Скольжение (материаловедение) - Slip (materials science)

Схематическое изображение механизма скольжения

В материаловедении соскальзывать представляет собой большое смещение одной части кристалла относительно другой по кристаллографическим плоскостям и направлениям.[1] Проскальзывание происходит при прохождении вывихи на плотноупакованных плоскостях, которые представляют собой плоскости, содержащие наибольшее количество атомов на площади и в плотноупакованных направлениях (наибольшее количество атомов на длину). Плотно упакованные самолеты известны как самолеты скольжения или скольжения. А система скольжения описывает набор симметрично одинаковых самолеты скольжения и связанная семья скользящие направления для которого вывих движение может легко произойти и привести к Пластическая деформация. Величина и направление скольжения представлены Вектор гамбургеров.

Внешняя сила делает части кристаллическая решетка скользят друг по другу, изменяя геометрию материала. А критическое разрешенное напряжение сдвига требуется, чтобы начать промах.[2]

Системы скольжения

Гранецентрированные кубические кристаллы

Элементарная ячейка ГЦК материала.
Конфигурация решетки плотноупакованной плоскости скольжения в ГЦК материале. Стрелка представляет вектор Бюргерса в этой системе скольжения дислокаций.

Всовывать гранецентрированный кубический (ГЦК) кристаллы расположены вдоль плотно упакованный самолет. В частности, плоскость скольжения имеет тип {111}, а направление имеет тип <110>. На диаграмме справа конкретная плоскость и направление: (111) и [110] соответственно.

Учитывая перестановки типов плоскостей скольжения и типов направлений, ГЦК кристаллы имеют 12 систем скольжения. [3]. В ГЦК решетке норма вектора Бюргерса, b, можно рассчитать с помощью следующего уравнения:[4]

[4]

Где a - постоянная решетки элементарной ячейки.

Объемно-центрированные кубические кристаллы

Элементарная ячейка ОЦК материала.
Конфигурация решетки плоскости скольжения в ОЦК материале. Стрелка представляет вектор Бюргерса в этой системе скольжения дислокаций.

Всовывать объемно-центрированный кубический (ОЦК) кристаллы расположены вдоль плоскости кратчайшего Вектор гамбургеров также; однако, в отличие от ГЦК, в кристаллической структуре ОЦК нет действительно плотноупакованных плоскостей. Таким образом, система скольжения в ОЦК требует тепла для активации.

Некоторые ОЦК-материалы (например, α-Fe) могут содержать до 48 систем скольжения. Существует шесть плоскостей скольжения типа {110}, каждая с двумя направлениями <111> (12 систем). Имеется 24 {123} и 12 {112} плоскостей, каждая с одним направлением <111> (36 систем, всего 48). Хотя количество возможных систем скольжения намного выше в кристаллах с ОЦК, чем в кристаллах с ГЦК, пластичность не обязательно выше из-за повышенной напряжения трения решетки[3]Хотя плоскости {123} и {112} не совсем идентичны по энергии активации с {110}, они настолько близки по энергии, что для всех целей и задач их можно рассматривать как идентичные. На диаграмме справа конкретные плоскость скольжения и направление (110) и [111] соответственно.[4]

[4]

Гексагональные плотноупакованные кристаллы

Всовывать гексагональный плотно упакованный (ГПУ) металлы гораздо более ограничены, чем в кристаллических структурах с ОЦК и ГЦК. Обычно кристаллические структуры с ГПУ позволяют скользить по плотноупакованным базальным плоскостям {0001} вдоль <1120> направлений. Активация других плоскостей скольжения зависит от различных параметров, например Соотношение c / a. Поскольку существует только 2 независимые системы скольжения на базисных плоскостях, для произвольной пластической деформации необходимо активировать дополнительные системы скольжения или двойников. Это обычно требует гораздо более высокого разрешенного напряжения сдвига и может привести к хрупкому поведению некоторые поликристаллы ГПУ. Однако другие материалы с ГПУ, такие как чистый титан, демонстрируют большую пластичность.[5].

Кадмий, цинк, магний, титан, и бериллий иметь плоскость скольжения на {0001} и направление скольжения <1120>. Это создает в общей сложности три системы скольжения в зависимости от ориентации. Возможны и другие комбинации.[6]

В кристаллах есть два типа дислокаций, которые могут вызывать дислокации скольжения, и винтовые дислокации. Краевые дислокации имеют направление вектора Бюргерса, перпендикулярное линии дислокации, в то время как винтовые дислокации имеют направление вектора Бюргерса, параллельное линии дислокации. Тип возникающих дислокаций во многом зависит от направления приложенного напряжения, температуры и других факторов. Винтовые вывихи легко поперечное скольжение из одной плоскости в другую, если другая плоскость скольжения содержит направление вектора Бюргерса.[2]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Ястшебский, Д. Природа и свойства инженерных материалов (Ред. Wiley International).
  2. ^ а б , Халл Д., Бэкон, Д. Дж. (2001); «Введение в дислокации», 4-е изд., ISBN  0-7506-4681-0
  3. ^ а б Собойджо, Воле О. (2003). «7.8. Кристаллическая структура и движение дислокаций». Механические свойства конструкционных материалов. Марсель Деккер. ISBN  0-8247-8900-8. OCLC  300921090.
  4. ^ а б c d Ван Влит, Кристин Дж. (2006); «3.032 Механическое поведение материалов» В архиве 2009-09-17 на Wayback Machine
  5. ^ Ороско-Кабальеро, Альберто; Ли, Фэн; Эскэ-де-лос Охос, Даниэль; Аткинсон, Майкл Д .; Quinta da Fonseca, Жуан (2018). «О пластичности альфа-титана: влияние температуры и режима деформации». Acta Materialia. 149: 1–10. Дои:10.1016 / j.actamat.2018.02.022. ISSN  1359-6454.
  6. ^ Каллистер, Уильям Д. младший (2007); «Материаловедение и инженерия: введение», ISBN  0-471-73696-1

внешняя ссылка