-
![[image]](https://www.balancer.ru/cache/sites/org/wi/wikimedia/upload/wikipedia/commons/thumb/a/aa/Dislocation_edge_b.jpg/128x128-crop/220px-Dislocation_edge_b.jpg)
Дислокации в металле
Теги:
Татарин
MIKLE>> у лопаток теплоСТОЙКОСТЬ.
AGRESSOR> Но теплостойкость должна быть связана с теплопроводностью. Разве нет?
Нет, для самого материала - совершенно никак.
На практике более теплопроводный материал часто сложнее нагреть, но это другая история.
AGRESSOR> Но теплостойкость должна быть связана с теплопроводностью. Разве нет?
Нет, для самого материала - совершенно никак.
На практике более теплопроводный материал часто сложнее нагреть, но это другая история.
инфо
инструменты
Машинист> Я так понимаю, чтобы повысить прочность, металл как раз "набивают дислокациями по самое нехочу" путём холодной обработки. И чем больше плотность дислокаций, тем выше прочность (но и хрупкость тоже) металла.
Машинист> Так в чём же прикол с этим бездислокационным железом? Не совсем же бред там писали?
Чем меньше кристаллы (grain), тем прочнее будет железо (в реальности сплав). Сейчас самое лучшее — девитрифицированные аморфные сплавы. Это металлическое стекло, которое почти доведено до кристаллизации, так что в результате получаются нанокристаллиты сплава в матрице аморфного сплава. Из-за сложности (мягко выражаясь) термообработки пока получаются только простые и/или маленькие вещи. До теоретического предела железа ещё очень далеко, но тема актуальна, потому что железо форева.
Машинист> Так в чём же прикол с этим бездислокационным железом? Не совсем же бред там писали?
Чем меньше кристаллы (grain), тем прочнее будет железо (в реальности сплав). Сейчас самое лучшее — девитрифицированные аморфные сплавы. Это металлическое стекло, которое почти доведено до кристаллизации, так что в результате получаются нанокристаллиты сплава в матрице аморфного сплава. Из-за сложности (мягко выражаясь) термообработки пока получаются только простые и/или маленькие вещи. До теоретического предела железа ещё очень далеко, но тема актуальна, потому что железо форева.
Машинист
Fakir> Материал совсем без дислокаций имел бы максимально возможную для этого материала прочность, ОЧЕНЬ большую, по привычным представления. Но поскольку получать такие бездислокационные образцы крайне трудно, а крупные и в проммасштабах - просто невозможно на сегодняшний день, "насыщение" материала дислокациями даёт выигрыш в прочности по сравнению с "обычным" образцом. Но при этом до прочности бездислокационного - как до Киева раком. Совершенно никакого противоречия. Просто за неимением гербовой пишем на клозетной.
То есть, если в металле мало дислокаций, он будет легко пластически деформироваться, если много, то будет более хрупким, но если дислокаций совсем не будет - то опять же будет хрупким, но прочным?
То есть, если в металле мало дислокаций, он будет легко пластически деформироваться, если много, то будет более хрупким, но если дислокаций совсем не будет - то опять же будет хрупким, но прочным?
U235> Насколько нам объясняли про эти дислокации, с ними связан характер хрупкой и текучей деформации. Дело в том, что текучая деформация развивается за счет сдвигов слоев атомов металла относительно друг друга. И дислокации, т.е. искажения в кристаллической решетке металла, имеют свойство этот сдвиг останавливать, примерно как песок попавший между скользящими друг о друга льдинками. Поэтому увеличивая число дислокаций легирующими металлами, углеродом или взрывным упрочнением, ты увеличиваешь устойчивость против пластических деформаций. Однако такие дислокации, нарушая структуру кристаллической решетки, уменьшают предел хрупких разрушений и являются центром начала этих самых разрушений.
Здесь по-другому объясняют
Что пластическая деформация - это и есть сдвиг дислокаций, а не слоёв.
>Until the 1930s, one of the enduring challenges of materials science was to explain plasticity in microscopic terms. A naive attempt to calculate the shear stress at which neighbouring atomic planes slip over each other in a perfect crystal suggests that, for a material with shear modulus G, shear strength τm is given approximately by:
>As shear modulus in metals is typically within the range 20 000 to 150 000 MPa, this is difficult to reconcile with shear stresses in the range 0.5 to 10 MPa observed to produce plastic deformation in experiments.
>In 1934, Egon Orowan, Michael Polanyi and G. I. Taylor, roughly simultaneously, realized that plastic deformation could be explained in terms of the theory of dislocations. Dislocations can move if the atoms from one of the surrounding planes break their bonds and rebond with the atoms at the terminating edge. In effect, a half plane of atoms is moved in response to shear stress by breaking and reforming a line of bonds, one (or a few) at a time. The energy required to break a single bond is far less than that required to break all the bonds on an entire plane of atoms at once. Even this simple model of the force required to move a dislocation shows that plasticity is possible at much lower stresses than in a perfect crystal. In many materials, particularly ductile materials, dislocations are the "carrier" of plastic deformation, and the energy required to move them is less than the energy required to fracture the material. Dislocations give rise to the characteristic malleability of metals.
U235> Добиться максимальной прочности можно создав идеальную, вообще без дислокаций, монокристаллическую структуру металла. Правда свойством пластической деформации такой монокристалл не обладает и разрушаться будет по "хрупкой" схеме, как любой кристалл, т.к. для развития тех самых сдвигов слоев, за счет которых происходит пластическая деформация, минимальное количество дислокаций все же нужно, т.к. именно с них такой сдвиг должен начаться.
U235> Башен из таких монокристаллов пока не делают, но лопатки авиадвигателей для Су-27 - уже вполне.
Но лопатки-то просто монокристаллические, с дислокациями, нет?
Здесь по-другому объясняют
Что пластическая деформация - это и есть сдвиг дислокаций, а не слоёв. Dislocation - Wikipedia, the free encyclopedia
In materials science, a dislocation is a crystallographic defect, or irregularity, within a crystal structure. The presence of dislocations strongly influences many of the properties of materials. The theory describing the elastic fields of the defects was originally developed by Vito Volterra in 1907, but the term 'dislocation' to refer to a defect on the atomic scale was coined by G. I. Taylor in 1934. Some types of dislocations can be visualized as being caused by the termination of a plane of atoms in the middle of a crystal. // Дальше — en.wikipedia.org>Until the 1930s, one of the enduring challenges of materials science was to explain plasticity in microscopic terms. A naive attempt to calculate the shear stress at which neighbouring atomic planes slip over each other in a perfect crystal suggests that, for a material with shear modulus G, shear strength τm is given approximately by:
>As shear modulus in metals is typically within the range 20 000 to 150 000 MPa, this is difficult to reconcile with shear stresses in the range 0.5 to 10 MPa observed to produce plastic deformation in experiments.
>In 1934, Egon Orowan, Michael Polanyi and G. I. Taylor, roughly simultaneously, realized that plastic deformation could be explained in terms of the theory of dislocations. Dislocations can move if the atoms from one of the surrounding planes break their bonds and rebond with the atoms at the terminating edge. In effect, a half plane of atoms is moved in response to shear stress by breaking and reforming a line of bonds, one (or a few) at a time. The energy required to break a single bond is far less than that required to break all the bonds on an entire plane of atoms at once. Even this simple model of the force required to move a dislocation shows that plasticity is possible at much lower stresses than in a perfect crystal. In many materials, particularly ductile materials, dislocations are the "carrier" of plastic deformation, and the energy required to move them is less than the energy required to fracture the material. Dislocations give rise to the characteristic malleability of metals.
U235> Добиться максимальной прочности можно создав идеальную, вообще без дислокаций, монокристаллическую структуру металла. Правда свойством пластической деформации такой монокристалл не обладает и разрушаться будет по "хрупкой" схеме, как любой кристалл, т.к. для развития тех самых сдвигов слоев, за счет которых происходит пластическая деформация, минимальное количество дислокаций все же нужно, т.к. именно с них такой сдвиг должен начаться.
U235> Башен из таких монокристаллов пока не делают, но лопатки авиадвигателей для Су-27 - уже вполне.
Но лопатки-то просто монокристаллические, с дислокациями, нет?
AGRESSOR:
предупреждение (+1) по категории «Обширная цитата на иностранном языке без перевода [п.16]»
MIKLE
Машинист> Здесь по-другому объясняют Что пластическая деформация - это и есть сдвиг дислокаций, а не слоёв.
много всего. и движение зёрен. и движение дислокаций и прочее. чем меньше возможностей подвижек-тем меньше пластических деформаций
Машинист> Но лопатки-то просто монокристаллические, с дислокациями, нет?
с дислокациями.
Что пластическая деформация - это и есть сдвиг дислокаций, а не слоёв. много всего. и движение зёрен. и движение дислокаций и прочее. чем меньше возможностей подвижек-тем меньше пластических деформаций
Машинист> Но лопатки-то просто монокристаллические, с дислокациями, нет?
с дислокациями.
Fakir>> Материал совсем без дислокаций имел бы максимально возможную для этого материала прочность, ОЧЕНЬ большую, по привычным представления. Но поскольку получать такие бездислокационные образцы крайне трудно, а крупные и в проммасштабах - просто невозможно на сегодняшний день, "насыщение" материала дислокациями даёт выигрыш в прочности по сравнению с "обычным" образцом. Но при этом до прочности бездислокационного - как до Киева раком. Совершенно никакого противоречия. Просто за неимением гербовой пишем на клозетной.
Машинист> То есть, если в металле мало дислокаций, он будет легко пластически деформироваться, если много, то будет более хрупким, но если дислокаций совсем не будет - то опять же будет хрупким, но прочным?
В общем и целом - так.
Но в жизни всё интереснее. Потому что специфики там навалом. Даже вид кристаллической решётки может меняться от металла к металлу (да даже для одного металла!), что уж говорить о прочих свойствах.
Машинист> То есть, если в металле мало дислокаций, он будет легко пластически деформироваться, если много, то будет более хрупким, но если дислокаций совсем не будет - то опять же будет хрупким, но прочным?
В общем и целом - так.
Но в жизни всё интереснее. Потому что специфики там навалом. Даже вид кристаллической решётки может меняться от металла к металлу (да даже для одного металла!), что уж говорить о прочих свойствах.
U235>> Насколько нам объясняли про эти дислокации, с ними связан характер хрупкой и текучей деформации. Дело в том, что текучая деформация развивается за счет сдвигов слоев атомов металла относительно друг друга. И дислокации, т.е. искажения в кристаллической решетке металла, имеют свойство этот сдвиг останавливать, примерно как песок попавший между скользящими друг о друга льдинками. Поэтому увеличивая число дислокаций легирующими металлами, углеродом или взрывным упрочнением, ты увеличиваешь устойчивость против пластических деформаций. Однако такие дислокации, нарушая структуру кристаллической решетки, уменьшают предел хрупких разрушений и являются центром начала этих самых разрушений.
Машинист> Здесь по-другому объясняют Что пластическая деформация - это и есть сдвиг дислокаций, а не слоёв.
Строго говоря, пластическая деформация - это деформация, при которой после снятия внешней силы исходная форма не возвращается.
Могут быть сдвиги слоёв (которые могут сопровождаться движением дислокаций), может быть перестройка фазы, может быть даже перекристаллизация (локальная или даже глобальная).
U235>> Башен из таких монокристаллов пока не делают, но лопатки авиадвигателей для Су-27 - уже вполне.
Машинист> Но лопатки-то просто монокристаллические, с дислокациями, нет?
Стараются без.
Но это, мягко говоря, проблемно.
Машинист> Здесь по-другому объясняют
Что пластическая деформация - это и есть сдвиг дислокаций, а не слоёв. Строго говоря, пластическая деформация - это деформация, при которой после снятия внешней силы исходная форма не возвращается.
Могут быть сдвиги слоёв (которые могут сопровождаться движением дислокаций), может быть перестройка фазы, может быть даже перекристаллизация (локальная или даже глобальная).
U235>> Башен из таких монокристаллов пока не делают, но лопатки авиадвигателей для Су-27 - уже вполне.
Машинист> Но лопатки-то просто монокристаллические, с дислокациями, нет?
Стараются без.
Но это, мягко говоря, проблемно.
AidarM
Татарин>Стараются без.
>Но это, мягко говоря, проблемно.
А поскольку идеальная монокристалличность весьма труднодостижим, то все равно актуальным остается 2й способ - контролируемое нанесение дефектов интересными легирующими добавками. Знаю товарищей, занимавшихся ионной имплантацией всякого разного в лопатку авиатурбины и исследовавших результат.
>Но это, мягко говоря, проблемно.
А поскольку идеальная монокристалличность весьма труднодостижим, то все равно актуальным остается 2й способ - контролируемое нанесение дефектов интересными легирующими добавками. Знаю товарищей, занимавшихся ионной имплантацией всякого разного в лопатку авиатурбины и исследовавших результат.
а нет ли у кого ссылочки на "каучуковую сталь", которую можно растягивать в 5 раз "без последствий". Она изобретена в Японии, и содержит иттрий и какойто еще РЗЭ. И прочность по слухам как у стали?
Это сообщение редактировалось 14.06.2008 в 19:01
Машинист> То есть, если в металле мало дислокаций, он будет легко пластически деформироваться, если много, то будет более хрупким, но если дислокаций совсем не будет - то опять же будет хрупким, но прочным?
Не совсем. Уменьшение плотности дислокаций не спасает (ну, почти) от разрывов в зоне растяжения. Собственно пример — это мой любимый бездислокационный кремний. Раздавить его — ещё попробуй. И фиг выйдет.
Но 1мм бездефектная пластина ломается тремя пальцами одной руки. Проверено лично. А теперь попробуйте одной рукой сломать стальную пластину, которая с точки зрения кристаллорафии вообще заповедник дефектов ...
Не совсем. Уменьшение плотности дислокаций не спасает (ну, почти) от разрывов в зоне растяжения. Собственно пример — это мой любимый бездислокационный кремний. Раздавить его — ещё попробуй. И фиг выйдет.
Но 1мм бездефектная пластина ломается тремя пальцами одной руки. Проверено лично. А теперь попробуйте одной рукой сломать стальную пластину, которая с точки зрения кристаллорафии вообще заповедник дефектов ...
digger
AXT> Но 1мм бездефектная пластина ломается тремя пальцами одной руки.
Все чистые металлы пластичны ,в том числе бездефектные.При попытке согнуть образуется дислокация и по ней идет изгиб,а практически - дислокации всегда есть,хоть их и мало.Почему кремний хрупкий - не знаю,наверное связано с тем,что он полупроводник и в нем дислокации не движутся как в металле.
Все чистые металлы пластичны ,в том числе бездефектные.При попытке согнуть образуется дислокация и по ней идет изгиб,а практически - дислокации всегда есть,хоть их и мало.Почему кремний хрупкий - не знаю,наверное связано с тем,что он полупроводник и в нем дислокации не движутся как в металле.
digger> Все чистые металлы пластичны ,в том числе бездефектные.При попытке согнуть образуется дислокация и по ней идет изгиб,
Вот тут я могу сказать, что "не совсем, но да". Фактический механизм похож, но там хитро.
digger> а практически - дислокации всегда есть,хоть их и мало.
С практической точки зрения — они есть всегда. Идеальных материалов не бывает.
digger> Почему кремний хрупкий - не знаю,наверное связано с тем,что он полупроводник и в нем дислокации не движутся как в металле.
И поэтому тоже. У него вобще нет шансов быить ползучим.
Вот тут я могу сказать, что "не совсем, но да". Фактический механизм похож, но там хитро.
digger> а практически - дислокации всегда есть,хоть их и мало.
С практической точки зрения — они есть всегда. Идеальных материалов не бывает.
digger> Почему кремний хрупкий - не знаю,наверное связано с тем,что он полупроводник и в нем дислокации не движутся как в металле.
И поэтому тоже. У него вобще нет шансов быить ползучим.
Любопытно, "благородное собрание" даже не задаётся вопросом, что за нагрузка рассматривается, - на растяжение или на сжатие.
Например, у мягкой резины нормальная прочность на растяжение, а на сжатие она вообще близка к нулю.
Например, у мягкой резины нормальная прочность на растяжение, а на сжатие она вообще близка к нулю.
Lamort> Любопытно, "благородное собрание" даже не задаётся вопросом, что за нагрузка рассматривается, - на растяжение или на сжатие.
ЭЭЭ? Я же лично написал "Не совсем. Уменьшение плотности дислокаций не спасает (ну, почти) от разрывов в зоне растяжения."
ЭЭЭ? Я же лично написал "Не совсем. Уменьшение плотности дислокаций не спасает (ну, почти) от разрывов в зоне растяжения."
Lamort>> Любопытно, "благородное собрание" даже не задаётся вопросом, что за нагрузка рассматривается, - на растяжение или на сжатие.
AXT> ЭЭЭ? Я же лично написал "Не совсем. Уменьшение плотности дислокаций не спасает (ну, почти) от разрывов в зоне растяжения."
Вы, видимо, не совсем поняли то, что я хотел сказать.
Материал жутко прочный на разрыв может быть очень плохим на сжатие потому, что в первом случае материал оценивается по пределу прочности, а во втором по модулю упругости, - если сжимаемая стенка хорошо деформируется, она отклоняется от положения равновесия и конструкция разрушается.
Другой случай, - хрупкость, материал может быть и прочным, и жестким но легко образовывать трещины. Попробуйте разбить кувалдой свинцовую болванку, у вас ничего не получится, а вот чугунную болванку разбить можно.
Так что надо определиться что мы с материалом делать будем, чтобы оценивать прочность и влияние на прочность.
AXT> ЭЭЭ? Я же лично написал "Не совсем. Уменьшение плотности дислокаций не спасает (ну, почти) от разрывов в зоне растяжения."
Вы, видимо, не совсем поняли то, что я хотел сказать.
Материал жутко прочный на разрыв может быть очень плохим на сжатие потому, что в первом случае материал оценивается по пределу прочности, а во втором по модулю упругости, - если сжимаемая стенка хорошо деформируется, она отклоняется от положения равновесия и конструкция разрушается.
Другой случай, - хрупкость, материал может быть и прочным, и жестким но легко образовывать трещины. Попробуйте разбить кувалдой свинцовую болванку, у вас ничего не получится, а вот чугунную болванку разбить можно.
Так что надо определиться что мы с материалом делать будем, чтобы оценивать прочность и влияние на прочность.
Обычно - изгиб,на него чаще всего работают металлоконструкции и он напрямую зависит от дислокаций.Соответственно - и растяжение,и сжатие одновременно в разных местах и хорошие условия для переползания дислокаций.
digger> Обычно - изгиб,на него чаще всего работают металлоконструкции и он напрямую зависит от дислокаций.Соответственно - и растяжение,и сжатие одновременно в разных местах и хорошие условия для переползания дислокаций.
Выскажу сугубо непрофессиональное и поверхностное мнение, - изгиб тоже может рассматриваться по-разному в зависимости от того, что требуется от конструкции.
Если требуется обеспечить просто механическую целостность конструкции, то имеет значение предел прочности, а если требуется обеспечить определённое смещение конструкции от положения без нагрузки, то главное значение имеет модуль упругости, - например, вы ставите ведро на гибкую полку, она прогибается и ведро падает, хотя по прочности может выдержать 100 таких вёдер.
Выскажу сугубо непрофессиональное и поверхностное мнение, - изгиб тоже может рассматриваться по-разному в зависимости от того, что требуется от конструкции.
Если требуется обеспечить просто механическую целостность конструкции, то имеет значение предел прочности, а если требуется обеспечить определённое смещение конструкции от положения без нагрузки, то главное значение имеет модуль упругости, - например, вы ставите ведро на гибкую полку, она прогибается и ведро падает, хотя по прочности может выдержать 100 таких вёдер.
Имеется в виду не жесткость,а предел текучести.Полка проектируется так,что она не слишком прогибается упруго,но при перегрузке - пластично сгибается,ну или неупруго ломается.
Copyright © Balancer 1997..2023
Создано 30.05.2008
Связь с владельцами и администрацией сайта: anonisimov@gmail.com, rwasp1957@yandex.ru и admin@balancer.ru.
Создано 30.05.2008
Связь с владельцами и администрацией сайта: anonisimov@gmail.com, rwasp1957@yandex.ru и admin@balancer.ru.
