Эволюция дислокационной структуры и субструктурное упрочнение в поликристаллических однофазных Cu-Al и Cu-Mn сплавах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

инстшт «ганки прочности и ыатбриадсвшния со АН ссср

На правах рукописи удк 539.4.015

ТОДШШНА Людмила Ильинична

5В0ЛОДЙ ДИСЛСКАЦ,"0!ШСй СТРЛОУРЫ И ОГБСТРШУРНОВ УПРОЧНЕН!® В ПОЛККРЙСТАЛШШШ ОДНОФАЗНЫХ Си - А& И Си - Мл СПЛАВАХ

Сдецкашгасгь ПХ.04.О7 - физика твердого уела

Автореферат

шобвртадии на совокан::с ученой отвш:ш каащитата фяакто - матеиатачесйЕх иаук

Томок

Работа выполнена в Томском инженерно-строительном институте

Научные руководители: доктор физико-математических наук, профессор КОЗЛОВ Э.В. доктор физико-математических наук, профессор КОНЕЗА H.A.

Официальные оппоненты; доктор физико-математических наук, профессор ДУДАРЕВ Е.Ф. кандидат физико-математических наук • . СТР0КЛТС8 Р. Д.

Ведущее предприятие: Институт металлофизики ЦНИИ ЧЕРМет

Защита состоится -3 «¿¿¿/¿f&jfu/ 1992 г. 5

г tfa*. W

на заседании специализированного совета Д 003.61.01 при Институте физики прочности и материаловедения СО АН СССР.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке №Ш.

Ваш отзыв в одном экземпляре, скрепленный гербовой печатью организации, просим направить по адресу: 634048, г. Томск, пр.Академический, 8. Спецсовёт Д 003.61.01 при ШМ СО АН СССР.

Автореферат разослан ««¿¿¿ъг-^Х/т г г.

Ученых секретарь специализированного совета, доктор физ.-мат.наук.

Е.В.Чулков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Субструктурное упрочнение является одним на основных способов упрочнения металлов и сплавов.Этот вид упрочнения в основном контролирует прирост напряжения в ходе пластической дефор мадии (деформационное упрочнение), которое вносит, например, значительный вклад в прочность закаленных сталей. Сопротивление ползучести однофазных материал«., чо существу, также обусловлено субструктурой. Возврат свойств при отжиге деформируемых металлов в зничнти-льной степени тагае связан с изменением дислокационной структуры.

Природа субструктурного упрочнения экспериментачьно и теоретически исследовалась в течслке последних двух десятилетий. При этом значительное внимание было уделено нескольким разделам проблеш ,а именно: I) выполнимости соотношения 6" = + т^С-ёр^ (где <5^-напряжение, обусловленное сопротивлением движению дислокаций нецис-локационного происхождения, т - ориентациокшй множитель, сС* - параметр, характеризующий величину глея дислокационного взаимодействия,

- модуль сдвига,6 - вектор Бюргерса, р - плотность дислокаций), 2) влиянию особенностей строения "леса" дислокаций (вектор Бюргерса, тип дислокаций) на величину параметра оС при низких-плотностях дислокаций; 3) влиянию размера ячеек на сопротивление деформированию; 4) связи сопротивления при ползучести с эволюционирующей дислокационной структурой и некоторых других.

Настоящая работа посвящена изучению природы сопротивления деформированию в ЩС сплавах твердых растворов при умеренных температурах. В этих условиях сопротивление деформированию зависит от характера распределения дислокаций в .материале. Между тем до недавнего времени различали лишь-однородно распределенные дислокации и ячеистые субструктуры, нередко относя к ним и фрашентированше. В настоящем исследовании предпринята попытка изучить субструктурное упрочнение, базирующееся прежде всего на разделении субструктур по характерным их типам.

Целью работы является качественное и количественное исследование эволюции июлокациснной структуры, измерение характерных ее параметров, описывающих конкретную субструктуру, сопоставление этих параметров с характеристиками напряжения течения. При этом необходимо было изучить влияние степени деформации, температуры испытания.

ипличкя границ с-ерсп на характеристик! ¡ТюриируктсиШся структуры.

Научная новизна. Впервые предпринята попытка найти закономерные связи мелку параметрами эволюционирующей структуры, свидетельствующей о самоорганизации в дефектной подсистеме. Детально на основании анализа поведения экспериментально измеренных параметров субструктуры исследовано превращение одного типа субструкгуры в другой. Установлено отличие в закономерностях формировашгя суоструктуры в теле зерна и у границ зерен поликристаллов. Прослежена связь сопротивления де Нормированию и параметров субструктуры в различных ее типах. Исследовано влияние разориентировок па их связь с напряжением точения.

Практическая пенкость работы. Установленные закономерности субструктурного упрочнения могут быть использовали для оценки вклада »того механизма в сопротивление деформированию в различных промышленных сплазах. Методы исследования параметров субструктуры, процессов субструктурного превращения и самоорганизации могут быть использованы при изучении деформационного упрочнешш других материалов.

Материалы, вошедтио ь диссертацию, были использованы в обзорных публикациях Козлова Э.В и Коновой H.A. • /штор защиаяет следующие положения:

1. Совокупность экспериментально установленных признаков, позволяющих описать образование различного типа субструктур как кинетический фазовый переход в дислокационной подсистеме дефектов.

2. Экспериментальные данные об особенностях формирования дислокационной структуры вблизи границ зерен поликристаллов.

3. Экспериментальные доказательства существовашш линейных соотношений между параметрами сетчатой, ячеистой без разориентировок, разорпентирсваикой ячеистой, ячеисто-сетчатой, полосовой к двойниковой субструктур.

4. Изменения дислокационной структуры с изменением концентрации легирующего элемента в сплаве обусловлены в основном нарастанием твердорастворного упрочнения и соответственно затрудненным перераспределением дислокаций, а такие изменением энергии дефекта упаковки.

5. Экспериментально установленные зависимости сопротивления деформированию от параметров конкретных субструктур.

6. Факт возрастания эффективности препятствий скольжению при появлении на них разориентировок и закономерности этого явления.

7. Общие закономерности изменения параметров дислокационной структуры в зависимости от температуры испытания. Апробация работе. Основные результат работы докладывались на постоянных семинарах "Пластическая деформация и актуальные проблемы прочности сплавов и порошковых материалов" (Томск,1982г.,1983г., Барнаул,1985г.,1987г.,1988г.); 73 Всесоюзном семинаре по структуре дислокаций и механически;/, свойствам металлов и сплавов (Свердловск, 1987г.); Объединенном семинаре " Поверхности раздела, структурные дефекта и свойства металлов п сплавов (Череповец,1988г.); Зональной научной конференции (Новокузнецк,1988г.); УЛ Международной конференции по прочности металлов и сплавов (Монреаль,Канада,1985г.); ХШ Всесоюзной научно-технической коншерыщил по тепловой микроскопии (Каунас,1989г.); ХП Научно-техническом совещании по тепловой микроскопии (Москва,1986г.,1990г.); Всесоюзной конференции по физике прочности и пластичности (Куйбышев, 1989г.); 1У Республиканской конференции "Субструктурпсс упрочнение металлов" (Киев,1990г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 статей и 18 тезисов докладов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введешш, песте глав, выводов и изложена на 1С7 страницах машинописного текста. Диссертационная работа вклзчает 5 таблиц, 236 рисунка, библиография содержит 171 пазвшгае.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении кратко обсуждается проблема субструетуршго упрочнения ео актуальность, показана научная и практическая ценность полученных результатов. Дана краткая характеристика разделов диссертационной работы и сформулированы ее основные положения.

Первая глава представляет собой литературный обзор. В ней изложены основные сведения о стадийности зависимостей / () ( ) и поведении коэффициента деформационного упрочнения

на разных стадиях эГЦК. сплавах. Подробно рассмотрены зависимости б'- & и О- % для поликрпсталлкческих сплавов Си-А£ и Си-'! л. Установлено, что при деформации ГЦК мет&ллоз и однофазных сплавов на кривых деформации наблюдается переходная стадия, стадии П, Ш и ДУ. Рассмотрены кмехгзгеся сведения об зволщпи дислокационной структуры меди и металс сплавов с ростом степени де$ор?лзции. Отмечается, что на поликристаллах медных сплавов связь эволщии ДСС со стадийность« кривых деформации в предшествующих работах практически ке прослеживалась. Основными изморенными характеристиками являлись

скалярная плотность дислокаций и размеры ячеек. Закономерности упрочнения для большинства структур исследовались недостаточно, а именно: I) для ряда субструктур,как например, ячеисто-сетчатой, вообще не проводилось каких-либо измерений; 2) для других субструктур измерялись лишь некоторые параметры, контролирующие напряжение течения, в то же время другие вакные параметры били вне поля зрения исследователей ; 3) хотя неразориентированные структуры изучались несколько детальнее, чем разориентированные, но количественно они мало изучены.

Рассмотрена проблема самоорганизации и фазовых переходов в дислокационной подсистеме. В настоящее время существует два подхода к проблемам анализа дислокационных субструктур (ДСС): э одном подходе они рассматриваются как исключительно неравновесные и' к ним применяются концепции школы Пригожи на: в другом подходе ряд субструктур рассматривается как квазиравновесные низкоэнергетические субструктуры. Экспериментальных количественных данных для анализа применимости различных подходов при описании ДСС не хватает, цужны дальнейшие исследования в этом направлении.

В конце главы сформулированы задачи исследования:

1. Описание различных субструктур и ее параметров.

2. Измерение их в зависимости от деформации, температуры испытания, легирования сплавов.

3. Исследование последовательностей превращение дислокационных субструктур в зависимости от наличия или отсутствия ближнего порядка и энергии дефекта упаковки.

4. Определение параметров каждого типа субструктуры, установление связи между параметрами ДСС и напряжением течения, выявление закономерностей самоорганизации субструктур.

5. Установление закономерностей развития дислокационной структуры у границ зерен и вдали от них.

6. Определение параметров, характеризующих превращение одной суб -структуры в другую и исследование их зависимостей от средней скалярной плотности дислокаций.

7. Изучение основных функциональных зависимостей, характеризующих роль непрерывных и дискретных разориентировох в субструктурном упрочнении.

8. Изучение кривизны-кручения кристаллической решетки от различных источников и изменение ее в завксииости от расстояния ко источника.

Во второй главе "Материал и методика исследования" обосновывается выбор материала исследования. Образцы исследуемых сплавов Си-А в и Си-Мп были любезно предоставлены Шшшым М.И. и Данелией Г.В. Концентрация сплавов варьировалась от 0.2 до 14 ат.% АС и 0.2 - 19 вх.% Мп..

В третьей главе " Эволюция субструктупы и стадии пластического течешм'' выполненные исследования показали, что все наблюдающиеся типы ДСС в исследуемых сплавах можно классифицировать следующим образом:

неразориеитированкыо ДОС_разориентированные ДСС_

I- хаотическое распределение дислокаций

2 - Скопления

3 - Клубки

4 - Ячейки

5 - Сетки

6 - ячеисто-сетчатая

7 - ячеистая с раэориентировкаш

8 - полосовая

9 - ячеисто-сетчагая с разориентиров-

ками

10 - двойниковая

11 - субструктура с расщепленными

ддслокащшмп

12 - фрагментированная

Субструетуры, в которых разориентировки соседних микрообластей более 0.5° и содержат избыточную плотность дислокаций, относятся к разори-ентированным. Различали два типа разоривнтировок: непрерывные разо-риентнрорки (структура с градиентом разориентации) и дискретные разо-риентировки. В первом случае,как правило, избыточная плотность дислокаций (неокомпенсированные дислокация одного знака) распределены по некоторому объецу материала. Это приводит к возникновению изгиба-кручения кристаллической решетки (<£ ) и характеризуется в электрона ноыикроскопическом эксперименте появлением экотинвдиошшх контуров. Во втором случав избыточные дислокации сосредоточены в стенках ячеек или сгущениях в ячеисто-сетчатой субструктуре. Нередко в материале присутствуют оба вица разориентировок одновременно.Наблюдаемые типы субструктур и механизмы их образования подробно охарактеризованы.

Субструктуры эволщионируют с деформацией закономерным обрезом. В работе обнаружены три основные последовательности эволюции субструктур. Во всех этих последовательностях удалось установить связь различных стадий деформации о основным типом субструктур. Соответствующие последовательности приведены в таблице I.

Таблица Н.

Сплавы и их Последовательность превращений ДОС

характеристика с деформацией

Си+(0.5~5)ат.*А£ Клубки Хаотическое распределение

Си+(0.4-6)ат.Шп Ячейки без разор.-тентировок^12 ^ГшЖда, «чайки с разоркентировкахлк малое твердораствор- Полосовая

ное упрочнешт) Зрагментированная Нчеисто-сетчатая с

разориентировками

Си+13 ат.% Мл Хаотическое распределение Скопления

дислокаций

Си*19 в.1.% Мп Однородная сетчатая

^ду°50еэрг?см^боль- Ячеисто-сетчатая без разориентировок шое твердорастворное Ячеисто-сетчатая с разориентировками упрочнение;_Полосовая_ ___

11 раслределеГюс Скопления Дефекты упаковки

сш-14 ат./Ь дислокаций

( Низкое значете Однородная сетчатая Двойники

Ж твердорастаорное" Ячеисто-сетчатая без разориентировок упрочнение; Две системы микродвойников

Ячеисто-сетчатая с разориентировками Три системы двойников

Установлено, что начало каждой стадии деформации в исследуемых сплавах связано с появлением новой субструктуры, конец стадии - с заполнением большей части материала этой субструктурой. Таким образом^на каждой стадии, как правило, присутствует два типа субструктур: пред-иествуицая и последующая. В заключительной части главы исследуется накопление с деформацией скалярной и избыточной плотности шгслпющчс в материале, установлено, что зависимость скалярной ) и избыточной (р^) плотности дислокаций от степени деформации имеет вид кри--вих с насыщением во всех сплавах. Скорость накопления р* с59 максимальна на второй стадии, затем снижается и минимальна на четве) той: скорость накопления ^/с/ё максимальна на Ш стадии и снижается на 17 стадии.

Плотность двойников накапливается вдоль всей кривой де-

формации с почти постоянной скоростью, а заполнение материала двойниками становится однородным. Как плотность дислокаций, так и плотность дройников имеет вид оцномодальных функций распределения.

Подтверждено ранее наблюдаемое па сплаве Л^з^в , что переходная стадия и стадия П связаны с неразЬриенткроЕашшмп субструкту рапи, а стадия В к 1У - с разориентированпнкп.

В 1У главе "Количественные особенности дислокационной с грунту рц в различных субструктурных: составляющих" последовательно рассмотрен!,! закономерности формирования основных типов субструктур, фор-мируух'.'.ихия з исследованиях сплавах. После выявленил качественных закономерностей развития ячеистой субструктуры детально изучено поведение ее количественных пар,, .-.прев. Установлено, что на стадии ячеистой су б структуры (переходная стащи и стация П) <р> нарастает равномерно в материале, нарастает плотность дислокаций в стенках ячеек ( реп) ) и слабо убивает внутри них. Степень залериенности формирования ячеистой еубструктури оппедг.;шется долей за\:кнутостк ячеек ( ). Зта величина быстро возрастает с ростом деформации, а затем выходит на насыщение вблизи значения /= О-.Э. "з результатов следует, что сначала формируется замкнутая неразориентированная ячеистая субструктура, которая затем превращаемся в разориентированнув.Размер ячеек быстро уменьшается в начале деформации. Когда величина / выходит на насыщение, скорость убивания размера ячеек резко уменьшается. В отличие от чистой меди, в которой ширина стенок ячеек ( /г') убывает с ростом совершенства ячеек, и сплава АЛ'з , в котором она постоянна, в сплавах Си-Аб и Сп-Г,!и га-рига стенок ячеек растет с деформацией с постепенным выходом на насыщение. Таким образом, существуют три раз-лдгчных варианта развития ячеистой структуры. По мере совершенствования ячеистой структуры в исследованных в работе сплавах начинают быстро развиваться разориентировкц в ней и вскоре после того как выходит на насыщение, практически все границы ячеек оказываются ра-зориентироваш-шми. При этом угол разориентировки ( & ) растет линейно с дефгармацией.

Неразориентированная сетчатая структура в исследуемых сплавах быстро с развитием деформации наполняется линейными барьерами, ориентированным по двум и более направлеш-иш. На эти барьеры накручиваются дислокации. Плотность таких дислокационных сгущений увеличивается, плотность дислокаций ( рег. ) в них растет.Плотность дислокаций меяпу сгущениями (Р/>„) убывает^ и дислокационная структура поляризуется. Так образуется неразориентированная сетчатая и лчеисто-сетчатая субструктуры. Отметим, что отношение Рег/рди одинаково в

разных сплавах и линейно меняется с деформацией.С развитием деформации разориеитировашше ячеистые и ячеисто-сетчатые субструктуры превращаются в полосовую, а затем во фрашептированную. Формирование полосовых субструктур было описано ранее в работах В.В.Рыбина'с сотр. ,В.11.Влацшировым, Н.А.Коневой с сотр. и др. В настоящей работе обнаружен новый механизм образования полосовой субструктуры из ячеистой. Установлено,что образование полосовой субструктуры сопровождается выстраиванием стенок ячеек вдоль плотноупакованных направлений, т.е. возникают полосы, проходящие через ячеистую структуру. Хорошо прослеживается граница раздела между ячеистой и полосовой субструктурами. Прохождение полос через ячеистую субструктуру приво- . дит,в свою очередь, к рассыпанию и дроблении тех стенок ячеек, которые в основном расположены перпендикулярно границам полосовой субструктуры. Прохождение полос через структуру сопровождается образованием разориентировок на границах полос ь несколько градусов. Зарождение • полосовой субструктуры происходит чаще ыего как прорастание систем полос от границ зерен, уступов на них, либо происходит выстраивание границ ячеек -вдоль плотноупаковашшх направлений.Плотность границ полосовой субструктуры увеличивается с ростом степени деформации с постепенным выходом на насыщение.

В наотоящей работе выполнен новый вид измерений скалярной плотности дислокаций - локальной плотности дислокаций для каждого типа субструктуры. Измерения показали, что в каяцой вновь образующейся субструктуре плотность дислокаций выше, чем в предшествующей ей структуре. Обнаружено, что в тех местах, где наблюдается повышение амплитуды кривизны-кручения кристаллической решетки , как правило, выше и скалярная плотность дислокаций. Прямыми измерениями подтверждена гипотеза, высказанная ранее в теоретических работах и в некоторых экспериментальных исследованиях о существовании критической плотности дислокаций (), которая возникает в каждом типе субструктур.

Выполнены специальные измерения, выявившие закономерности формирования дислокационной структуры вблизи границ зерен.Нередко новая субструктура прежде всего возникает вблизи границ зерен. Вблизи границ зерен возникают как непрерывные, так и дискретные разори-ентировки. С удалением от границ зерен амплитуда X. убывает. •

Плотность дислокаций вблизи границ зерен всегда визо, чем средняя по материалу. Во всех материалах обнаружена характерная зависимость плотности дислокаций от расстояния от границы зерна. Наибольшая плотность дислокаций наблюдается на расстоянии 0.2-0.5 мкм от границы зерна,а затем с удалением от границы зерна убывает. Размеры ячеек и ширина их стснок вблизи границ зерен менте,чем вдали от них.

Обнаружена тесная связь микротрещин, наблюдаемых л фольгах материала, с характером дислокационной структуры. Трещины возникают в разориентированных структурах. Если трещина не следует по границе зерна, то она следует по границе раздела субструктур. Электрокномик-роскопические исследования показали, что микротрещкны следуют вдоль больпёугловых границ, либо вдоль деформационных двойников, иногда переходя по материалу от одной границы к другой перпендикулярно. 3 ячеисто-аолссовых субструктурах плотность трещин пропорциональна плотности субграниц. Критическая плотность трещин, при которой наступает разрушение материала, возрастает с ростом концентрации легирующего элемента.

В заключительной части главы рассмотрены процессы сачооргаюта-ции и фазовые переходы в дислокационной структуре. На над взгляд, если в дислокационной субструктуре существует самоорганизация, то должна быть определенная зависимость между параметрами ДОС. Зга связь монет быть различной и самая простая - линейная. Детальное исследование параметров дислокационной структуры, выполненное в настоящей работе, показало, что для ячеистой субструктуры (с разориентироэка-ми и без разориентировок) имеют место линейные соотношения между основными характеристиками этих субструктур. Например, такими соотношениями связаны размер ячеек с обратными величинами средней скалярной плотности дислокаций, лнрины стеноп ячеек, плотности дислокаций в стенках ячеек. Отношение и величина I/© прямо пропорциональны степени замкнутости ячеек и т.д. Таким образом, все основные параметры неразориентированной и разоряентированной ячеистой субструктуры связаны между собой простыми функциональными зависимостями. Это свидетельствует, во-первых, о весьма высокой степени самоорганизации в этой структуре, во-вторых, о том , что при переходе от неразориентированной субструктуры к разориентированной, соотношения, связывающие между собой параметры ячеистой субструктуры, не измо-нявтся.Подобные прямо - и обратно пропорциональные зависимости были

найдо;::; в яченсто-сетчаты.'с и полосовых субструктурах. ^

В процессе деформации по мере роста <£> происходят формирование монет щхлохиц'лошшх обраь'оза/гай, появление которых вызвано но столько приложенным напраденаем, сколько ме^дислокационным взаимодействием. В структуре возникают неоднородности:: облаем о повышенной ^ к менее высокой. Эти объемы материала с определенным распределением дислокаций модно рассматривать как различные деформационные фазы, а превращения мкегу июли - как фазовые превращения. Появление новой субструктуры в материале связано с дости-т-Ением определенной (критической) плотности дислокаций р^р. и коллективной самоорганизацией в д'юлокацконной подсистеме . В нашем коллективе Н.А.Коневой и Д.З.Лычагиным достаточно подробно изучен фазовый переход при переходе от неразориентированных субструктур к разоркентированным на сплаве М'зРе . Избыточная плотность дислокаций к плотность субграниц з этом случае служили параметра;,ш перехода. В настоящей работе были исследованы фазовые переходы в дислокационной подсистеме на сплавах Си-А£ к Ск-Ып. На рис.1 для примера представлена зависимости различных параметров субструктуры от ¿р> для сплавов Сп+5ат.^А£ и Ск+ бз.т.% 1.1л. В первом кзадрате этого рисунка даш объемные доли ( Р^ ) каждой составляющей субструктуры. Еа завиюшосш £ ■ / хорошо видны точки бифуркации, приводящие к образованию нового типа структуры и отвечающие кинетическим фазовым переходам. Ковал структура возникает в недрах старой при достижении для данной суботруктури. Козая субструктура продолжает развиваться по мере накопления дислокаций в ной. Темп накопления С<?> з новой субструктуре значительно Еидгс, чем в старой. Объемная доля, занятая старой субструктурой , убивает и в конце концов она исчезает. В следующем квадрате приведена зазноб/,ости параметров, которые характеризуют неразориентирозанные субструктуры: клубкозуи и ячеистую без разориентировок. Видно, что идя всех вновь возникших характеристик ДСС - параметров порядка £ зависимости от р имеют зпц, типичный вдя кривых фазового перехода (ото четко видно, если повернуть рисунок на 180° вокруг оси),Сначала растет плотность клубков, затем они замыкаются, растет совершенство структуры. После их замыкания идет процесс размытия границ, т.е ячекотая субструктура частотно переходит в ячеисто-сетчатую. Появляются границы раздела и их доля начинает возрастать. Образование разоривнгировашшх границ из стенок ячеек приводит к появлению и

развитии полосовой субструктуры. В последнем квадрате приведены зави~' пимостя параметров, хаоактеризуюзде разориентироаанше структуры. Сначала возникает непрерывные паэоркентировки, нотой дискретные. Появление оборванных субгранкц способствует развития полосовой субструктуры. Зависимость параметров субструктуры от плотности дислокаций носит характер зачисга.:осте2 параметров порядка от температуры или концентрации. Подобные приведенным на рис.1 картины наблюдались для всех гсследоянкшх в работе сплавов.

Рис. I. Завис и,га с т:; различных параметров субструктур от скалярной

плотности дислокаций: Р_ „ -ачотность разориентированпкх гра-

. у р. I.

ниц ячеек, /У- плотность контуров, <м>- плотность всех разорк-ентированных границ, Р - плотность тре 11:11.

В конце главы приведены многочисленные экспериментальные данные, подтверждающие ранее развитую в нашем коллективе концепцию фазознх переходов в дислокационной подсистеме. Описание фазовых переходов в настоящей работе в значительной мере детализировано.Наконец, количественны:,м измерениями на ряде сплавов установлено, что основным управляэдкм параметром в превращениях является <^>> .

У. Влияние температуры испытания на Формирование дислокационных структур. При кошатной температуре с ростом концентрации алшишш при малых степенях деформации происходит смена дислокационных структур от ячеистой к ячеисто-сетчатой, дислокационным скоплениям, хаотическому распределению дислокаций, однородной сетчатой и двойниковой. При больших степенях деформации наблюдается следующая последовательность: ячеистая с р&зориентировкама ячеисто-сетчатая с раз-ориентировками —► субструктура с расщепленными дислокациями двойниковая. С изменением концентрации марганца при малых степенях деформации наблюдается сладу ктая последовательность: хаотическое распределение дислокаций —» ячеистая ячеисто-сетчатая скопления и петли -*■ однородная сетчатая. При больших степенях деформации в этих сплавах происходит следующая скена субструктур: ячеистая с ра-зериентиревками —>» ячеисто-сетчатая с разориентировками —полосовая. Одновременно с ростом концентрации легирующего элемента возрастает кр> в материале, а изменяется по кривой с максимумом. Размер ячеек и жрина их стенок уменьшаются с ростом концентрации, причем параметры ячеистой субструктуры плавно переходят в параметры ячеисто-сетчатой субструктуры.

Рост температуры испытания в интервале (20-300)°С в сплавах Сл -<-0.5 ат.2 А£ "л Си + 5ат.£ Аб не привел к значительному изменению параметров ДСС. Они носят в основном количественный характер: с ростом температуры растет размер ячеек и плотность дислокаций в стенках ячеек. Средняя скалярная плотность дислокаций ведет себя с температурой неоднозначно, а А. и плотность дислокаций вцутри ячеек убывает. Одновременно с ростом температуры ускоряются процессы накопления разорнентировок в структуре. В сплавах с низкой ЗДУ влияние температуры более значительное. С ростом температуры в интервале 20-400°С возрастает плотность дислокаций. Плотность двойников такзе возрастает п постигает максимума вблизи 250°С, к 400°С двой-

никование исчезает.

У1. Параметры дислокационной структуры и их связь с напряжением течения. Заключительная глава диссертации посвящена количественным иследоваяиям субструктурного упрочнения. На основе проведенных в работе исследований анализируется выполнимость "ЛЗэестного соотношения: 6^61+ . Установлено , что для раз!шх сплавов параметр <с одинаков для сетчатой и ячеисто-сетчатой субструктур, пса образовании разориентированных субструктур он увеличивается. Это происходит яри переходе к ячеистой разориентированной, полосовой и двойниковой субструктурам. С ростом концентрации сплава параметр ИоС также возрастает. В работе определены характерные значения^ для различных субструктур. В сшивах Си-А£ определялась темяера-турная зависимость параметра тл. Оказалось, что при небольших содержаниях алюминия слабо растет с температурой, при больших -проходит через максимум (при Т=250°С) и затем убывает.

На рис.2. схематически изображена зависимость <5= 4- (Ур), наблюдаемая в исследованных сплавах.

Рис.2.Схематическое изображэ-&ние загасыгости напряже-

ния течения от корня квадратного из плотности дислокаций.

Изменение параметра ом. (перелом зависимости " б~-Ур " ) обусловлено переходом к разориентированным субструктурам. Дополнительный вклад А& , обусловленный разориентировкаки, линейно зависит как от плотности границ разориентации, так и корня квадратного из избыточной плотности дислокация для всех разориентированных субструктур.

Для ячеистой субструктуры установлено, что напряжения течения возрастают с ростом степени замкнутости ячеек, уменьшением иг размера, ростом плотности дислокаций в стенках ячеек и плотности разориентированных гранщ, а также угла разориентировка на них. Из зависимостей " и 9 аг-Щ^ определены непосредственные вклада в напряжение течения, обусловленные появлением границ разориентации. ■ Установлено, что этот вклад пропорционален плотности границ разориентации в углу разориентьровкч на них.

0СНСВ1ШЕ ВШСЩЫ

I. Тетановлено, что существует ограниченное число типов дислокацион-

них субструктур. Формирование их зависит от свойств ансамбля взаимо- . действующих дислокаций и свойств деформируемого материала. В исследуемых медных сплавах наблюдаются те же субструктуры, что и в других чистых ЕЦК металлах и сплавах на их основе.

2. По мере увеличения скалярной плотности дислокаций происходит образование и превращение одной дислокационной субструктуры в другую. Так ко как л з сплавах на никелевой основе в интервале деформаций обычно существуют две субструктуры: предшествующая и последуяаая. Объем материала, занимаемый первой из них убывает, а другой возрастает с ростом деформации и плотности дислокаций.

3. Экспериментально выявлены три основных последовательности эволвдии дислокационных структур:первая из них характерна для сплавов с

вис о км значением энергии дефекта упаковки и малым тзердорастворшсл упрочнение:.!, вторая - с калым значением ЭДУ и большим твердораствор;^ упрочнением, третья - с больпим значение;! ЭД/ и болшим твердорастворным упрочнением. Нала схема подтверждает и детализирует ранее описанные в работах, выполненных в С5ТМ, подобные три тиса последовательности.

4. 3 исследованных сплавах, как и в сплавах на основе никеля, начало каждой стадии деформации связано с появлением нового типа субструктуры, а окончание совпадает с моментом, когда эта субструктура занилазт наибольший объем материала.

5. В медных сплавах, как и в сплавах на основе никеля, коэффициент деформационного упрочнензш и интенсивность накопления скалярной плотности дислокаций убывают с переходом от неразораентировашшх субструктур я разориенткрова^шым. Скорость накоплена избыточной плотности дислокаций максимальна на стадии С.

6.Установлено, что образование дислокационных су б структур носят черты фазового перехода. Выявлены параметры превращений дислокационных субструктур.

7. Выявлено наличие линейных зависимостей между различными параметрами , характеризующее конкретные субструктуры. Наличие этих запя-сймостса свидетельствует о процессах самоорганззацю: формирования дислокационных субструктур.

8. Установлено, что появление каждой новой субструмуры связано с выделением новой ветви на зависимостях £, = /(£) или £ => ^ }

в стой су б структуре, что отвечает точке бифуркации. Плотность дас -

локаций вновь возникшей субструктуре всегда вше, чгс: г. гтроипестауодей. Ковал субструктура гт<?явтяется при достижении критической (средней по объему), плотности дислокаций. Поэтому каждый тип субструктуры молет рассматриваться как дефектная фаза с особой, только ей присущей организацией дефектов.

9. Изуенекие типа дислокационной структуры с изменение.,« концентрации сплава обусловлено концентрационным изменение'.: ЭДУ и величиной тзердорастворного упрочнения.

10. Установлено, что дополнительный вклад ¿6" , обусловленный псгзлс-нпем разсриснтирозок, возрастает пропорционально характеристикам разориэнтировки: плотности границ рагориентацик, плотности дзой;п:ксв, избыточной плотности дислокаций, углу разорпектирсзкй. Сопротивление деформированию в яеразоряепгйровскког су ¿структуре возрастает с ростом цолк замкнутости ячеек, а в разорнентированпой - с роете./; разоркеата-оовашшх границ. Б сетчатой субструктуре они возрастает пропорционально плотностт! барьеров, в ячексто-сетчатой - плотности схуссшгй.

'»атеркшш диссертации опубликованы в 31 работе, основные из которых следующие:

1. Эзолпцня ячеистой дислокационной структуры э г'здко-з..чет.1ИНиеЕ!ХХ я ксдно-мэрганцевих с плавах./Конева H.A. .Тпсткпка Л.й..Данелия Г.В., Цыпки :.!.И. .Козлов Э.В.//5.Ы.т.66.3а-п.4.-1288.-а.803~313.

2. Трипкина JI.И. .Козлов Э.В./Зволкцня дислокационной структуры с деформацией в сплавах Сп-А£ и Си-;"п./Субструктура и механические свойства металлов и сплазов // Пз-во ТПЛ.'Томск..'.>-1983.-0.5-11.

3. Накопление дефектов, запасенная упругая энергия и самоорганизация субструктуры./Конева H.A..Дычагнн Д.З.Дрнпкика Я.И..Козлов 3.3.// Физические аспекты прогнозирования- разруивния к длро^ирозакия гетерогенных материалов.-Л.Кз-ьо ЗП.-1987.-С.20-35.

4. Полосозач субструктура в ЩК однофазных с плавах./Конева. H.A., Лычагин Д.В. Деплякова JI.A. Дригакина Л.И..Козлов 3.3.//Дисклкпацик и ротационная деформация твердых тел.//Л.С5ТЙ.-1988.-С.103-113.

5.Фазовые переходы з подсистеме дефектов деформируемых материалов. Козлов Э.В.,Тришкина Л.И.,Копева H.A./ Труды Международной конференции "Новые методы в физике и механике деформируемого твердого тела". чД.Из-во ТГУ.-1090.-С.33-93.

■'•. .л.':.•• .'..r.'.^j;\ г. о г. г .. ¡/. г .• ' :• ■ •:

Г.0П0£2 H.A. ,TpJtiV»irfa ¿.К. .Kü!'.Ci;£. К.А.//?.«ЙГ« íi..04«i'C-rii TvíTC-

?. Роль внутренних хтозерхностс* puasejsa .Joji-.a.iccwm»

с:ш.-»2 структура г к&агпгсесг/х сэо£<яэ и оадо^.зикс oo.w/.rc-гслгпх./'Хокева H.A.,£укаьсгг;Г; С.П..lanoso? .1 Л.".,

I.S..Лзрсгаясза O.B..Козros 2.В-С.: .ТЗ-кЯ

S. ¿-¿льксглйгтеупгже сслг напрллзнпй, г-ргамий-ггруекле реяеткк г сгахгя пласткчвс.'о!; де^оргд.-ик.!.¿"«и рен::!' п pe культа-.-. Длг:еза И. А.. Козлов ЭЛ. ,7р:ьг«м»а Л.", IsvaiEH JU3.//Tfärss K«2¡^Esp0Cii02 дофервкдои "Iloass ь

физике r. механика г.й4>орг"рус!.-йго твердого тела",ч.1.Tcj'cr-ол. ISS0.-C. ¿3-93.

9. £озлсв 2».3.,Кояеза H.A. .Тркапаш. I, -!. /Ги • сл о кац:: о i ü; о- д:; с г ;г.':: спокпзв субструктур*; и кркэкзиа-кручекис кристаллической пе-пигк;'.0//Дпс2Л1!надла а ротационная деформация твердых тел.-I. •7i::.-IS90.-C. 89-Е6.

10. Козлов Э.Е. .Трагагна JC.JÍ. .Конева H.A./Закономерности сагпорга'-нкзацин в сесла*шпогек>2 структуре.//¡'лнетика " г_-&стгчгс?о2 Ее£ормгшп:.Барг.аул.-1990.-С.З-1С.

LLCí-.^copraaasaaaí а фааоа^е переходи в дкслокецкониой подсистеме./ "'сх'зв Э.З..Яонг2£ Н JL .Трнгкина Л. И.,Ь;чаг.:<л Д.В.//взз::чсские ггзйзкш срочности а власткчности мптеока-юк.Куйбипег .-Г.^-во !G'..-I9SÜ.-C.20-33.

Г2. Субетрупура я закономерности развития кикротрсгож.Савеятрон-яа.т?грос2©тпгвс*2е теслепсзания).//Козлоз 3.2..Теяяякоза I.A., Попова ila..tряшка Л.К. ,:^натенко Л.Н. .Коневе H.A.// Прочность и разрушение гетерогешшх материалов.//!.да'..-129С.-С.>-23.

13. Трязявю 2."./Эзодаоиг дислокационной струкэдш в ИСК твердых ptcraopex на основе капв.//Тезисы рокладов.Применение алоктрон-hü5 ¡ямгроскошя а кауве к технике.Иг.иек.-19Э1.-С.56-57.

ff ~~.'.^¿rlitteiutet af j4tets- sJtaiti cuxut Г С С. f Коя *m* AI4., lyrAayU p.V., Twikt^a. ¿.X. W е/ „eiat, »¿Soyt : Ъ*<-,*</t„9