Об условии зарождения микротрещин в вершинах двойниковых границ Текст научной статьи по специальности «Физика»

АНАЛИТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЗАРОЖДЕНИЯ МИКРОТРЕЩИН В ВЕРШИНАХ И НА ГРАНИЦАХ ДВОЙНИКОВ В ОЦК И ГЦК МЕТАЛЛАХ © В.А Куранова, С Н. Плужников, В.А. Федоров, Ю.И. Тялнн

Несмотря на то, что двойникованию ОЦК и ГЦК металлов посвящено достаточно много работ, вопрос о механизмах зарождения микротрещип в вершинах двойников и на их границах в количественном отношении исследован не полно.

При изучении поведения двойника под нагрузкой обычно ограничиваются рассмотре!шем модели плоского скопления дислокаций [1, 2]. Такое упрощение приводит к завышенным значениям напряжений зарождения разрушения.

В настоящей работе на основе учета реальной структуры скопления дислокаций в двойниковых границах рассмотрены условия зарождения микротрещин в вершинах заторможенных двойников в ряде ОЦК (№>, V, \У, Та, а-Ре, Мо) и ГЦК (уРе, А1, Си, РЬ, Аё, №) металлов.

Границу двойника и двойник моделировали ступенчатыми скоплениями прямолинейных отрезков двойникующих дислокаций. Каждая из дислокаций в границе смещена относительно соседней на расстояние, равное межгшоскостному //. В двойнике дислокации располагали в границах симметрично относительно оси X, т. е. значения координат дг, для /-х дислокаций верхней и нижней границ двойника совпадали, а координаты у, были равными по абсолютной величине, но противоположными по знаку. Головная дислокация считалась застопоренной в точке с координатами х = у = 0, а остальные дислокации скопления поджимались к ней внешним напряжением т. На практике такой клиновидный двойник можно реализовать в полубеско-нечной пластине конечной толщины.

Рассматривали силовой [3] и термоактивированный [4] критерии зарождения разрушения в вершине заторможенного дислокационного скопления. Показано, что слияние головных дислокаций по термоактивированному механизм)' происходит при меньших по величине внешних напряжениях. Значение критических напряжений зарождения разрушения зависит от числа дислокаций в скоплениях. Установлено, что расстояние между головными дислокациями как функция от внешнего напряжения хорошо аппроксимируется гиперболической зависимостью. Из результатов моделирования следует, что слияние дислокаций в двойнике происходит при меньших напряжениях, чем в изолированной границе. С повышением значения модуля сдвига для всех рассмотренных металлов отмечается сближение критических расстояний между головными дислокациями, определяемыми по обоим механизмам. Роль термических флуктуаций наиболее заметна в металлах с малыми значениями модуля сдвига, для которых величина критического расстояш1я между головными дислокациями может составлять с/кр = (7—20)Ь.

ЛИТЕРАТУРА

1. Коссвич А. М Дислокации в теории упругости. Киев: Наук, думка. 1978.220 с.

2. Косевич А. М., Бойко В. С. Дислокационная теория упругого двоП-никования кристаллов // Успехи физ. наук. 1971. Т. 104. Ха. 2. С. 201-254.

3. StrohA.N. A theory of fracture of metals // Advcnces phys. 1957. V. 6. №24. P 418-428

4 Владимиров B.It. Физическая природа разрушения металлов. М. Металлургия, 1984. 275 с.

ОБ УСЛОВИИ ЗАРОЖДЕНИЯ МИКРОТРЕЩИН В ВЕРШИНАХ ДВОЙНИКОВЫХ ГРАНИЦ © В.А Куранова, С.Н. Плужников, Ю.И. Тилин, В.А Федоров

В [1,2] было показано, что учет реальной структуры дислокационных скоплений может существенно изменить условия зарождения в них микротрещин. С этой точки зрения особый интерес представляют двойники и двойниковые границы, в которых каждая из двойникующих дислокаций движется в своей плоскости скольжения. Дефекты такого рода моделируются обычно ступенчатыми скоплениями дислокаций [3, 4]. При моделировании двойника дислокации располагают попарно и симметрично относительно плоскости двой-никования, проходящей через вершину двойника. В общем случае границы двойника не обязательно должны содержать равное число дислокаций, т. е. двойниковые границы могут отличаться различной степенью некогерентности.

Цель работы: исследовать влияние распределения дислокаций в границах заторможенного двойника на зарождение микротрещин в его вершине.

В качестве модельного материала был выбран кальцит. Границу двойника моделировали одиночным ступенчатым скоплением двойникующих дислокаций, каждая из которых смещена относительно соседней на расстояние, равное межгшоскостному. Двойник представляли двойным ступенчатым скоплением двойникующих дислокаций. Головная дислокация считалась неподвижной в точке с координатами (0; 0) и принадлежала одновременно верхней и нижней границам. Скопление дислокаций поджималось к головной внешним напряжением т.

Уравнения равновесия дислокаций решали численно методом последовательных приближений [5]. Рассматривали скопления с различным суммарным числом дислокаций, а также различным соотношением чисел дислокаций в верхней и нижней границах двойников. Анализировалось образование микротрещин в результате слияния головных дислокаций по силовому [6] и термоактивированному [7] механизмам Рассчитаны равновесные конфигурации одиночной двойниковой границы и двойника. Установлено, что условие образования микротрещины в вершине двойника существенно зависит от соотношения числа дислокаций в его границах. В пределе оно совпадает с условием зарождения трещины в вершине изолированной двойниковой границы с таким же суммарным числом дислокаций. Показано, что тер-

моактивированному зарождению микротрещины соответствуют меньшие значения критических напряжений.

ЛИТЕРАТУРА

1. Рыбин В.Н., Ханнанов 111.К. // ФТТ. 1969. Т. 11. № 4. С. 1048.

2. Владимиров В.И.. Ханнанов Ш-Х. II ФММ. 1971 Т. 31. № 4. С. 838.

3. Федоров В.А., Тялин Ю.И. //Кристаллография. 1981. Т. 26. № 4. С. 775.

4. Федоров В.А., Финкель ВМ., Плотников В.П., Тялин Ю.И.» Кура-нова В.А. //Кристаллография. 1988. Т. 33. № 5. С. 1244

5. Ортега Док., Рсйнболдт В. Итерационные методы решения нелинейных систем уравнений со многими неизвестными. М.: Мир. 1975.

6. БігоИ А.Ы. И АсК^епсев рНуз. 1957 Т. 6. № 24. С. 418

7. Владимиров В.И. Физическая природа разрушения металлов. М.: Металлургия. 1984. 280 с.

СТИМУЛИРОВАНИЕ ЗАЛЕЧИВАНИЯ МИКРОТРЕЩИН В ИОННЫХ КРИСТАЛЛАХ ВОЗДЕЙСТВИЕМ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ © Т.Н. Плужникова, Ю.И. Тялин, А.В. Чнванов, В.М. Поликарпов, В.А. Федоров, В.Ф. Попов

Эксплуатация материалов в современных конструкциях и деталях, происходящая зачастую в экстремальных условиях, предъявляет высокие требоваши к их прочностным характеристика,м. Установлено, что процесс разрушения, как правило, возникает на несовершенствах кристаллической структуры и начинается с микротрещин. Одним из методов повышения прочности кристаллов является залечивание трещин.

Цель работы: определить влияние электромагнитного излучения рентгеновского диапазона длин волн на процессы залечивания трещин в ЩГК после асимметричного скола при малых временах облучения.

Для облучения монокристаллов рентгеновскими лучами была использована установка ДРОН-2,0 (А. = = 1,54 А) и ДРОН-0,5 (А. = 1,93 А). Время облучения кристаллов варьировалось от 1 до 11 минут.

Экспериментально установлено, что воздействие электромагнитного излучения рентгеновского диапазона вызывает релаксацию механических напряжений в вершине трещин за счет обратимого движения дислокаций и приводит к их частичному залечиванию. При малом времени воздействия на кристаллы рентгеновского излучения происходят заметные изменения дис-

локационной структуры у вершин трещин. С увеличением времени облучения число дислокаций в области вершины трещины экспоненциально уменьшается. Наиболее существенные изменения дислокациошюй структуры происходят в первые моменты воздействия.

Отмечено, что при увеличении времени воздействии рентгеновского излучения длина залеченного участка заметно увеличивается, зависимость носит линейный характер. Методом двойного травления было установлено, что в кристаллах при воздействии ренгге-новского излучения наблюдается движение дислокаций в область вершины трещины.

Определено, что интенсивность залечивания и релаксация напряжений зависят от длины волны ретте-новского излучения. При уменьшении длины волны эффект увеличивается.

Воздействие рентгеновского излучения способствует релаксации механических напряжений и приводит, соответственно, к изменению плотности дислокаций у вершины трещины. По-видимому, при нагреве и при рентгеновском излучении активизируется один и таг же механизм, вероятность срабатывания которого тем больше, чем меньше длина электромагнитного излучения.

ВЛИЯНИЕ МАЛЫХ ДОЗ ОБЛУЧЕНИЯ И СЛАБЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ФУЛЛЕРИТА С6« © А.А Дмитриевский, И.А Пушнин

Ранее было установлено, что магнитное поле влияет на механические свойства фуллерита при индукции поля В > 10 Тл, при этом кристалл разупрочнялся, а эффект достигал величины в 10 % при В = 24 Тл. В последние годы возрос интерес к эффектам воздействия малых доз радиации, магнитных и химических факторов на различные материалы. В ходе эксперимен-

тов по выявлению роли предварительного облучения на микротвердость фуллеритов было выявлено, что предварительная обработка фуллерита в источнике бета и гамма излучения с интенсивностью 1 = 1 мкР/с также изменяет микротвердость. Были проведены серии экспериментов по выявлению влияния поочередного действия магнитного поля с В = 14 Тл и облуче-