При скорости растяжения ε = 15% мин -1 и начальной ориентировке плоскости скольжения (0001) относительно оси растяжения примерно 450 наблюдается следующая картина. При комнатной температуре покрытые ртутью образцы хрупко раскалываются по плоскости спайности. Повышение температуры до 1600С приводит к полному восстановлению механических свойств цинка: монокристаллы растягиваются до конечной деформации 500-600% и разрываются с образованием характерной шейки. Вблизи температуры перехода от хрупкого разрушения к пластичному происходит резкое увеличение конечных удлинений.
Аналогичные результаты наблюдаются при уменьшении скорости растяжения: ε≈0,1 % мин -1 монокристаллы цинка уже при комнатной температуре растягиваются до больших удлинений и рвутся с образованием шейки, несмотря на присутствие ртутной пленки на их поверхности.
Влияние температуры и скорости деформаций можно объяснить с помощью дислокационных представлений о механизме хрупкого разрушения твердых тел. Образованию зародышевых трещин предшествует накопление дислокаций перед каким-либо препятствием, задерживающим их движение. Зародышевая трещина возникает тогда, когда число дислокаций в скоплении достигает некоторого критического значения, зависящего от модуля упругости и поверхностной энергии деформируемого твердого тела. Число дислокаций в скоплении зависит от соотношения скоростей двух процессов. Один из них – поступление новых дислокаций в скопление. Число дислокаций, которое генерирует источник дислокаций в единицу времени, примерно пропорционален скорости деформации ε. Второй процесс – уход дислокаций из скопления путем преодоления ими потенциального барьера U, созданного препятствием. Как и для любого термически активируемого процесса, скорость ухода дислокаций экспоненциально зависит от температуры, т.е. она пропорциональна множителю e –U/kt. Поэтому при повышении температуры скорость ухода дислокаций растет. В итоге может наступить такой момент, когда при данной скорости поступления новых дислокаций (т.е. при данной скорости деформации) число дислокаций в скоплении остается ниже критического уровня, и хрупкость не может проявиться.
3. Структура твердого металла. На возможность возникновения хрупкости в присутствии жидких металлов большое влияние оказывает структура твердого металла.
В присутствии жидкого металла качественно меняется характер разрушения данного твердого металла: вместо пластичного он становится хрупким. Чем меньше пластичность исходного материала, тем легче осуществить переход от пластичного разрушения к хрупкому под влиянием соответствующего расплава.
Поэтому все факторы, вызывающие уменьшение пластичности (наклеп, старение, радиационное воздействие, надрезы и т.п.), обычно одновременно способствуют возникновению хрупкости в присутствии жидких металлов.
Аналогично объясняется и влияние типа кристаллической решетки и характера поперечного скольжения. Именно, чем меньше число возможных систем скольжения в кристаллической решетки, тем сильнее действие расплава. Легирование металлов с г.ц.к. решеткой примесями, образующими твердый раствор, затрудняет поперечное скольжение. Поэтому с увеличением содержания легирующего элемента хрупкость в присутствии жидких металлов обычно проявляется более резко. Такая картина наблюдается, например, при легировании меди цинком и алюминием.
Подобная закономерность обнаруживается и на многих сплавах с о.ц.к. решеткой. При легировании таких металлов число активных систем скольжения уменьшается, в результате поперечное скольжение затрудняется, и эти сплавы в присутствии жидких металлов становятся более хрупкими.
2.4. Защита от адсорбционного понижения прочности.
Независимо от форм проявления адсорбционного влияния среды, основные меры борьбы с преждевременным разрушением конструкций и деталей приборов и механизмов состоят либо в обеспечении условий, препятствующих контакту активного вещества с материалом, либо в создании такого напряженного состояния, при котором действие активной среды не сказывается. В соответствии с характером влияния среды, интенсивностью и локализацией напряжений, временем контакта, условиями эксплуатации и т.д. в каждом конкретном случае могут быть выработаны соответствующие методы устранения или ослабления разрушающего действия поверхностно-активных сред.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.