Поперечное скольжение
В материаловедении винтовая поперечное скольжение — это процесс, при котором дислокация перемещается из одной плоскости скольжения в другую под действием локальных напряжений . Это допускает неплоское перемещение винтовых дислокаций. Неплоское движение краевых дислокаций достигается за счет подъема .
Поскольку вектор Бюргерса идеальной винтовой дислокации параллелен линии дислокации, он имеет бесконечное количество возможных плоскостей скольжения (плоскостей, содержащих линию дислокации и вектор Бюргерса), в отличие от краевой или смешанной дислокации, которая имеет единственную плоскость скольжения. . Следовательно, винтовая дислокация может скользить или скользить по любой плоскости, содержащей ее вектор Бюргерса. При поперечном скольжении винтовая дислокация переключается со скольжения по одной плоскости скольжения на скольжение по другой плоскости скольжения, называемой плоскостью поперечного скольжения. Поперечное скольжение движущихся дислокаций можно увидеть с помощью просвечивающей электронной микроскопии . [1]
Механизмы
[ редактировать ]Возможные плоскости поперечного скольжения определяются кристаллической системой . В объемно-центрированных кубических (BCC) металлах винтовая дислокация с b=0,5<111> может скользить по плоскостям {110} или {211}. В металлах с гранецентрированной кубической (ГЦК) винтовые дислокации могут перемещаться из одной плоскости типа {111} в другую. Однако в металлах с ГЦК чистые винтовые дислокации диссоциируют на две смешанные частичные дислокации на плоскости {111}, а расширенная винтовая дислокация может скользить только по плоскости, содержащей две частичные дислокации. [2] Механизм Фриделя-Эскайга и механизм Флейшера были предложены для объяснения поперечного скольжения частичных дислокаций в ГЦК-металлах.
В механизме Фриделя-Эскайга две частичные дислокации сжимаются в точку, образуя идеальную винтовую дислокацию на своей исходной плоскости скольжения, а затем повторно диссоциируют на плоскости поперечного скольжения, создавая две разные частичные дислокации. сдвига В таком случае напряжения могут заставить дислокацию растягиваться и перемещаться на плоскость поперечного скольжения. [3] Атомное моделирование подтвердило механизм Фриделя-Эскейга. [4]
Альтернативно, в механизме Флейшера одна частичная дислокация выбрасывается в плоскость поперечного скольжения, а затем две частичные дислокации сжимаются в плоскости поперечного скольжения, создавая дислокацию ступенчатого стержня. Затем другая частичная дислокация объединяется со стержнеобразной дислокацией так, что обе частичные дислокации оказываются на плоскости поперечного скольжения. Поскольку стержень лестницы и новые частичные дислокации обладают высокой энергией, этот механизм потребует очень высоких напряжений. [2]
Роль в пластичности
[ редактировать ]Поперечное скольжение важно для пластичности , поскольку оно позволяет активизировать дополнительные плоскости скольжения и позволяет винтовым дислокациям обходить препятствия. Винтовые дислокации могут перемещаться вокруг препятствий в своей первичной плоскости скольжения (плоскости с наибольшим разрешенным сдвиговым напряжением). Винтовая дислокация может скользить по другой плоскости скольжения, пока не минует препятствие, а затем может вернуться в основную плоскость скольжения. [2] Винтовые дислокации могут тогда избегать препятствий за счет консервативного движения (без необходимости атомной диффузии), в отличие от краевых дислокаций, которые должны подниматься, чтобы обойти препятствия. Поэтому некоторые методы повышения предела текучести материала, такие как твердорастворное упрочнение, менее эффективны, поскольку за счет поперечного скольжения не блокируют движение винтовых дислокаций. [5]
При высоких скоростях деформации (во время стадии II наклепа ) моделирование дискретной динамики дислокаций (DD) показало, что поперечное скольжение способствует образованию дислокаций и увеличивает скорость дислокаций в зависимости от скорости деформации, что приводит к уменьшению напряжение течения и деформационное упрочнение. [6]
Поперечное скольжение также играет важную роль в динамическом восстановлении (стадия III деформационного упрочнения), способствуя аннигиляции винтовых дислокаций, а затем их перемещению в расположение с более низкой энергией.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Халл, Д.; Бэкон, диджей (2011). Введение в дислокации (5-е изд.). Оксфорд: Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 9780080966724 . OCLC 706802874 .
- ^ Jump up to: а б с Цай, Вэй; Никс, Уильям Д. (15 сентября 2016 г.). Несовершенства кристаллических твердых тел . Кембридж, Великобритания: Общество исследования материалов. ISBN 978-1107123137 . OCLC 927400734 .
- ^ Кайлард, Д.; Мартин, Дж.Л. (1989). «Некоторые аспекты механизмов поперечного скольжения в металлах и сплавах». Журнал де Физический . 50 (18): 2455–2473. CiteSeerX 10.1.1.533.1328 . doi : 10.1051/jphys:0198900500180245500 . ISSN 0302-0738 .
- ^ Расмуссен, Т.; Якобсен, К.В.; Лефферс, Т.; Педерсен, О.Б.; Шринивасан, СГ; Йонссон, Х. (10 ноября 1997 г.). «Атомистическое определение пути поперечного скольжения и энергетики» (PDF) . Письма о физических отзывах . 79 (19): 3676–3679. Бибкод : 1997PhRvL..79.3676R . дои : 10.1103/PhysRevLett.79.3676 . S2CID 34986941 .
- ^ Кортни, Томас Х. (2005). Механическое поведение материалов . Лонг Гроув, Иллинойс: Waveland Press. ISBN 1259027511 . OCLC 929663641 .
- ^ Ван, ZQ; Байерлейн, Эй-Джей; ЛеСар, Р. (1 сентября 2007 г.). «Важность поперечного скольжения при высокоскоростной деформации». Моделирование и симуляция в материаловедении и инженерии . 15 (6): 675–690. Бибкод : 2007MSMSE..15..675W . дои : 10.1088/0965-0393/15/6/006 . ISSN 0965-0393 . S2CID 136757753 .