ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теории разрушения кристаллических твердых тел из "Кинетическая природа прочности твердых тел" Следует признать, что вопрос о том, каковы истинные значения предэкспоненциальных сомножителей и энергии активации, трудно решить путем простой обработки экспериментальных данных температурно-силовой зависимости долговечности. Разброс экспериментальных точек и необходимость далекой экстраполяции участков прямых для определения то допускает возможность на основе одних и тех же экспериментальных данных получить как подтверждение сублимационной , так и диффузионной формул. Поэтому возникшая дискуссия о физическом смысле энергии активации процесса разрущения должна была решаться другими путями. [c.476] В работе [136] сделана попытка доказать, что энергия активации разрушения По действительно совпадает с энергией самодиффузии Едиф, а не сублимации субл, при этом использовалось сопоставление этих энергий для двух модификаций железа а и у. Определив на основании механических испытаний, что ио ио, авторы отметили, что это качественно соответствует поведению энергии самодиффузии, а не сублимации, так как, судя по литературным данным, Е%бл субл. [c.476] В работах [116, 121] наряду с обработкой данных по уравнению (4) проводилась обработка тех же данных и по диффузионной формуле (74). Оказалось, что при использовании этой формулы зависимости энергии активации разрушения от содержания легирующих добавок заметить не удалось. Это не согласуется с известными из литературы сведениями о существенной зависимости диффузионной подвижности атомов от содержания примесей. [c.477] Таким образом, из работ [113, 116, 121] следует, что между самодиффузией и долговечностью не обнаруживается связи, которую следует ожидать из теории, предложенной в [133, 134]. Из этого можно предположить, что рост трещин в кристаллических телах не связан с диффузионной подвижностью атохмов, по крайней мере при не слишком высоких температурах. [c.477] Дислокационная модель разрушения кристаллов. В работах [923—944] предприняты попытки объединить представления теории дислокаций и кинетической концепции разрушения. Такой подход к решению проблемы разрушения кристаллических тел привлекателен тем, что учитывает реальные особенности строения продеформированных кристаллов — наличие дислокаций, которые во многом предопределяют механические свойства. Существование дислокаций обеспечивает возможность образования устойчивых трещин в телах, не содержащих грубых дефектов. Согласно оценкам [967] в кристаллах могут существовать тонкие плоские трещины с линейными размерами вплоть до 10 —Ю СуИ. Если бы вокруг этих трещин не было дислокаций, то трещины самопроизвольно захлопывались бы с образованием призматических дислокаций, поскольку упругая энергия дислокации меньше, чем поверхностная энергия трещины. При наличии скопления дислокаций становится возможным возникновение трещин. Как показано в [968], если ряд одноименных дислокаций останавливается препятствием, то большие перенапряжения вблизи головной дислокации могут вызвать локальное разрушение связей и образование микротрещин. [c.477] Несколько иной конкретный механизм рассмотрен в работе [923]. Авторы полагают, что трещины в поликристаллических образцах возникают на конце полос скольжения в прослойках между зернами. Показано, что существование таких зародыще-вых трещин энергетически выгодно и в том случае, когда напряжения в их верщинах меньще теоретической прочности. [c.478] Коэффициент р указывает на зависимость энергии активации ОТ температуры. Оценка значения этого коэффициента в [923] не производилась. [c.479] В более поздних работах [928, 931] было рассмотрено термоактивационное образование зародышевых трещин в голове скопления дислокаций, остановившихся у препятствия. Показано, что при термоактивационном механизме зарождения трещин не требуется таких высоких перенапряжений, как при критическом разрыве. Трещины могут образовываться путем возникновения выступа на дислокации и слияния этого выступа, а затем и всей дислокации с соседней лг локацией (рис. 262). [c.479] Энергия активации такого процесса является величиной порядка СЬ , что близко к энергии сублимации О — модуль сдвига Ь — вектор Бюргерса). [c.479] Теория флуктуационного разрушения кристаллов с привлечением дислокационных моделей, по-видимому, наиболее аде кватна реальному описанию процесса разрушения. Законченная теория подобного типа еще не создана и ее разработка — дело будущего. Принципиальная трудность создания строгой теории разрущения кристаллов заключается в том, что дислокационные схемы используют аппарат континуальной теории, не применимой для описания процессов атомного масштаба. Поэтому расчет энергии активации не является простой задачей. Для оценки энергии активации процесса образования трещины в [934, 929] был разработан дискретно-континуальный метод расчета дислокационного скопления. Головная часть скопления рассматривалась дискретной, хвостовая часть — континуальной. Зарождение трещины было разделено на три этапа 1) образование парного перегиба на второй дислокации и объединение двух головных дислокаций на некотором участке /о, 2) раскрытие начальной трещины ширины /о, 3) распространение трещины вдоль дислокации (см. рис. 262). [c.479] Автор работы [940] показал, что если учесть то обстоятельство, что в реальных телах должен существовать набор скоплений с разным количеством дислокаций, то область линейности и о) для такого набора будет значительно шире. Величина же начальной энергии активации и о для набора скоплений остается близкой к ОЬ , что удовлетворяет экспериментам по долговечности металлов. [c.480] В вышеприведенном уравнении для и о) член о/о характеризует взаимодействие дислокационных отрезков, совершающих переход под действием тепловой флуктуации, со всеми остальными, а член 0,10 у а описывает увеличение длины дислокационной линии. Члены такого вида будут и в других дислокационных схемах зарождения трещин зарождение в заторможенной полосе скольжения, на пересекающихся и встречных скоплениях [936, 942, 944]. [c.480] Рост такой зародышевой трещины будет происходить термоактивационным путем при объединении небольшого числа дислокаций (третьей, четвертой и т. д.). Однако, когда размеры трещины сильно возрастут, дальнейший ее рост становится возможным безактивационным путем до тех пор, пока ее длина не станет равной размеру элементов субструктуры (л 10 см). После этого наиболее вероятным процессом, по-видимому, должно быть объединение подобных трещин друг с другом, ведущее к возникновению макроскопических разрывов сплошности. [c.480] Механизм междуузельных переходов. В работе [926] был предложен междуузельный механизм пластической деформации и разрушения. Считается, что в области умеренных и низких температур большая роль в развитии разрушения и деформирования кристаллических тел принадлежит процессу образования междуузельных атомов и переносу вещества с их помощью. [c.480] Теория [926] предсказывает переход от вакансионного к меж-дуузельному механизму ползучести при изменении температуры. В пользу этой гипотезы говорит наблюдение на опыте образования в некоторых случаях дислокационных петель междуузель ного типа. [c.481] Однако сколько-нибудь надежного подтверждения междуузельного механизма разрушения еще нет. [c.481] Таким образом, и для неорганических кристаллических тел ведется разработка кинетических теорий разрушения. Перед этими теориями стоят серьезные и трудные задачи, решение которых тормозится меньшей эффективностью в применении прямых методов эксперимента для исследования неорганических тел по сравнению с полимерами. [c.481] Вернуться к основной статье