Дислокационные модели упрочнения матриц СВТКМ » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Дислокационные модели упрочнения матриц СВТКМ

29.06.2021

При обсуждении механизма упрочнения металлических матриц СВТКМ и KM рассматривают несколько моделей, основной из которых считается модель, предложенная Е. Орованом.

В этой модели рассматривается движение дислокаций в матрице дисперсноупрочненного композита и взаимодействие дислокации с высокомодульной дисперсной фазой в матрице. Согласно предложенной модели, в процессе движения дислокаций в матрице вокруг дисперсных частиц создается поле упругих напряжений, которое затрудняет перемещение новых дислокаций между дисперсными частицами. Если принять модель, согласно которой деформация дисперсноупрочненного композита лимитируется движением дислокаций в матричном металле по механизму выгибания дислокаций при прохождении между дисперсными частицами упрочняющей фазы, то напряжение, необходимое для выгибания дислокаций между дисперсными высокомодульными частицами упрочняющей фазы, определится из равенства

Если принять t равным GJ?/2, то уравнение Орована (15.3) принимает вид

где a = 1 для краевых дислокаций и a = (1—u)-1 для винтовых дислокаций при условии, что коэффициент Пуассона u < 0,5; Gs — модуль сдвига металла матрицы; b — вектор Бюргерса; L — среднее расстояние между частицами дисперсной фазы в матрице.

Для дисперсных частиц, равномерно распределенных в матрице и характеризующихся некогерентным сопряжением в области фазовой границы с матрицей, начальное напряжение сдвига (тнач) композита можно оценить по формуле

где т0 — критическое напряжение сдвига материала матрицы; R — радиус дисперсной частицы; т0 — радиус ядра дислокации.

Для учета влияния объемного содержания высокомодульной дисперсной фазы Vd и ее дисперсности на величину сдвиговых напряжений дисперсно-упрочненного композита можно воспользоваться упрошенным выражением

При высоких и сверхвысоких температурах, что характерно для условий эксплуатации СВТКМ, возможно развитие процессов их деформации — ползучести.

Такие процессы лимитируются скоростью переползания дислокаций (vд) в обход дисперсных высокомодульных частиц сверху и снизу

где о — действующее напряжение; D — коэффициент самодиффузии матрицы, который ограничивает действие каждого источника Франка — Рида; к — константа Больцмана; Т — температура.

Для условий, при которых необходимо учитывать скорость переползания дислокаций в их скоплениях (n) на частице, можно установить скорость ползучести (vд) при наличии высоких напряжений в матрице композита:

Для условий сверхвысоких температур или более высоких напряжений в матрице скорость переползания дислокаций можно определить из равенства

а скорость ползучести (v) композита может быть рассчитана по формуле

где dэф — эффективный диаметр дисперсной частицы.

Помимо дислокационного механизма при оценке эффективности упрочнения металлических матриц СВТКМ дисперсными высокомодульными частицами, необходимо учитывать также роль структурного фактора.

Определяющее влияние структурного фактора проявляется при высоких и сверхвысоких температурах. Это подтверждено испытаниями сверхвысокотемпературного дисперсноупрочненного композиционного материала на основе вольфрама, характеризующегося различным структурным состоянием.

Рассмотренное позволяет сделать выводы, что при создании сверхвысокотемпературных композиционных материалов, матрица которых содержит высокомодульные дисперсные частицы тугоплавких соединений, необходимо учитывать:

— эффективность применения соединений упрочняющей дисперсной фазы, характеризующейся высокой термодинамической стабильностью в матричном металле при высоких и сверхвысоких температурах;

— физико-механические свойства, и в частности модуль нормальной упругости, прочность при сжатии, должны быть выше значений рассматриваемых параметров матричных металлов;

— в целях эффективного упрочнения матричного металла СВТКМ должна учитываться дисперсность частиц упрочняющей фазы, величина которой не должна превышать 0,01-0,05 мкм.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: