книги / Синергетика и усталостное разрушение металлов

Рис. 6. Завнамость интегрального сдвига по границам их индивидуальных зерен 1 —РЬ+ 0,03%Те,2- РЬ+ 1,0%Sn

Рис. 7.Зависимость среднего сдвига по границам зеренотчисла циклов 1—РЬ+ 0,03%Те,2—РЬ,5 —РЬ+ 1,0%Sn

ренного интерференционным методом, а также его интегральной величины. Видно, что сдвиг по ГЗ при усталости развивается практически с самого начала нагружения. Влияние легирования на величину ЗГС и циклическую долговечность находится в обратной зависимости: Те, подавляющий ЗГС

в свинце, приводит к значительному повышению его долговечности, а Sn,облегчающий ЗГС,понижает число циклов до разрушения.

Естественно, что ЗГС приводит к сильной концентрации напряжений в стыкахзерен инаизгибах ГЗ,квозникновению областей стесненной дефор­ мации, развитию ряда аккомодационных процессов поворотного типа. Наиболее важными из них являются фрагментация, миграция границ, экструзия и интрузия.Рассмотрим каждый из этихпроцессов.

Зоны стесненной деформации и аккомодационные процессы при движе­ нии зерен как целого. Взонах стесненной деформации (ЗСД) накаплива­

ются большие степени деформации, возникают сильно возбужденные состояния [3] и, как следствие, необычные механизмы деформации, свя­ занные в основном с появлением квазивязкого характера течения и фраг­

ментации. Типичным проявлением такого течения является выдавливание материала в приграничных областях, особенно вблизи стыков зерен (рис. 8). Интерференционная картина рис. 8,6 свидетельствует о весьма грубом рельефе материала в ЗСД. Изогнутая форма выдавленных полос свидетельствует о значительных эффектах поворота зерен как целого в данныхусловиях знакопеременного нагружения.

Убедительной иллюстрацией поворота зерен как целого является также картина разрушения приграничной зоны на рис. 9. Вовлеченное в поворот активное зерно с преимущественным одиночным скольжением создает

приграничную аккомодационную зону с локализацией больших дефор­ маций.

122

циклирования и одинаково зависят от типа легирования. Так, в сплаве РЬ + 1,0%Sn,отличающемся минимальной долговечностьюи максимальным ЗГС, после сравнительно небольшого числа циклов наблюдается разбиение целых зерен на фрагменты, которое сопровождается быстрым разрушением по границам зерен и фрагментов (см. рис. 10,а). Всплаве РЬ + 0,03%Те, имеющем наименьшую степень ЗГС и наибольшуюдолговечность,фрагмен­ тация также имеет место, но степень ее значительно меньш.Она протекает лишь в приграничных областях и не сопровождается разрушением по границам фрагментов (см.рис. 10,6).

Хорошее соответствие степени фрагментации и ЗГС подтверждает пред­ сказание теории структурных уровней деформации о том,что пластическое течение с самого начала является суперпозицией трансляционных и пово­ ротных мод деформации, протекающих на разных структурных уровнях. Фрагментация является аккомодационной деформацией поворотного типа

по отношению к трансляционному скольжениюпо ГЗ.

Как следствие, с учетом в сечении образца слабодеформированных зерен наблюдаются большие эффекты экструзии—интрузии (ЭИ) в приграничных зонах активных зерен и в полосах усталости, т.е.в областях сильнойлока­ лизации деформации (рис. 12,а-в). Подробное изучение структуры зон ЭИ,проведенное методом растровой электронной микроскопии, показало, что материал в них расслаивается на ламели, которые соскальзывают друг относительно друга. Аномально высокая дефектность этих областей и характер их структуры позволяют наряду с известными предложить гипотезу о механизме ЭИ, основанную на представлении о сильно возбуж­ денных состояних в кристаллах [3,11].

Всоответствии с [11] кристалл в случае сильных искажений решетки может перейти в двухфазное состояние. Внем возникают области с ано­ мально высокой концентрацией дефектов структуры —атом-вакансионные состояния, которые чередуются с областями малоискаженной кристалли­ ческой фазы. Наличие этих состояний обусловливает вязкое течение, рас­ слоение кристалла и т.п. Отом, что материал в областях,охваченных экст­ рузией, находится в сильно возбужденном состоянии, свидетельствует рис. 12,в.

На рис. 13 представлена часто наблюдаемая в стыках нескольких зерен тонкая структура зон стесненной деформации, которая обычно классифи­ цируется в литературе как миграция границ зерен [22]. Общие черты этой

127