WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

личности aq. Заметим, что, за исключением графика Работу по преодолению сопротивления материала при E(aq), все остальные зависимости показывают линейный внедрении индентора можно оценить как произведение рост. Согласно существующим представлениям [1,41], чем больше размер ОКР и параметр квазикристаллич- нагрузки P на перемещение h. При быстрой пластической деформации выполняется работа, направленная ности aq, тем более совершенной является структура квазикристалла. Характерные размеры зерна квазикри- на изменение субструктуры квазикристалла. Полезную сталлической фазы по данным сканирующей электрон- работу быстрой деформации можно представить в виде ной микроскопии (10-20 µm) значительно превышают W = hc · P, (2) размер отпечатка ( 2.5 µm). Это означает, что наноиндентирование производится в пределах одного зерна, dP P = · h - P, (3) а быстрая пластическая деформация происходит в еще dh меньшем объем QC-фазы. Таким образом, разумно счигде P — изменение нагрузки на длине ступени hc тать, что обнаруженная ступенчатая деформация имеет (за вычетом прогиба), а dP/dh определяет наклон место в моноквазикристалле.

зависимости P(h) на участке перед скачком. Характерная работа производится над объемом V = hc · S, где S — проекция площади отпечатка. Для оценки 4. Обсуждение результатов числа атомов в этом объеме NV использована модель Существенное отличие характера деформации, ква- структуры кристалла-аппроксиманта [43,44]. Величина зикристалла по сравнению с близким по твердости Ec = W /NV имеет смысл изменения энтальпии-на-атом монокристаллом W+12 at.% Ta проявляется на стадии для быстрой пластической деформации. С увеличением упругопластического нагружения. На зависимостях „ско- нагрузки, а следовательно, и (h - h0)/h0, величина Ec рость деформации–нагрузка“ (P) (рис. 3) можно выде- экспоненциально снижается. Экстраполяция к h - h0 = лить два характерных участка (I и II). Для кристалла дает величину около 0.71 eV/at. Полученное значение Физика твердого тела, 2005, том 47, вып. 2174 В.М. Ажажа, С.С. Борисова, С.Н. Дуб, С.В. Малыхин, А.Т. Пугачёв, Б.А. Мерисов, Г.Я. Хаджай практически совпадает с величиной ( 0.75 eV/at.) энер- по-видимому, не осуществляется, поскольку скорость гии термической активации движения дислокаций в деформации не столь велика, как этого требует гипотеза.

квазикристаллах на основе Al, приведенной в работе [1]. Мы считаем, что наблюдаемые эффекты вполне укладыЭксперименты по наноиндентированию выявляют дис- ваются в рамки дислокационных механизмов, которые кретную природу пластичности, связанную с зарожде- осуществляются следующим образом.

нием и движением отдельных дислокаций в кристал- Пластическое течение на начальном участке лах [16–18], квазикристаллах [45] или формировани- ( P 15.5mN) второго цикла нагружения обусем полос сдвига в металлических стеклах [14,15,46]. ловлено диффузионным переползанием дислокаций, Однако вид графиков на рис. 3 свидетельствует о эффективно поглощающих точечные дефекты в поле натом, что механизмы деформации образцов кристалла и пряжений, создаваемом под индентором (инициированквазикристалла различны. Для описания пластической ная напряжениями преимущественная адсорбация [49]).

деформации кристаллов принято несколько механизмов: О диффузионной природе процесса свидетельствует скольжение, диффузионно контролируемое переполза- экспоненциальная зависимость скорости деформации от ние дислокаций, а также механическое двойникова- нагрузки. При этом уменьшение скорости деформации ние [47]. В настоящее время в литературе рассмат- до уровня, соответствующего упругому пределу риваются следующие гипотетические механизмы пла- кристалла, связано, по-видимому, с общим снижением стической деформации квазикристалллов: 1) зарождение концентрации точечных дефектов закалочной природы полных дислокаций [1,4,10,11]; 2) движение дислокаций и одновременным накоплением фазонных дефектов посредством чистого диффузионного переползания [48]; и дислокаций. Эти дислокации не перемещаются 3) деформация путем мартенситоподобного превраще- скольжением, и имеет место процесс упрочнения.

ния [1]; 4) деформация как результат накопления специПри нагрузке P > 15.5 mN происходит акт быстрой фических фазонных дефектов, формирования фазонных пластической деформации. Предполагаем, что каждый стенок, двойникования и разбегания частичных дислокатакой акт обусловлен предельным насыщением фаций [3,12,42].

зонной составляющей вектора Бюргерса (b) полной Перечисленные механизмы во многом сходны с из- дислокации. Параметр аккомодации деформации довестными для кристаллов, но имеются существенные стигает некоторого предельного значения, после чего отличия. При низких температурах движение полных энергетически выгодным становится расщепление полдислокаций в квазикристаллах затруднено, а при повы- ной дислокации на две частичные и их разбегание с шенных температурах в „кильватере“ движущейся дис- формированием микродвойника („фазонной степени“).

локации образуется стенка фазонных дефектов, которые Каждый всплеск скорости деформации связан с введенарушают совершенство квазирешетки [1]. Природа и нием новых дислокаций (как это отмечалось и в кривлияние фазонных дефектов на пластическую дефор- сталлах при очень медленном деформировании [16–18]), мацию подробно рассмотрена в работе Клемана [3] и а спад — с образованием фазонной стенки, которую определены как дефекты соответствия (matching faults).

можно преодолеть, только увеличив нагрузку. Но в Физически эти дефекты состоят из дискретных, но кол- процессе деформации квазикристалл непрерывно налективных атомных смещений, вводящих структурный капливает фазонные дефекты, что способствует дефори химический беспорядок. По современным представ- мационному разупорядочению, и каждое последующее лениям именно фазонные дефекты играют решающую быстрое деформирование происходит при более низком роль в пластической деформации квазикристаллов. Век- контактном давлении. Таким образом, кривая деформатор Бюргерса дислокации в квазикристаллах имеет две ции квазикристалла состоит из чередующихся участков составляющие: b и b. b отвечает за фононную часть упругопластической (как на начальном этапе) и быстрой деформации, а b относится к фазонной деформации.

пластической деформации.

Согласно модели Фейербахера и др. [4–9], пластическая деформация в квазикристаллах связывается с эволюцией двух субструктурных параметров, а именно плотно- 5. Заключение сти дислокаций и параметра аккомодации деформации = |b|/|b |, который отвечает за деформационное ра- Методом наноиндентирования проведено сравнительзупорядочение и термически активируемое переупорядо- ное исследование механизмов деформации квазикричение. Параметр аккомодации растет при пластической сталла i-Ti41.5Zr41.5Ni17 в пределах одного зерна и модеформации, а плотность дислокаций может снижаться. нокристалла W+12 at.% Ta. Модуль упругости квазикриСчитается, что пластическая деформация квазикристал- сталла i-Ti41.5Zr41.5Ni17 оценен как 90 ± 1 GPa, а микрола чувствительная к скорости нагружения и температу- твердость составляет 7.1 ± 0.2 GPa. В условиях контактре [1,4–9]. Модель Фейербахера была разработана для ного нагружения, начиная с некоторой критической навысоких температур деформирования, но по последним грузки, деформация квазикристалла имеет ступенчатый данным дислокационный механизм возможен при низкой характер с чередованием участков упругопластической и температуре и малой скорости деформации [10,49]. Мар- быстрой пластической деформации. Энергия активации тенситоподобный механизм при наноиндентировании, пластической деформации квазикристалла в условиях Физика твердого тела, 2005, том 47, вып. Механическое поведение Ti–Zr–Ni-квазикристаллов при наноиндентировании наноиндентирования при комнатной температуре оце- [20] V. Domnich, Yu. Gogotsi. Rev. Adv. Mater. Sci. 3, 1 (2002).

нена как 0.71 eV/at., что практически совпадает с ве- [21] S.N. Dub, Yu.V. Milman, D.N. Lotsko, A.N. Belous. J. Mat.

Sci. Lett. 20, 1043 (2001).

личиной энергии термической активации пластической [22] S. Dub, N. Novikov, Yu. Milman. Phil. Mag. A 82, 10, деформации.

(2002).

Обнаруженные особенности механического поведения [23] V. Azhazha, S. Dub, G. Khadzhay, S. Malykhin, B. Merisov, квазикристалла при наноиндентировании хорошо описыA. Pugachov. Phil. Mag. 84, 10, 983 (2004).

ваются существующими представлениями о механизмах [24] V. Azhazha, G. Khadzhay, S. Malykhin, B. Merisov, деформации квазикристаллов, выработанными на основе A. Pugachov. Phys. Lett. A 319, 539 (2003).

экспериментов по высокотемпературной деформации.

[25] Powder Diffraction File. Inorganic Sest 1–37. Swarthmore.

Начальный этап пластической деформации квазикриPennsylvania. ASTM-JCPDS (1977–1988).

сталла связан с процессами диффузионного перепол[26] J.W. Cahn, D. Shechtman, D. Gratias. J. Mat. Res. 1, 1, зания дислокаций и накопления фазонных дефектов.

(1986).

Увеличение плотности фазонных дефектов способствует [27] S. Ebalard, F. Spaepen. J. Mater. Res. 4, 1, 39 (1989).

„деформационному разупорядочению“, и каждое после- [28] P.J. Lu, K. Deffeyes, P.J. Steinhardt, N. Yao. Phys. Rev. Lett.

дующее быстрое деформирование происходит при более 87, 27, 1–275507 (2001).

низком контактном давлении. Каждый всплеск скорости [29] С.И. Булычев, В.П. Алехин, М.Х. Шоршоров, А.П. Терновский, Г.Д. Шнырев. Завод. лаб. 39, 1242 (1973).

деформации может быть обусловлен „скольжением“ [30] W.C. Oliver, G.M. Pharr. J. Mater. Res. 7, 6, 1564 (1992).

расщепленных дислокаций с формированием единичной [31] D.F. Bahr, D.E. Kramer, W.W. Gerberich. Acta Mater. 46, 10, полосы скольжения, а спад — введением новых фазон3605 (1998).

ных дефектов и образованием фазонной стенки.

[32] В.П. Еременко, Е.Л. Семенова, Л.А. Ткаченко. Металлы 6, 191 (1990).

Список литературы [33] С.А. Сибирцев, В.Н. Чеботников, В.В. Молоканов, Ю.К. Ковнеристый. Письма в ЖЭТФ 47, 25 (1), 61 (1989).

[1] Z.M. Stadnik. Physical Properties of Quasicrystals. Springer– [34] S. Yi, W.J. Kim. J. Mater. Res. 15, 4, 892 (2000).

Verlag, Berlin (1999). 438 p.

[35] J.P. Davis, E.H. Majzoub, J.M. Simmons, K.F. Kelton. Mater.

[2] M. Ricker, J. Bachteler, H.-R. Trebin. Eur. Phys. J. B 23, Sci. Eng. A 294–296, 15, 104 (2000).

(2001).

[36] K.F. Kelton, A.K. Gangopadhyay, G.W. Lee, L. Hannet, [3] M. Kleman. arXiv: cond-mat/0211687 v1 29 Nov (2002).

R.W. Hyers, S. Krishnan, M.B. Robinson, J. Rogers, T.J. Rathz.

[4] M. Feuernacher, C. Metzmacher, M. Wollgarten, K. Urban, J. Non-Cryst. Solids 312–314, 305 (2002).

B. Baufeld, M. Bartsch, U. Messerschmidt. Mat. Scie. Eng.

[37] R.M. Stroud, K.F. Kelton, S.T. Misture. J. Mater. Res. 12, 2, A 226–228, 943 (1997).

434 (1997).

[5] P. Schall, M. Feuerbacher, M. Bartsch, U. Messerschmidt, [38] R. Nicula, A. Jianu, A.R. Biris, D. Lupu, R. Manaila, K. Urban. Phil. Mag. Lett. 79, 10, 785 (1999).

A. Devenyi, C. Kumpf, E. Burkel. Eur. Phys. J. B 3, 2, [6] M. Heggen, M. Feuerbacher, P. Schall, H. Klein, I.R. Fisher, (1998).

P.C. Canfield, K. Urban. Mater. Sci. Eng. 294–296. [39] R. Nicula, A. Jianu, U. Ponkratz, E. Burkel. Phys. Rev. B 62, (2000).

13, 8844 (2000).

[7] M. Feuerbacher, P. Schall, Y. Estrin, Y. Brechet. Phil. Mag.

[40] K. Foster, R.G. Leisure, J.B. Shaklee, J.Y. Kim, K.F. Kelton.

Lett. 81, 7, 473 (2001).

Phys. Rev. B 59, 11 132 (1999).

[8] M. Hegger, M. Feuerbacher, T. Lange, K. Urban. J. All. Comp.

[41] S. Roche, G.T. de Laissardiere, D. Mayou. J. Math. Phys.

342, 330 (2002).

38 (4), 1794 (1997).

[9] W. Yang, M. Feuerbacher, K. Urban. J. All. Comp. 342, [42] V. Franz, M. Feuerbacher, M. Wollgarten, K. Urban. Phil.

(2002).

Mag. Lett. 79, 6, 333 (1999).

[10] J. Bonneville, M. Texier, A. Proult. ICSMA13. Budapest [43] W.J. Kim, P.C. Gibbons, K.F. Kelton. Phil. Mag. Lett. 76, 3, (2003). P. 364.

199 (1997).

[11] M. Texier, A. Proult, J. Raier, J. Bonneville. Ibid. P. 412.

[44] W.J. Kim, P.C. Gibbons, K.F. Kelton, W.B. Yelon. Phys. Rev.

[12] M. Feuerbacher, C. Metzmacher, M. Wollgarten, K. Urban, B 58, 2578 (1998).

B. Baufeld, M. Bartsch, U. Messerschmidt. Mat. Scie. Eng.

[45] H. Kreuzer, R. Pippan. ICSMA 13. Budapest (2003). P. 78.

A 233, 103 (1997).

[46] Yu.I. Golovin, V.I. Ivolgin, V.A. Khonik, K. Katagava, [13] Ю.В. Мильман. Сучастне матерiалознвство XXI сторiчча.

A.I. Tyurin. Scripta Mater. 45, 947 (2001).

Наук. думка, Кив (1998). С. 637.

[47] Современная кристаллография. Том 4. Физические свой[14] C.A. Schuh, T.G. Nieh. Acta Mater. 51, 87 (2003).

ства кристаллов / Л.А. Шувалов, А.А. Урусовская, [15] R. Vaidyanathan, M. Dao, G. Ravichadran, S. Suresh. Acta И.С. Желудев, А.В. Залесский, С.А. Семилетов, Б.Н. Греmater. 49, 3781 (2001).

чушников, И.Г. Чистяков, С.А. Пикин. Наука, М. (1981).

[16] A. Goldstone, H.-J. Koh, K.-Y. Zeng, A.E. Giannakopoulos, 496 с.

S. Suresh. Acta Mater. 48, 2277 (2000).

[48] Р.У. Канн, П. Хаазен. Физическое материаловедение. Т. 3:

[17] S.G. Corcoran, R.J. Colton, E.T. Lilleodden, W.W. Gerberich.

Физико-механические свойства металлов и сплавов. МеPhys. Rev. B 55, 24, R16 057 (1997).

таллургия, М. (1987). 663 с.

[18] S. Suresh, T.-G. Nieh, B.W. Choi. Sripta Mater. 41, 9, [49] F. Mompiou, L. Bresson, D. Gratias, D. Caillard. ICSMA 13.

(1999).

Budapest (2003). P. 19.

[19] J.J. Kim, Y. Choi, S. Suresh, A.S. Argon. Science 295, (2002).

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.