CC BY
23
Во всех опытах берега трещины (010) до инденти-рования были расположены в одном горизонтальном уровне.
После индентирования между отпечатком и меткой от индентора на противоположном берегу трещины наблюдали участок поверхности кристалла, не попавший в отпечаток.
Результаты опытов можно объяснить перемещением индентируемого участка поверхности кристалла с формирующимся отпечатком в направлении действия нагрузки. Показано, что это перемещение связано с упругой деформацией материала образца под инденто-ром. Выполнен расчет, позволяющий оценить величину упругой деформации.
ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ ТОКОВ НА СОСТОЯНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЩЕЛОЧНОГАЛОИДНЫХ КРИСТАЛЛОВ © Л.Г. Карыев, О.А. Мексичев, В.А. Федоров, А. А. Стерелюхин
Экспериментально обнаружены структурные изменения поверхностей ЩГК при нагреве в электрическом поле, силовые линии которого перпендикулярны исследуемой поверхности. Изменения проявляются в виде «капель» вязкого вещества. Выявлено, что появление «капель» связано с накоплением избыточного заряда на поверхности и локальным перегревом, вследствие бомбардировки поверхности ионами среды [1]. Поставлена задача: исследовать влияние одновременного воздействия нагрева и электрического поля, силовые линии которого ориентированы параллельно исследуемой поверхности {001} на ее состояние и структуру.
В опытах использовали монокристаллы ЫБ и ЫаС1 с содержанием примесей от 10-2 до 10“5 вес.%. Размеры образцов 20x10x5 мм. Опыты проводились в температурном интервале 293-893 К. Между электродами помещался образец. К электродам прикладывалось постоянное напряжение 400 В. Плоскость искусственно введенной трещины ориентирована перпендикулярно электродам.
В интервале собственной проводимости (выше 823 К) наблюдалось залечивание трещин. При частичном залечивании, на поверхностях, ограничивающих не залеченные участки трещины, наблюдались изменения. Изменения проявлялись также в виде капель вязкого вещества. Исследования скола, перпендику-
лярного плоскости трещины, показали также наличие изменений (капель вязкого вещества) внутренних областей кристалла, прилегающих к руслу трещины на расстояние до 100 мкм.
Залечивание введенной в кристалл трещины в процессе обработки образца можно объяснить диффузией материала из внутренних областей кристалла в полость трещины. Направленный дрейф материала обусловлен разностью температур приповерхностного слоя берегов трещины и удаленных областей кристалла. Образование капель вязкой жидкости на поверхности трещины объясняется тем, что по поверхности сила тока значительно больше, чем по объему образца. Это может приводить к локальному перегреву приповерхностных областей.
Таким образом, независимо от направления линий напряженности электрического поля, изменения поверхностей носят сходный характер и объясняются подобными механизмами.
ЛИТЕРАТУРА
1. Федоров В.А., Карыев Л.Г., Мексичев О.А. Влияние теплоэлектрического воздействия на состояние поверхности ЩГК // Механизмы деформации и разрушения перспективных материалов: Сб. тр. XXXV семинара «Актуальные проблемы прочности». Псков, 1999. С. 280-283.
СТРУКТУРА ЛОКАЛЬНО ДЕФОРМИРОВАННЫХ ОБЛАСТЕЙ ЩГК ПРИ МИКРОИНДЕНТИРОВАНИИ © Л.Г. Карыев, А.Н. Глушков, В.А. Федоров
Для понимания механизма деформирования кристаллов при вдавливании индентора необходимо изучить закономерности распределения дислокаций около отпечатка в объеме кристалла. В связи с этим были поставлены задачи: 1) разработать метод, позволяющий определять величину локализованных
полос скольжения по {110} 45 под отпечатком для различных ЩГК; 2) сравнить ее с величиной локализованных полос скольжения по {110}90 в зависимости от: а) ориентации индентора относительно кристаллографических направлений образца; б) концентрации примесей в образце; в) предвари-
тельной термической обработки образцов (состари-вание).
В опытах использовали монокристаллы Ьй7 (1СГ3
%, Са2+, М§2+) и ИаС1 (10“5 - 1(Г2и*. %, ¥е2\ Сг2*). Размеры образцов 4x10x20 мм. Эксперименты проводили при температуре 293 К на микротвердомере ПМТ-3 со стандартным индентором Виккерса. Нагрузку на индентор изменяли в пределах 0,05 <Р <,0,6 Н. Состаривание кристаллов проводилось при температуре 373 К в течение 100 ч. Во всех опытах использовали свежие поверхности скола. Эксперименты проводили по следующей методике. Действием лезвия ножа на торец кристалла вводили по (010) трещину. Вдоль линии русла трещины со стороны не разрушенной части кристалла индентором наносили отпечатки. Затем кристалл раскалывали ударом ножа в устье введенной макротрещины. Дислокационную структуру, формирующуюся вокруг отпечатка, выявляли методом избирательного травления. Измеряли и сравнивали длины локализованных полос скольжения по плоскостям
{110}90 и {110>45 в деформированной области, прилегающей к отпечатку.
При ориентации </ | | <100> (с1 - диагональ отпечатка) длина локализованных полос скольжения по ПЛОСКОСТЯМ {110}90 и {110}45 на ~ 15 % больше величины аналогичных полос скольжения при ориентации (1 | | <110>. Для монокристаллов ЫаС1 (10“5 \у1. %) величина локализованных полос скольжения по плоскостям {110}45 и {110}90 оказалась больше, чем для ЫаС1 (10~2 М. %), причем эта разница тем значительнее, чем больше нагрузка на индентор. Состаривание кристаллов ИаС1 (10~2 'л! %) привело к незначительному увеличению (~ на 3 + 6 %) пластической деформации по плоскостям {110}45 и {110}9о Для данного интервала нагрузок. Экспериментально обнаружено, что для всех исследованных ЩГК величина пластической деформации по плоскостях {110}45 в 1,2 раза больше деформации по плоскостям {110} 90 независимо от ориентации индентора, концентрации примесей и предварительной термической обработки образцов.
ОБ УСЛОВИИ ЗАРОЖДЕНИЯ МИКРОТРЕЩИН В ВЕРШИНАХ ДВОЙНИКОВЫХ ГРАНИЦ © В. А. Куранова, С.Н. Плужников, Ю.И. Тялин, В.А. Федоров
В [1, 2] было показано, что учет реальной структуры дислокационных скоплений может существенно изменить условия зарождения в них микротрещин. С этой точки зрения особый интерес представляют двойники и двойниковые границы, в которых каждая из двойникующих дислокаций движется в своей плоскости скольжения. Дефекты такого рода моделируются обычно ступенчатыми скоплениями дислокаций [3, 4]. При моделировании двойника дислокации располагают попарно и симметрично относительно плоскости двой-никования, проходящей через вершину двойника. В общем случае границы двойника не обязательно должны содержать равное число дислокаций, т. е. двойниковые границы могут отличаться различной степенью некогерентности.
Цель работы: исследовать влияние распределения дислокаций в границах заторможенного двойника на зарождение микротрещин в его вершине.
В качестве модельного материала был выбран кальцит. Границу двойника моделировали одиночным ступенчатым скоплением двойникующих дислокаций, каждая из которых смещена относительно соседней на расстояние, равное межплоскостному. Двойник представляли двойным ступенчатым скоплением двойникующих дислокаций. Головная дислокация считалась неподвижной в точке с координатами (0; 0) и принадлежала одновременно верхней и нижней границам. Скопление дислокаций поджималось к головной внешним напряжением т.
Уравнения равновесия дислокаций решали численно методом последовательных приближений [5]. Рассматривали скопления с различным суммарным числом дислокаций, а также различным соотношением чисел дислокаций в верхней и нижней границах двойников. Анализировалось образование микротрещин в результате слияния головных дислокаций по силовому [6] и термоактивированному [7] механизмам. Рассчитаны равновесные конфигурации одиночной двойниковой границы и двойника. Установлено, что условие образования микротрещины в вершине двойника существенно зависит от соотношения числа дислокаций в его границах. В пределе оно совпадает с условием зарождения трещины в вершине изолированной двойниковой границы с таким же суммарным числом дислокаций. Показано, что термоактивированному зарождению микротрещины соответствуют меньшие значения критических напряжений.
ЛИТЕРАТУРА
1. Рыбин В.Н., Ханнанов Ш.К.//ФТТ. 1969. Т. 11. №4. С. 1048.
2. Владимиров В.И.. Ханнанов ШХ. IIФММ. 1971. Т. 31. № 4. С. 838.
3. Федоров ВЛ., Тялин Ю.И. II Кристаллография 1981. Т. 26. №4. С. 775.
4. Федоров В.А., Финкель ВМ., Плотников В. П., Тялин Ю.И., Куранова В.А. //Кристаллография. 1988. Т. 33. № 5. С. 1244.
5. Ортега Дж., Рейнболдт В. Итерационные методы решения нелинейных систем уравнений со многими неизвестными. М.: Мир, 1975.
6. 5/гоЛ А.Ы. II АсК'епсеБ рЬуз. 1957. Т. 6. № 24. С. 418.
7. Владимиров В.И. Физическая природа разрушения металлов. М.: Металлургия, 1984. 280 с.
