Аморфные материалы (835546), страница 53
Текст из файла (страница 53)
8.8. Схема, показывающей виддиаграммы деформации и изменениеформы образца в ходе деформирования кристаллических (а) и аморфных(б) металлов;1 — предел текучести; 2 — разрушение; 3 — область деформационногоупрочненияВид диаграмм деформации кристаллических и аморфных металлов и изменения формы образца при растяжении вплоть до разрушения схематично показан на рйс. 8 .8 . В случае кристаллическихметаллов обычно наблюдается значительное деформационное упрочнение, при этом после достижения предела текучести деформацияраспространяется за счет одновременного протекания скольженияв различных частях образца.
При напряжениях, превышающихпредел текучести, пластическая деформация и необходимое для еепротекания напряжение существенно возрастают — происходит упрочнение. После достижения максимума напряжений в образцепроисходят явления, вызывающие локальное сужение (образование шейки) и уменьшение напряжения вплоть до разрушения образца. В случае же аморфных металлов, как материалов, не претерпевающих деформационного упрочнения, максимальное напряжение, достигаемое с ростом деформации, равно пределу текучести,после чего происходит скольжение путем перемещения групп атомов в направлении максимального касательного напряжения. Однако, поскольку при скольжении деформационное упрочнение отсутствует, деформация начинается и развивается в одной й той жечасти образца, а именно в плоскости максимального Касательногонапряжения.
В этой ж е плоскости происходит и разрушение. Вследствие крайне неоднородной по образцу деформации диаграммы де230формации должны выглядеть так, как показано на рис. 8.8,6: после достижения предела текучести напряжение линейно снижаетсяи разрушение образца, как предполагают, должно происходитьпри нулевом его значении.Если считать, что аморфные металлы представляют собой материалы, не испытывающие деформационного упрочнения, а деформация и разрушение происходят так, как показано на рис. о.о, о,то естественно, что пластическое удлинение должно быть крайнемало. Проверка этого предположения требует использования разрывных маш ин,' имеющих высокую жесткость.
На рис. 8.9 приведена диаграмма деформацииаморфного сплава PdsoSi^o, полученная на испытательной машинеРис. 8.9. Диаграмма д еформацииаморфногосплава PdeoSi»), полученнаяна испытательноймашине с высокой жесткостьюРнс. 8.10. Деформация н разрушение прирастяжении образца аморфного сплаваPdeoSiao (показан образец, диаграммадеформации для которого приведена нарнс.
8.9)с высокой жесткостью. Процесс деформации и разрушения образца, соответствующий этой диаграмме, приведен на рис. 8.10 [15].Видно, что реальная диаграмма деформации в этом случае имееттот же вид, что и схематическая диаграмма на рис. 8 .8 ,6 . . Изрис. 8 . 1 0 также ясно, что деформация осуществляется скольжениемв одной плоскости, расположенной под углом ~ 5 2 ° к оси растяжения и развитие этого скольжения приводит к разрушению образца.Обычно аморфные сплавы получают в виде тонкой ленты. Эксперименты по растяжению образцов из таких лент проводят на испытательных машинаж'типа Инстрон и получающиеся при этомдиаграммы деформации по виду аналогичны диаграммам, приведенным на рис.
8.2. После разрушения образца в изломе наблюдается узор двух типов, которые можно условно отнести к хрупкомуи волокнистому излому [16]. Однако такое строение излома не ха231рактерно для аморфных металлов вообще, а проявляется тольков особых условиях испытаний тонких ленточных образцов [17]Обозначим через t толщину аморфной ленты, а через d ее ширину; обычно dft > 8 . В этом случае при растяжении процесс разрушения образца происходит в условиях плоского напряженногосостояния. Это особенно заметно для таких материалов, как аморфные металлы, которые не упрочняются в ходе деформирования.На рис. 8.11 показано, как происходит деформация и разрушениепри испытании на растяжение тонкой ленты из аморфного металла [18]. При плоском напряженном состоянии течение начинаетсяот одной кромки образца и распространяется в плоскости сдвига,расположенной под углом 45° к оси ленты в направлении, показанном стрелкой, вплоть до разрушения.
Поверхность разрушенияможно охарактеризовать как совокупность хрупкого разрушения(блестящий излом), отражающего процесс скольжения, и вязкогоразрушения (характерный волокнистый излом), отражающего процесс нестабильного разрушения, возникающего вследствие локального адиабатического повышения температуры, обусловленноговнезапностью скольжения.. По сути дела, волокнистая составляющая излома отражает наличие деформации, происходящей путем вязкого течения матери-6Рис. 8.11.Разрушениепри растяжении тонкойлеиты аморфного металла в условиях плосконапряженного состояния'Рис.
8.12. Поверхность разрушения тон^кой ленты аморфного сплава после растяженияала. Характерный вид поверхности разрушения ленточного образнааморфного сплава после испытания на растяжение показан на рис.8 . 1 2 . Таким образом, в случае ленточных образцов, когдаразрушение происходит в условиях плоского напряженного состояния,прочность, т. е. напряжение разрушения, не соответствует истинномупределу текучести.232Однако, если размеры образца таковы, что d / t < . 8 , то процессразрушения происходит в условиях плоского деформированного состояния1,- при этом можно непосредственно определить истинныйпредел текучести. Образец на рис. 8.9 и 8.10 имел d/ t ^ 1 , 2 и разрушение происходило в условиях плоского деформированного состояния.
При этом на основании того, что плоскость скольжениясоставила с осью растяжения угол ~ 5 2 ° и удовлетворялся критерий Мизеса12, можно сказать, что аморфный металл показал себякак идеально пластичное тело.Аналогичные деформационные процессы обнаруживаются и прииспытаниях на сжатие [19]. В отличие от деформации растяжением, при сжатии после достижения предела текучести наблюдаетсязаметная пластическая деформация (рис. 8.13).
Но также как ипри растяжении, скольжение начинается в плоскости максимального касательного напряжения, расположенного под углом ~ 4 5 °к оси образца и продолжается р этой ж е плоскости вплоть до разрушения [19].Рис. 8.13. Диаграммы д еформации, полученные присжатии цилиндрических образцов (диаметр 3 мм, высота 5 мм) аморфного сплаваPd77,5Cu6Si16,5 при 213 ( 1),146 (2) и 356 К (3)Рис. 8.14. Вид образцааморфногосплава после изгиба до соприкосновения концовВ отличие от вышеописанных процессов деформирования в случае приложения напряжения вдоль одной оси, при одновременномдействии напряжений по йескольким направлениям, наблюдаетсягораздо более значительная пластическая деформация. Например,при испытаниях на изгиб деформация происходит по многим плос1 С мнением автора, что при выбранных условиях реализуется плоское д е формированное состояние, согласиться трудно.
Прим. ред.2 Критерий Мизеса — один из критериев перехода материала в пластическое состояние. Прим■ ред.8Зак .307233костям скольжения и разрушение не происходит даж е если довестиизгиб до соприкосновения, концов образца. Такая деформация достигается благодаря возникновению многочисленных полос деформации (рис. 8.14). В результате появляется возможность подвергать аморфные металлы прокатке с обжатиями до 50—60% и волочению со степенями деформации > 9 0 % .Можно предположить, что в условиях многоосного напряженного состояния полосы деформации появляются одновременно во многих участках образца; они могут пересекаться и размножаться засчет своего пересечения.
С увеличением степени деформации аморфные металлы, в конце концов, разрушаются вследствие возникновения трещин и пор именно в местах пересечения полос деформации. Однако, поскольку аморфные металлы, как будет показананиже, имеют высокую вязкость, то еще до возникновения пор (вуже имеющихся участках пересечения полос деформации) аналогичные полосы деформации появляются в других частях образца,В результате в одних участках образца деформация прекращается,ко локализуется в других.Таким образом, значительная пластическая деформация является следствием последовательного протекания процессов возникновения полос деформации в различных частях образца. На рис.8.15 показано строение внешней поверхности аморфного сплаваРис. 8.15.
Структура внешней поверхности аморфногосплава после холодной прокатки с обжатием25%234после холодной прокатки [20]. Многочисленные полосы деформации возникают перпендикулярно направлению прокатки под углом45° к плоскости ленты. Увеличение степени деформации в условияхмногоосного напряженного состояния повышает как прочность, Таки пластичность аморфных металлов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
