Теория дислокаций

Дислокапнн играют принципиальную роль в структуре и свойствах (прежде всего в прочности) ДКМ. Поэтому напомним, что такое дислокации и как происходит пластическая деформация твердых тел при скольжении.

Под дислокацией понимают особый вид линейных несовершенств кристаллической решетки, нарушающих правильное чередование атомных плоскостей

Схема деформации скольжением краевой дислокации.

Существуют краевые и винтовые дислокапнн. Понятие о дислокациях было введено в 40-е гг. XX в. Я. И. Френкелем и Дж. Тейлором. По схеме, данной учеными (рис. 4. I V такой сдвиг в реальных условиях осуществляется не одновременным перемещением одной части кристалла относительно другой (что требует скалывающих напряжений, на несколько порядков превышающих реально наблюдаемые), а последовательным, как бы эстафетным, перемещением атомных плоскостей в кристалле.

Как видно ш схемы, перемещение краевой дислокапнн через весь кри-
сталл приводит к сдвигу части кристалла на одно межатомное расстояние
Вектор Бюргерса в этом случае служит мерой величины элементарного сдви-
га. Пластическая деформация в реальных условиях, приводящая к значитель-
ным смещениям, есть результат последовательного перемещения большого
числа дислокации.

Пояснение: ось краевой дислокации проходит через край липшей полу-
плоскости. Вектор Бюргерса перпендикулярен оси краевой дислокации.

Дислокации являясь протяженными дефектами кристалла, охватывают
своим упругим полем искаженной решетки горзздо большее число узлов, чем
атомные дефекты Ширина ядра дислокации составляет всего несколько пе-
риодов решетки, а длина его достигает многих тысяч периодов. Важнейшим
свойством дислокаций является их легкая подвиззостъ и активное взаимо-
действие между собой и с любыми другими дефектами решетки Не рассматривая механизм движения дислокации, необходимо сказать, что для того,
чгооы вызвать движение дислокации, достаточно создать в кристалле не-
большое напряжение сдвига порядка ОД кг мм*. Уже под влиянием такого
напряжения дислокация будет перемешаться в кристалле, пока не встретит
какого-либо препятствия, которым может быть гранила зерна, другая дисло-
кация. атом внедрения и т. а При встрече с препятствием дислокация ис-
кривляется. огибает препятствие, образуя расширяющуюся дислокационную
петлю, которая затем отшнуровывается и образует отдельную дислокацион-
ную петлю, причем в области обособленной расширяющейся петли остается
отрезок линейной дислокации (между двумя препятствиями), который под
воздействием достаточного внешнего напряжения снова будет изгибаться, и
весь процесс повторится снова. Таким образом, видно, что при взаимодейст-
движущихся дислокации с препятствиями происходит рост числа дислокаций.

В недеформированных металлических кристаллах через площадку
в 1 см² проходит 10⁶—10⁸ дислокации, при пластической деформации плот-
дислокаций возрастает в тысячи, а иногда и в миллионы раз.

-

29 Композиционные материалы в технике

Композиционные материалы (КМ) широко используются в технике. Они применяются в авиации, космической технике, автомобилестроении, горной промышленности, гражданском строительстве.

Применение композиционных материалов позволяет увеличивать мощность двигателей, энергетических и транспортных установок, уменьшать массу машин и приборов.

Композиционные материалы с неметаллической матрицей, а именно по-лимерные карбоволокниты, используют в судо- и автомобилестроении (кузова гоночных машин, шасси, гребные винты); из них изготовляют подшипники, па-нели отопления, спортивный инвентарь, части ЭВМ. Высокомодульные карбо-волокниты применяют для изготовления деталей авиационной техники, ап-паратуры для химической промышленности, в рентгеновском оборудовании.

Карбоволокниты с углеродной матрицей заменяют различные типы графитов. Они применяются для тепловой защиты, дисков авиационных тор-мозов, химически стойкой аппаратуры.

Изделия из бороволокнитов применяют в авиационной и космической технике (профили, панели, роторы и лопатки компрессоров, лопасти винтов и трансмиссионные валы вертолетов).

Органоволокниты применяют в качестве изоляционного и конструкци-онного материала в электрорадиопромышленности, авиационной технике, ав-тостроении; из них изготовляют трубы, емкости для реактивов, покрытия кор-пусов судов

Композиционные материалы обладают уникальными свойствами теплоизоляции (тепло- и звукоизоляция салонов, кабин, узлов и агрегатов автомобилей, производственных и бытовых помещений).

Отработана технология изготовления деталей из фрикционного самосмазывающего композиционного материала, накладок фрикционных гасителя колебаний рессорного подвешивания.

В технике нашли широкое применение дисперсно-упрочненные композиционные материалы (ДКМ).

Материалы данного типа относятся к классу порошковых, в которых мат-рица из металла или сплава упрочняется искусственно введенными мелкодисперсными частицами размером менее 0,1 мкм в количестве 0,1 – 15%. В качест-ве упрочняющей фазы используют дисперсные частицы оксидов, карбидов, нитридов и других тугоплавких соединений.

Смеси порошков получают механическим или химическим смешиванием, поверхностным или внутренним окислением, разложением смеси солей, водо-родным восстановлением или химическим осаждением из растворов.

После формирования и спекания проводят горячую пластическую дефор-мацию с целью получения плотного, беспористого полуфабриката (лент, полос, профилей).