Пластична деформація полікристалів

Значна кількість зерен в полікристалі зумовлює низку особливостей його пластичної деформації. Розрізняють внутрішньокристалічну і міжзеренну деформації.

В окремих зернах полікристалу площини ковзання довільно орієнтовані в просторі. Це приводить до того, що при навантаженні полікристалу системою зовнішніх сил деформація починається не одночасно у всіх зернах. Перед усім пластична деформація виникає в зернах, які мають найбільш сприятливе орієнтування площин ковзання. Інші зерна деформуються пружно і можуть бути лише зміщеними відносно одне другого. Зовнішнім проявленням групових зсувів в найбільш сприятливих зернах являються лінії ковзання на поверхні деформованого тіла (рис.6).

Зі збільшенням напруження пластична деформація відбувається і в менш сприятливо орієнтованих зернах, охоплюючи все зростаючу кількість зерен в полікристалі. Подальша деформація полікристалічного тіла приводить до того, що зерна отримують витягнуту форму в напрямку дії прикладених напружень. Визначена орієнтація витягнутих в результаті пластичної деформації зерен називається волокнистістю структури. З розвитком пластичної деформації відбувається подрібнення зерен.

Рис.6. Зміна механічних властивостей і структури в результаті пластичної деформації.

Одночасно із зміною форми зерен в процесі деформування проходить повертання кристалографічних осей окремих зерен в просторі. Це приводить до того, що при значній деформації виникає переважна орієнтація кристалографічних осей зерен полікристалу, яка називається текстурою. Виникнення текстури приводить до анізотропії властивостей полікристалічного матеріалу.

2. Методичні вказівки до проведення роботи

1. Провести пластичну деформацію плоских взірців алюмінію з різним ступенем деформації (від 1 до 40 %) на лабораторних вальцях.

2. Вивчити вплив ступеню деформації під час вальцювання на механічні властивості зразків алюмінію. З цією метою випробувати прокатані зразки алюмінію на розтягування. За діаграмою розтягу (рис.7) і результатами вимірювань зразка визначити його механічні властивості:

умовна границя текучості;

P₀₂ – зусилля при якому відносне видовження 0,2 %, КГс.

Р_max – максимальне зусилля навантаження, КГс;

границя міцності;

відносне звуження;

F₁ – площа поперечного січення взірця до випробувань в мм²;

F₂ – площа поперечного січення взірця після випробувань в мм²;

де відносне видовження;

l₁ – довжина зразка до випробувань в мм;

l₂ – довжина зразка після випробувань в мм;

_зос – зосереджена деформація в шийці;

_рівн – деформація, яка протікає рівномірно на усіх ділянках взірця до появлення шийки, тобто. до P_max.

3. Вивчити вплив ступеня деформації під час вальцювання на структуру зразків алюмінію. Для цього протравити вальцьовані зразки методом занурення:

а) травлення в 5...10 % розчині NaOH в воді;

б) промивання у воді;

в) травлення в реактиві такого складу: 45 мл HCl, 15 мл HF, 15 мл HNO₃ і води 25 мл;

г) промивання у воді.

Структуру вивчити з допомогою лупи при збільшенні у 30 разів, або на металографічному мікроскопі при збільшенні у 100 разів. Досліджувані структури зарисувати.

За результатами досліджень заповнити протокол випробувань.

Рис. 7. Діаграма розтягу.