Эффект памяти формы. ГУ УНПКПластичность металлов известна на протяжении тысячелетий. В подавляющем большинстве случаев она осуществляется сдвигом, когда одна часть кристалла проскальзывает по отношению к другой по соприкасающимся атомным плоскостям кристаллической решетки. Известно также, что при таком скольжении вектор сдвига оказывается обязательно кратным межатомному расстоянию в направлении сдвига. Ввиду сказанного взаимное расположение атомов в любом месте кристалла до и после сдвига оказывается одинаковым. Это означает, что сдвиг не порождает стимулов для восстановления приобретенной кристаллом деформации, то есть пластическая деформация должна быть необратимой. Схематически процесс пластической деформации иллюстрируется так: по одной из плоскостей скольжения АА произошел сдвиг на величину а. Он кратен межатомному расстоянию d и, конечно, может во сколько угодно раз быть больше, чем d. На рисунке видно, что сдвиги по другим плоскостям скольжения, параллельным АА, могут быть разными и происходить по плоскостям, как угодно удаленным от АА. Понятно, что после совершения подобного процесса относительное расположение атомов ближайшего окружения воспроизводится. Для описания устройства кристаллической решетки достаточно указать расположение атомов в элементарной ячейке кристалла, которую выбирают таким образом, чтобы плотно приставленными друг к другу ячейками можно было заполнить все пространство, получив при этом картину укладки атомов в кристалле. У меди, например, элементарная ячейка представляет собой куб, в вершинах и центрах граней которого помещены атомы (гранецентрированная кубическая решетка). У вольфрама это куб с атомами в вершинах и одним атомом в центре куба (объемно-центрированная кубическая решетка). При пластическом сдвиге элементарная ячейка не искажается, смещаясь как целое, а значит, и симметрия кристалла не изменяется. Продукт сдвига становится неотличимым от исходного, и как следствие после удаления нагрузки накопленная деформация сохраняется, что демонстрируется с помощью диаграммы растяжения меди на рис. 2. Здесь на этапе нагрузки (кривая ОА ) возникла деформация более 40%, основная часть которой сохраняется и после удаления напряжений (отрезок ОВ ). Кроме пластического деформирования может реализовываться упругое, отличающееся способностью возвращать деформацию при удалении вызвавших ее усилий. Природа упругости хорошо известна: под нагрузкой атомы испытывают некоторые взаимные смещения (например, удаляются друг от друга при растяжении), обычно в пределах не более 0,1% расстояния между ними. В результате при удалении внешней силы позиции атомов становятся неэквивалентны исходным, и деформация непременно восстанавливается по мере разгрузки кристалла. Представления об упругости и пластичности настолько укоренились в сознании людей, что еще в середине нашего столетия любая идея о возможности существования каких-либо качественно иных масштабных деформационных проявлений даже не обсуждалась. Исключением служил лишь единственный из известных фактов - механическое двойникование, то есть переориентация кристалла. Механическое двойникование как механизм неупругой деформации в принципе родственно скольжению, хотя и с некоторыми ограничениями.
© Copyright: Орёл Город, 2011.
Другие статьи в литературном дневнике:
|
