Активизация процессов залечивания трещин несимметричного скола Текст научной статьи по специальности «Физика»

АНАЛИТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СИЛ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МОЗАИЧНО ЗАРЯЖЕННЫХ ПЛОСКОСТЕЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ИХ ОТНОСИТЕЛЬНОГО РАСПОЛОЖЕНИЯ Т.Н. Плужникова, А.В. Чиванов

В щелочногалоидных кристаллах наблюдается самопроизвольное залечивание трещин скола. Залеченный участок выявляется, как правило, в виде строчки дислокаций, что обусловлено несовпадением рельефа соединяемых поверхностей. Несоответствие рельефа связано как с изгибом берегов трещины, так и с их разворотом на некоторый малый угол в плоскости движения трещины.

Методом компьютерного моделирования оценено изменение сил взаимодействия между поверхностями скола в зависимости от их расположения в ионных кристаллах после раскола.

Установлено, что уже при сдвиге плоскостей на малые доли параметра решетки сила притяжения существенно уменьшается. Значение силы максимально при взаимодействии заряженных плоскостей без относительного сдвига и численно равно теоретической прочности на разрыв, что говорит об адекватности данной физической модели.

При развороте плоскостей даже на малый угол порядка 3 минут происходит резкое уменьшение сил взаимодействия между плоскостями. Дальнейшее увеличение угла разворота сопровождается монотонным уменьшением значений

силы на 2 порядка. Отмечено, что при параллельном сдвиге плоскостей относительно друг друга на полпараметра решетки в одном направлении, и при сдвиге одновременно на расстояние полпараметра в двух направлениях с последующим поворотом, наблюдается резкое уменьшение амплитуды силы по сравнению со значениями силы в исходном состоянии.

Увеличение числа ионов во взаимодействующих плоскостях ведет к меньшим флуктуациям значений силы около нуля при развороте плоскостей относительно друг друга. Минимальное значение силы наблюдается при сдвиге на полпараметра в двух взаимно перпендикулярных направлениях. При клинообразном раскрытии трещины наблюдается монотонное уменьшение силы взаимодействия при увеличении угла разворота.

Таким образом установлено, что одной из причин, препятствующих залечиванию трещин, является геометрический фактор - несовпадение мест разрыва, созданных вследствие параллельного смещения и разворота взаимодействующих плоскостей. При этом сила взаимодействия уменьшается на 2-3 порядка.

АКТИВАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ЗАЛЕЧИВАНИЯ ТРЕЩИН НЕСИММЕТРИЧНОГО СКОЛА Т.Н. Плужникова, А.В. Чиванов

Прочностные характеристики материалов определяются наличием дефектов: пор, микротрещин и т. д. Однако на практике требуется не только определить наличие или отсутствие трещины в материале, но и попытаться устранить этот дефект, в частности, залечиванием, предотвратить его дальнейшее развитие.

Цель работы: определить влияние электромагнитного излучения различных длин волн на процессы залечивания трещин в ЩГК после асимметричного скола.

В первой серии экспериментов кристаллы нагревали в печи в интервале температур от 300 до 773 К.

Во второй серии экспериментов кристаллы подвергали воздействию светового излучения с длинами волн (350-^760) нм от вольфрамовых ламп накаливания мощностью 20 и 100 Вт с максимальной энергией излучения в спектре 1,06 и 1,24 эВ соответственно, одновременно нагревающих образцы до температур 325 -г 355 К. Ос-

вещенность поверхности образцов, в зависимости от мощности лампы и светофильтра изменялась от 4 лк до 15 клк. Время воздействия варьировалось от 10 до 1500 часов.

В третьей серии кристаллы подвергали воздействию излучения с длиной волны X = 0,154 нм. Облучение кристаллов рентгеновскими лучами проводили на аппарате ДРОН-2. Время воздействия изменялось от 3 до 60 минут. Облучению подвергали участок предполагаемого залечивания трещины узконаправленным пучком шириной -1 мм.

Установлено, что воздействие электромагнитного излучения вызывает релаксацию механических напряжений в вершине трещин за счет обратимого движения дислокаций и приводит к частичному их залечиванию. Интенсивность залечивания и релаксации напряжений зависит от спектрального состава излучения и его интенсивности. Наибольший эффект наблюдается при воздействии рентгеновского излучения.

Совместное действие электромагнитного из- ния в несколько раз выше, чем действие только

лучения видимого диапазона и нагрева усиливает нагрева,

эффект, причем активационное действие излуче-

ОБ ОБРАЗОВАНИИ МИКРОТРЕЩИН НА ДВОЙНИКОВЫХ ГРАНИЦАХ

В ОЦК И ГЦК МЕТАЛЛАХ С.Н. Плужников

Среди множества предложенных механизмов зарождения микротрещин большой интерес представляют механизмы, основанные: 1) на взаимодействии плоских дислокационных скоплений; 2) при блокировке полос скольжения дефектами кристаллической решетки. Зарождение трещины в подобной ситуации наблюдалось в экспериментах и происходит, как правило, при слиянии головных дислокаций скопления. При деформировании металлов с ОЦК и ГЦК решетками заметную роль играет двойникование, взаимосвязь которого с разрушением обсуждалась неоднократно, однако, до настоящего времени остается неоднозначной.

Цель работы: 1) оценить условия зарождения микротрещин на границах и в вершинах двойников в металлах с ОЦК и ГЦК решетками; 2) выявить основные факторы, влияющие на условия зарождения трещин.

В расчетах по методике, описанной в[1], определяли зависимость энергии парного перегиба от внешнего напряжения, по которым оценивали критические напряжения и соответствующие им

значения критических расстояний между головными дислокациями.

Получены аналитические выражения условий зарождения микротрещин в ступенчатых скоплениях дислокаций, моделирующие границу двойника и двойник. Показано, что при термоактивированном подходе слияние дислокаций в двойнике происходит легче, чем в изолированной границе.

Анализ значений критических расстояний между головными дислокациями, определенных по силовому и термоактивированному механизмам, показал, что для всех рассмотренных металлов характерен термоактивационный механизм зарождения разрушения.

С повышением значения модуля сдвига дтя всех рассмотренных металлов отмечается сближение критических расстояний между головными дислокациями, определяемых по обоим механизмам.

1. Федоров В А., Тялин Ю.И. О зарождении трещин на граішцах двойников в кальците // Кристаллография. 1981. Т. 26. Вып. 4. С. 775-781.

РАЗРУШЕНИЕ МОНОКРИСТАЛЛОВ Ш ПРИ МИКРОИНДЕНТИРОВАНИИ А.Н. Глушков, Л.Г. Карыев

Проведено исследование зависимости степени растрескиваемости qp кристалла от ориентации индентора Виккерса и влияние на нее при с11| <110> {с1 - диагональ отпечатка): концентрации примесей и собственных точечных дефектов в кристалле; дислокационной структуры зоны индентирования; температуры образца. Предю-жен механизм разрушения, обусловленный ориентацией индентора. В экспериментах использовали монокристаллы ЫИ различной степени чистоты. Исследования проводили на микротвердомере ПМТ-3. Нагрузку на индентор изменяли от 1 до 200 г, а температуру образца от 293 до 393 К.

Отмечено, быстро убывает по мере разо-риентащга индентора; при отклонении от указанной ориентации на ~ 12° разрушение практически не наблюдается. Для кристаллов с различной степенью чистоты трещиностойкость в исходных полосах скольжения по <110> в 5+9 раз выше трещиностойкости свободных от дислокаций участков. Степень растрескиваемости в полосах искусственно введенных в кристалл и затем состаренных также меньше, чем свободных от дислокаций участков. В большинстве случаев край полосы более трещиностоек, чем ее середина.

Монотонное убывание цр при росте температуры объясняется тем, в процесс пластического