Известно, что наличие дефектов в структуре кристаллической решетки влияет на многие свойства магнитных материалов. Новые структуры и свойства таких материалов еще мало изучены и могут представлять практический интерес.
Во многих источниках приводятся конкретные данные о механических свойствах реальных металлов и сплавов, но их связь с дислокациями не анализируется (1,2,3,4). Изменение основных свойств металлов и сплавов обусловлено присутствием в них различного рода дислокаций. Одним из направлений в технологии повышения физических и механических свойств металлов и сплавов является создание совершенной теории образования и поведения дислокаций (5,6,7,8).
Дислокации наряду с точечными дефектами представляют собой наиболее распространенные типы дефектов кристаллического строения твердых тел. Однако они в отличие от точечных дефектов более многообразны - как сами по себе по типам, так и по образуемым комплексам.
При деформации изгиба на выпуклой стороне слои образца испытывают растяжение с изгибом до нейтрального слоя, а на вогнутой - сжатие с изгибом после нейтрального слоя. При деформации изгиба, вследствие растяжения-изгиба и сжатия-изгиба сплава на выпуклой и вогнутой сторонах слоя, возникают внутренние напряженные силы противодействия растяжению-изгибу и сжатию-изгибу. В этих крайних слоях, как мы выяснили, образуются краевые дислокации. Между зонами растяжения-изгиба и сжатия-изгиба находится другой слой, который искривляясь, не удлиняется и не сжимается. Находящийся между слоями растяжения-изгиба и сжатия-изгиба нейтральный слой испытывает только чистый изгиб.
При деформации на изгиб железокремнистого сплава с 5% кремния предел прочности образцов оказался в 5-5,2 раза ниже, чем предел прочности образцов на сжатие и в 4-4,1 раза ниже, чем прочности образцов на кручение. Однако изучение микроструктуры показало, что концентрация дислокаций после деформации образцов на изгиб оказалась в 1,03-1,07 раза ниже, чем концентрация дислокаций на образцах после деформации на сжатие и в 4,1-4,9 раза выше, чем концентрация дислокаций на образцах после деформации на кручение. Возникает парадоксальная ситуация заключающаяся в том, что концентрации дислокаций образцов при деформации на изгиб и сжатие имеют примерно одну и ту же величину, а предел прочности образцов на изгиб в 5-5,2 раза ниже, чем предел прочности образцов на сжатие. С другой стороны концентрация дислокаций на образцах после деформации на изгиб в 4,1-4,9 раза выше, чем концентрация дислокаций на образцах после деформации на кручение, а предел прочности образцов на изгиб в 4-4,1 раза ниже, чем предел прочности образцов на кручение. Эти испытания повторяли много раз, но с тем же результатом.
Результаты этих испытаний показывают, что аномальное поведение железокремнистого сплава при деформации на изгиб по сравнению с деформацией на сжатие состоит в том, что в процессе деформации на изгиб и сжатие зарождаются и функционируют дислокации почти одинаковой концентрации, однако при этом резко отличаются их пределы прочности. Еще более контрастное поведение материала происходит при деформации на изгиб по сравнению с деформацией материала на кручение и состоит в том, что при деформации на изгиб зарождаются и функционируют дислокации, концентрация которых в 4,1-4,9 раза выше, а предел прочности образцов при этом примерно во столько же раз ниже.
Таким образом, поскольку низкому пределу прочности материала при деформации на изгиб по сравнению с деформацией материала на сжатие и кручение соответствует примерно одинаковая концентрация дислокаций образцов после деформации на сжатие и даже большая концентрация дислокаций по сравнению с концентрацией дислокаций после деформации на кручение, можно сделать заключение о возникновении после деформации на изгиб новых видов дислокаций.
Обнаруженное несоответствие между пределом прочности при деформации на изгиб по сравнению с пределом прочности при деформации на сжатие и кручение позволяет сделать вывод о том, что наряду с возникновением краевых дислокаций после деформации на сжатие и винтовых дислокаций после деформации на кручение, в процессе деформации на изгиб зарождаются и функционируют дуговые дислокации.
Экспериментально было исследовано, что индикатором существования дуговых дислокаций здесь является доменная структура. Доменная структура наблюдалась при нанесении магнитного коллоида на торцовую изогнутую поверхность и на боковую недеформируемую поверхность. Доказательством подтверждения существования дуговых дислокаций является то обстоятельство, что на торцовой поверхности изогнутой пластины наблюдается сложная структура замыкающих доменов, в то время как на недеформируемой боковой поверхности -структура в виде параллельных доменов. Эти замыкающие домены напоминают структуру типа дуговых «кружев». На боковой поверхности наблюдаются основные типы доменов. Основная доменная структура, исследуемых образцов, представляет собой параллельные домены типа «клинья». Объемы замыкающих доменов типа дуговых «кружев», зависящих от механических напряжений деформации изгиба, в десятки раз меньше объема основных доменов. Это обстоятельство является дополнительным аргументом в пользу возникновения дуговых дислокаций в процессе деформации изгиба.
ВЫВОДЫ
Обнаруженное несоответствие между низким пределом прочности образцов при деформации на изгиб по сравнению с пределом прочности образцов при деформации на сжатие и кручение в 4,1-5,2 раза, а концентрация дислокаций после деформации на изгиб имеет плотность одинаковую или даже большую по сравнению с концентрацией дислокаций после деформации на сжатие и кручение, позволяет сделать вывод о том. что в процессе деформации на изгиб зарождаются и функционируют дуговые дислокации. Дуговые дислокации вероятно обеспечивают снижение напряжения в материале при деформации изгиба.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Чуйко Н.М., Машкевич Е.И., Перевязко А.Т. Трансформаторная сталь - М.: Металлургия, 1970.
- Дубров Н.Ф., Лапкин Н.И. Электротехнические стали. - М.: ГНТИ литературы по черной и цветной металлургии, 1963.
- Дурнев В.Д. Механические свойства электротехнических сталей. - ЛДНТП. Л. Знание, 1965.
- Меськин B.C. Ферромагнитные сплавы. - М.-Л. ОНТИ, 1937.
- Бюрен В. Дефекты в кристаллах. - М.: Мир, 1962.
- Тимофеев И.А., Никольская Е.И., Беляев А.И. Дислокационная и доменная структура металлокерамических железо-кремнистых сплавов. В книге «Физика магнитных материалов» - Калинин, 1978.-с.51-57.
- Тимофеев И А. Влияние дислокационной структуры на механические свойства железокремнистых сплавов // Структура дислокаций и механические свойства металлов и сплавов. - Екатеринбург, 1999. - с.155-156.
- Тимофеев И.А. Концепция возникновения дуговых дислокаций при деформации изгиба // Известия Инженерно-технологической академии Чувашской Республики. Сводный том. - г. Чебоксары, 1999. - № 3-4; 2000. - № 1-4; 2001. - № 1-4. - С. 261-263.
Работа представлена на IV общероссийскую конференцию с международным участием «Новейшие технологические решения и оборудование», г. Москва, 11-13 мая 2006 г. Поступила в редакцию 08.04.2006г.
Библиографическая ссылка
Тимофеев И.А. ВЛИЯНИЕ ДУГОВЫХ ДИСЛОКАЦИЙ НА ДЕФОРМАЦИЮ ИЗГИБА // Фундаментальные исследования. – 2006. – № 5. – С. 90-92;URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=5069 (дата обращения: 19.04.2024).