Сила упругости
<<  Сила упругости Деформация растяжения  >>
Пластическая деформация
Пластическая деформация
Пластичность – очень важное свойство материалов
Пластичность – очень важное свойство материалов
Механизмы пластической деформации
Механизмы пластической деформации
Пластическая деформация
Пластическая деформация
Системы скольжения
Системы скольжения
Полосы скольжения
Полосы скольжения
Закон Шмида
Закон Шмида
Закон Шмида 2
Закон Шмида 2
Зависимость
Зависимость
Определение tт (модель Я.И.Френкеля)
Определение tт (модель Я.И.Френкеля)
?
?
Если принять a
Если принять a
Уточненные расчеты дают следующее выражение для скалывающего
Уточненные расчеты дают следующее выражение для скалывающего
Элементы теории дислокаций Несоответствие реального поведения
Элементы теории дислокаций Несоответствие реального поведения
Если надрезать монокристалл по плоскости N до линии AB и приложить к
Если надрезать монокристалл по плоскости N до линии AB и приложить к
Краевая дислокация AB t
Краевая дислокация AB t
Другое представление краевой дислокации Если взять кристалл, разрезать
Другое представление краевой дислокации Если взять кристалл, разрезать
Пластическая деформация
Пластическая деформация
Винтовая дислокация AB II t, смешанная дислокация BC^t =0-90
Винтовая дислокация AB II t, смешанная дислокация BC^t =0-90
Вектор Бюргерса краевой дислокации
Вектор Бюргерса краевой дислокации
Вектор Бюргерса винтовой дислокации
Вектор Бюргерса винтовой дислокации
Вектор Бюргерса в различных решетках
Вектор Бюргерса в различных решетках
Скольжение по модели Френкеля требует очень большого скалывающего
Скольжение по модели Френкеля требует очень большого скалывающего
Движение краевой дислокации
Движение краевой дислокации
2. Переползание
2. Переползание
Движение винтовой дислокации
Движение винтовой дислокации
Энергия дислокации
Энергия дислокации
В бесконечно большом монокристалле Eд
В бесконечно большом монокристалле Eд
Энергия движущейся дислокации
Энергия движущейся дислокации
Термодинамика дислокаций
Термодинамика дислокаций
Сила, действующая на дислокацию
Сила, действующая на дислокацию
Выгибание дислокации
Выгибание дислокации
Образование дислокаций
Образование дислокаций
2. Границы субзерен представляют собой стенки дислокаций, образованных
2. Границы субзерен представляют собой стенки дислокаций, образованных
3. Дислокации несоответствия (эпитаксиальные дислокации)
3. Дислокации несоответствия (эпитаксиальные дислокации)
4. Образование кольцевой дислокации вследствие объединения вакансий в
4. Образование кольцевой дислокации вследствие объединения вакансий в
5. Размножение дислокаций в процессе пластической деформации
5. Размножение дислокаций в процессе пластической деформации
Расчет источника Франка-Рида Чтобы АВ выгнуть в дугу, необходимо
Расчет источника Франка-Рида Чтобы АВ выгнуть в дугу, необходимо
Например, для чистого Fe можно принять G=80000 МПа, b=0,2 нм, l=1 мкм
Например, для чистого Fe можно принять G=80000 МПа, b=0,2 нм, l=1 мкм
Взаимодействие дислокаций Напряжение вокруг винтовой дислокации
Взаимодействие дислокаций Напряжение вокруг винтовой дислокации

Презентация: «Пластическая деформация». Автор: Sergey. Файл: «Пластическая деформация.ppt». Размер zip-архива: 1485 КБ.

Пластическая деформация

содержание презентации «Пластическая деформация.ppt»
СлайдТекст
1 Пластическая деформация

Пластическая деформация

Деформация материала, остающаяся после снятия напряжений, если не произошло разрушение. Но не всякая остаточная деформация – пластическая. Следует различать остаточную деформацию чисто пластическую упруго- пластическую пластическую с разрушением.

2 Пластичность – очень важное свойство материалов

Пластичность – очень важное свойство материалов

Количественно оценивается по величине деформации ?, e при увеличении напряжений до момента разрушения образца. Материалы, разрушающиеся после малых пластических деформаций – хрупкие. При этом напряжение может быть большим, т.е. материал прочен, но хрупок. Т.о., прочность и хрупкость совершенно разные свойства материала. От конструкционных материалов при эксплуатации требуется сочетание прочности и пластичности вследствие неизбежных динамических нагрузок. Также пластичность необходима в процессе обработки материалов (прокатка, ковка, штамповка, резание). Хрупкие материалы данными технологиями не обрабатываются

3 Механизмы пластической деформации

Механизмы пластической деформации

Диффузионный. Условия: высокая температура, длительность нагружения. Бездиффузионный. 2 основных варианта: 1) скольжение (трансляция), 2) двойникование

4 Пластическая деформация
5 Системы скольжения

Системы скольжения

Скольжение в кристаллах происходит по наиболее плотноупакованным плоскостям в наиболее плотноупакованных направлениях. Плоскость с направлениями образует систему скольжения.

6 Полосы скольжения

Полосы скольжения

7 Закон Шмида

Закон Шмида

Пусть F’= F/cos f и x - система скольжения монокристалла, Pt= Pcos a – касательная составляющая силы. Тогда приведенное к данной системе скольжения напряжение t=(P/F) cos a cos f = ? cos a cos f «Скольжение в данной системе начинается, когда касательное напряжение, приведенное к этой системе, достигнет критического значения»

8 Закон Шмида 2

Закон Шмида 2

Если ? = ?т, то tт = ?т cos a cos f - приведенное критическое напряжение сдвига (скалывающее напряжение). cos a cos f - фактор Шмида, учитывает ориентировку системы скольжения. Имеет максимальное значение 0,5 при a = f = 45°. Для монокристаллов ?т изменяется в зависимости от ориентировки системы скольжения, а tт - константа, являющаяся фундаментальной характеристикой механических свойств материала.

9 Зависимость

Зависимость

т = f (cos a cos f) для монокристалла Mg (tт = const)

?Т = tт /(cos ? cos ?) - гипербола

? Т

cos ? cos ?

10 Определение tт (модель Я.И.Френкеля)

Определение tт (модель Я.И.Френкеля)

1)

11 ?

?

2)

Для малых смещений

С другой стороны, в соответствии с законом Гука, найдем коэффициент k

x

?

a

Подставляя k в 1) найдем ?

? ? max при x ? b/4. Тогда

12 Если принять a

Если принять a

b, то теоретическая прочность материала будет определяться формулой

Например, для Cu G ? 46000 МПа и ?т ? G/6 ? 7600 МПа. Экспериментально установлено для Cu при 20?С ?т ? 1 МПа, т.е. разница в 7600 раз. То же самое установлено и для других металлов. Т.е. модель Френкеля не подтверждается экспериментально

13 Уточненные расчеты дают следующее выражение для скалывающего

Уточненные расчеты дают следующее выражение для скалывающего

напряжения:

Имея для Cu G ? 46000 МПа и Fe G ? 80000 МПа, получим ?т ? G/20 ? 2300 МПа для Fe и 4000 МПа для Fе. Эксперимент дает для Cu при 20?С ?т ? 1 МПа и для Fe ? 15 МПа. Т.о., теоретическое сопротивление сдвигу в сотни и тысячи раз меньше, чем экспериментальное.

14 Элементы теории дислокаций Несоответствие реального поведения

Элементы теории дислокаций Несоответствие реального поведения

кристаллов при механическом нагружении модели Френкеля означает, что существуют факторы, значительно облегчающие процесс пластической деформации и уменьшающие критическое напряжение сдвига ?т. В 1934 г. Полани, Орован и Тейлор предположили, что такое несоответствие объясняется наличием в металлах особых дефектов - дислокаций

15 Если надрезать монокристалл по плоскости N до линии AB и приложить к

Если надрезать монокристалл по плоскости N до линии AB и приложить к

его верхней части напряжение ?, то она сдвинется относительно нижней с образованием около AB полуплоскости. Говорят – образуется экстраплоскость с краем AB. Край экстраплоскости – краевая дислокация AB – линейный дефект кристаллического строения. Макроскопически дислокация – это граница, отделяющая часть кристалла, в которой произошел сдвиг, от части в которой сдвиг не произошел.

16 Краевая дислокация AB t

Краевая дислокация AB t

17 Другое представление краевой дислокации Если взять кристалл, разрезать

Другое представление краевой дислокации Если взять кристалл, разрезать

вставить в него часть атомной плоскости (либо, наоборот, убрать) и снова соединить, получится дислокация.

18 Пластическая деформация
19 Винтовая дислокация AB II t, смешанная дислокация BC^t =0-90

Винтовая дислокация AB II t, смешанная дислокация BC^t =0-90

20 Вектор Бюргерса краевой дислокации

Вектор Бюргерса краевой дислокации

B перпендикулярен линии дислокации

21 Вектор Бюргерса винтовой дислокации

Вектор Бюргерса винтовой дислокации

22 Вектор Бюргерса в различных решетках

Вектор Бюргерса в различных решетках

В общем случае

Для примитивной решетки

Оцк

Гцк

Гпу

23 Скольжение по модели Френкеля требует очень большого скалывающего

Скольжение по модели Френкеля требует очень большого скалывающего

напряжения tт=G/2p, потому что для сдвига в плоскости скольжения необходимо разорвать одновременно очень большое количество межатомных связей

24 Движение краевой дислокации

Движение краевой дислокации

1. Скольжение. Под действием t происходит смещение атомов на расстояния менее межатомных, разрыв и образование межатомных связей вдоль линии, перпендикулярной t и лежащей в плоскости скольжения. Образуется экстраплоскость, край которой под действием t перемещается сквозь кристалл по «эстафете» и выходит на противоположной стороне.

Движение консервативное: Дислокация не выходит из плоскости скольжения Нет переноса массы, т.к. сама экстраплоскость не движется Смещение атомов на расстояния менее межатомных

25 2. Переползание

2. Переползание

Происходит вследствие диффузии атомов и вакансий из объема кристалла к краю экстраплоскости. Движение перпендикулярно плоскости скольжения, образуются устойчивые пороги, которые также являются краевыми дислокациями. Движение неконсервативное, происходит при высоких температурах

26 Движение винтовой дислокации

Движение винтовой дислокации

Особенности: направление движения t и b при движении может менять плоскость скольжения переползание невозможно

27 Энергия дислокации

Энергия дислокации

Работа дислокации A=Pb, P – сила, P=tF=tlr. t меняется от 0 до t, tср= t/2. Тогда работа на участке dr dA= (t/2)lbr. t=(G/2p)g, g=tga=b/r, t=Gb/2pr Тогда полная работа или энергия образования дислокации

28 В бесконечно большом монокристалле Eд

В бесконечно большом монокристалле Eд

?, т.к. r1 ??. В реальных поликристаллах r0~10 нм, r1 не более размера зерна (~1-1000 мкм). Тогда множитель a=(1/4p)ln(r1/r0) ~ 0,5-1. Окончательно энергия образования дислокации

Линейное натяжение дислокации – энергия единицы ее длины

29 Энергия движущейся дислокации

Энергия движущейся дислокации

v – скорость дислокации, с – скорость звука в материале Если v мала, Eдв ? Ед При большой v Eдв >Ед v всегда меньше с

30 Термодинамика дислокаций

Термодинамика дислокаций

Система стремится к состоянию с минимальной свободной энергией: ?F= ?U-T?S, ?F<0. Образование дислокаций увеличивает S в соответствии с S=k ln W, и U за счет Eд. При этом ?U= Eд всегда >?S. Поэтому дислокации термодинамически неравновесны, т.е. в кристаллах их быть не должно. В реальных кристаллах они есть всегда, потому что равновесное состояние практически недостижимо, т.к. для этого необходимо бесконечно долго охлаждать материал при кристаллизации.

31 Сила, действующая на дислокацию

Сила, действующая на дислокацию

Работа сдвига A=Pb, сила P=tF=tl1l2. Тогда A=tl1l2b 1) Пусть f – сила, действующая на единицу длины дислокации. Тогда P=fl1 и A=fl1l2 2) Сравнивая 1) и 2), получим f=tb

32 Выгибание дислокации

Выгибание дислокации

На участке dl сила F=tbdl. 1) Линейное натяжение препятствует выгибанию: Fн=2Tsindf/2, sindf/2?df/2, df=dl/r. Тогда 2) Сравнивая 1) и 2) получим напряжение для выгибания дислокации в дугу

33 Образование дислокаций

Образование дислокаций

1. Образование дислокаций при кристаллизации Винтовые дислокации подложки ускоряют кристаллизацию, поскольку F1>F2, т.к. S1>S2. Винтовая дислокация «прорастает»в кристалл.

1

2

34 2. Границы субзерен представляют собой стенки дислокаций, образованных

2. Границы субзерен представляют собой стенки дислокаций, образованных

вследствие искривления осей дендритов при их кристаллизации

35 3. Дислокации несоответствия (эпитаксиальные дислокации)

3. Дислокации несоответствия (эпитаксиальные дислокации)

Aп

36 4. Образование кольцевой дислокации вследствие объединения вакансий в

4. Образование кольцевой дислокации вследствие объединения вакансий в

диск при охлаждении кристалла

Вид сверху

37 5. Размножение дислокаций в процессе пластической деформации

5. Размножение дислокаций в процессе пластической деформации

A’

B’

A’

B’

A’

B’

A’

B’

C

A

B

D

?

C’

D’

E

F

D’

C’

38 Расчет источника Франка-Рида Чтобы АВ выгнуть в дугу, необходимо

Расчет источника Франка-Рида Чтобы АВ выгнуть в дугу, необходимо

=?Gb/r, т.е., чем меньше r, тем больше ?. Сначала r уменьшается от ? до l/2 и ? увеличивается от 0 до ?кр=?Gb2/l. Если принять ?=0,5, то ?кр=Gb/l. Упругая деформация 2. Затем r увеличивается от l/2 до r1 и ? для выгибания дуги повышать не нужно, наоборот. Пластическая деформация

A

A

A

A

?

B

B

B

B

r1

r=?

r=l/2

r>l/2

l

39 Например, для чистого Fe можно принять G=80000 МПа, b=0,2 нм, l=1 мкм

Например, для чистого Fe можно принять G=80000 МПа, b=0,2 нм, l=1 мкм

Тогда ?кр=Gb/l =16 МПа, что соответствует эксперименту.

40 Взаимодействие дислокаций Напряжение вокруг винтовой дислокации

Взаимодействие дислокаций Напряжение вокруг винтовой дислокации

=Gb/2?r и сила взаимодействия f=? b= ? Gb/2?r.

r

r

b

b

«Пластическая деформация»
http://900igr.net/prezentacija/fizika/plasticheskaja-deformatsija-228892.html
cсылка на страницу

Сила упругости

7 презентаций о силе упругости
Урок

Физика

134 темы
Слайды
900igr.net > Презентации по физике > Сила упругости > Пластическая деформация