahhoz kell, hogy a képlékeny alakváltozás meginduljon az adott csúszási rendszerben. Alapvető feltevés, hogy tetszőleges csúszási rendszerhez azonos kritikus csúsztatófeszültség tartozik. Csúszási rendszer: csúszó sík és hozzátartozó csúszási irány. Az m Schmidt tényező maximális értéke 0.5. A csúszó síkokon való elcsúszás, rétegesen jelentkezik, ami jól tükröződik a mikroszkópi felvételeken is. 1

Egykristály képlékeny alakváltozása A fémek alakváltozása úgy megy végbe, hogy a csúszási irányok mentén a csúszó síkok elcsúsznak egymáson.

2 Réteges elcsúszás a mikroszkópi felvételen Kristály szerkezet t.k.k Csúszó sík { } Csúszási irány { 112 } { 123 } Csúszási rendszerek száma f.kk { 111 } hex { 0001 } Egyszerű csúszás, ha az F erő helyzete olyan, hogy a kristályban csak egy csúszási rendszeren indul meg az elcsúszás. Pl ha F párhuzamos <321> iránnyal, akkor csak egy csúszási rendszeren van a csúsztató feszültségnek maximuma, és ott indul meg az elcsúszás. F.k.k rendszerben, ha a terhelő erő [ 001 ] iránnyal párhuzamos, akkor a négy { 111 } sík két-két 110 irányában azonos a Schmid tényező értéke és ekkor többszörös, vagy bonyolult csúszás jön létre. 2

3 Többszörös csúszási rendszer Fkk kristályban Egykristály teljes alakváltozási folyamata a feszültség (τ )- alakváltozási (γ ) görbén követhető nyomon. Egykristály képlékeny alakváltozásának jellegzetes szakaszai A görbe I.tartománya az egyszerű csúszás szakasza, amikor egy csúszási rendszeren megy végbe az elcsúszás. A kezdeti csúsztató feszültség τ 0, ami csak kevéssé változik és a görbe meredeksége dτ θ I = dγ kicsi. Az elcsúszás makroszkopikus formában is jól érzékelhető, az egyes rétegek között eléri a mm-es nagyságrendet. Ehhez azonban nagyon sok diszlokációra van szükség. 3

tartománya az egyszerű csúszás szakasza, amikor egy csúszási rendszeren megy végbe az elcsúszás.

4 Minden egyes diszlokáció b vektornyi elmozdulást okoz. 1 mm makroszkopikus elmozduláshoz 1 l 10 cm 8 n = = = b 210 cm számú diszlokáció elmozdulására van szükség. Ez a szám jelentősen több mint amennyi diszlokáció található az alakítási folyamat elején a kristályban. A diszlokáció növekedés egyik lehetséges mechanizmusa az un. Frank Read források működése. A térbeli díszlokáció AB szakasza fekszik csak csúszó síkban, a további részei más síkokra illeszkednek. A csúszó síkban ható feszültség csak ezt a részt mozdítja ki a helyéről. Térbeli diszlokáció Frank-Read forrása Diszlokációs hurok kihajlása 4

Ez a szám jelentősen több mint amennyi diszlokáció található az alakítási folyamat elején a kristályban.

5 Frank -Read forrás működése TEM felvétel Frank-Read forrás Si kristályban való működéséről Ezt követően újabb diszlokációs vonalak keletkeznek és ez a hatás együttesen a csúsztató feszültség növekedését eredményezi. A terhelés közben megváltozik az erő és a kristály kölcsönös irányítottsága és a kristály úgy fordul, hogy előbb utóbb két csúszási rendszerben indul meg az elcsúszás. Az alakváltozás ettől kezdve bonyolulttá válik, a görbe a II. szakaszra vált. Ez a szakasz is közel lineáris keményedéssel jellemezhető dτ G θii = 10θI dγ 300 A létrejövő diszlokációs szerkezet nem egyenletes 5

A terhelés közben megváltozik az erő és a kristály kölcsönös irányítottsága és a kristály úgy fordul, hogy előbb utóbb két csúszási rendszerben

6 A II szakaszon amikor legalább két csúszási rendszeren megy végbe az elcsúszás, a feszültség alakváltozás görbe az I. szakaszhoz képest meredekebbé válik, az alakítási keményedés erőteljesebb lesz A diszlokáció reakciók során egy lehetséges kialakuló diszlokáció a ( 001 ) síkban van, ami az f.. kk rendszerben nem tartozik a csúszó síkok közé, vagyis az új diszlokáció nem mozgásképes. Ahhoz, hogy további elcsúszás is megvalósuljon, másik csúszási rendszerekben indul be az alakváltozás, a F-R forrás, de ehhez többlet feszültségre van szükség. Ez a hatás fejeződik ki a feszültség-alakváltozás görbe iránytangensének növekedésében. A III. szakaszra az a jellemző, hogy a rögzített diszlokációkat megkerülik a mögöttük lévők. Ezt a folyamatot keresztcsúszásnak nevezzük. Egy zárt diszlokációs vonal növekedése figyelhető meg a lent elhelyezkedő ábrán. A diszlokáció, amelynek Burgers vektora párhuzamos az 101 íránnyal, az (111) csúszósíkban mozog. Amint diszlokáció vonala párhuzamos lesz a fenti iránnyal, a diszlokáció keresztcsúszásnak nevezett mozgása kezdődik, mivel ez a rész csavardiszlokációnak fogható fel. A csavardiszlokációnak nincs rögzített csúszósíkja, emiatt egyik síkból a másikba tud lépni. A rögzített diszlokációhoz olyan diszlokáció a érkezik, amelynek Burgers vektora b = 110 2, ez párhuzamos a két sík metszésvonalával, vagyis csavar diszlokációról van szó, amelynek nincs határozott csúszósíkja. Ez a diszlokáció az egyik síkról a másikra lép át., ahol ellentétes előjelű diszlokációval találkozhat. Az alakítás magasabb feszültségszinten de az ellentétes diszlokációk találkozása miatt, kevésbé erőteljes keményedés mellett megy végbe. 101 ( 111) b a. ( 111) b. c. d. ( 111) Keresztcsúszás 6

. kk rendszerben nem tartozik a csúszó síkok közé, vagyis az új diszlokáció nem mozgásképes.

7 Ikerképződés Az elcsúszáson kívül jellegzetes alakváltozási mechanizmus az ikerképződés. Polikristályos test alakváltozása A polikristályos testek sok szemcséből állnak, amelyek különböző orientációval rendelkeznek. Amiatt, hogy a test folytonossága fennmaradjon, szükség van annak feltételezésére, hogy több csúszási rendszer működik minden egyes szemcsében (5). Polikristályos test keményedése mindig intenzívebb, mint az egykristályé. Taylor elmélete szerint a makroszkópikus alakváltozás teljesítménye, kifejezhető az egyes csúszási rendszereken végzett képlékeny teljesítmények összegével. Polikristályos test esetében a jellemző feszültség-alakváltozás görbe felette fut az egykristályénak és az I.szakasz gyakorlatilag nem is létezik. polikristály Feszültség (τ) egykristály III. τ 0 I. II. alakváltozás (γ) Egykristály és polikristály feszültség-alakváltozás görbéi 7

Amiatt, hogy a test folytonossága fennmaradjon, szükség van annak feltételezésére, hogy több csúszási rendszer működik minden egyes szemcsében (5).

Hasonló dokumentumok

Reális kristályok, kristályhibák

Reális kristályok, kristályhibák Gyakorlati fémek szilárdsága kevesebb, mint 1 %-a az ideális modell alapján számítható szilárdságnak Tiszta Si villamos vezetőképességét 10-8 tömegszázalék bór adalékolása