428 / 460
Actual Problems in Machine Building. 2015. N 2
Materials Science
in Machine Building
____________________________________________________________________
428
Материал и методика
В работе в качестве объекта исследования были выбраны монокристаллы никеля с
ориентацией оси сжатия [110] и двумя наборами боковых граней (
101
), (001) и ( 111 ), ( 121
). Процесс скольжения развивается по кристаллографическим системам <110> {111}. Данная
ориентация ввиду наличия областей «облегченного» сдвига имеет благоприятные условия
для реализации сдвига по плоскостям скольжения.
В работе использовали монокристаллы никеля (примеси менее 0,01 %), выращенные
по методу Бриджмена. Ориентировку осуществляли на рентгеновском аппарате ИРИС 3 по
эпиграммам с точностью ±1°, с уточнением ориентации на рентгеновском дифрактометре
ДРОН-3, с точностью ±0,02°. Поверхность образцов готовили механическим шлифованием и
заключительной электролитической полировкой в насыщенном растворе хромового
ангидрида в ортофосфорной кислоте при напряжении 20 В.
Деформирование сжатием проводили на испытательной машине Instron
ElektroPuls E10000 со скоростью 1.4∙10
-3
с
-1
при комнатной температуре. Для уменьшения
силы трения на торцевых поверхностях применяли графитовую смазку.
Картину деформационного рельефа исследовали на оптическом микроскопе
Leica DM 2500P и растровом электронном микроскопе Tescan Vega II LMU. Параметры
деформационного рельефа определяли на микроинтерферометре NewView 7200. Величина
погрешности измерения зависит от масштаба структурного элемента деформационного
рельефа и составляет ±1% от измеряемой величины.
Данные по количественной оценке деформации получены методом делительных
сеток.
Экспериментальные результаты
Картина деформационного рельефа [110]-монокристаллов никеля представлена, как
было сказано выше, мезополосами. Мезополосы получили свое развитие из следов сдвига,
формирующихся по октаэдрическим плоскостям с начальных степеней деформации (рис. 1
а
). Деформационный рельеф на всех рассмотренных в работе боковых гранях имеет схожую
морфологию. В зависимости от кристаллографической ориентации октаэдрических
плоскостей в объеме образца меняется угол их наклона при выходе на ту или иную боковую
грань.
В случае рассмотрения оптических снимков (рис. 1,
а
) мезополосы визуально
воспринимаются как отдельные структурные элементы рельефа. Однако, при изучении
профиля их сечения полученного с помощью интерференционной профилометрии (рис. 1,
б
)
было выявлено, что они состоят их отдельных следов. Отдельная мезополоса состоит из
нескольких (двух…четырех) следов сдвига, которые в свою очередь образованы группой
следов скольжения. Величина сдвига в мезополосе составляет порядка 1900…3760 нм, для
следов сдвига образующих мезополосу – 80…300 нм.
В работе было проанализировано распределение компонент деформации вдоль
мезополос сформировавшихся на боковых гранях (
101
), (001) и ( 111 ), ( 121 ). Типичная
картина распределения компоненты деформации вдоль мезополосы показана на рис. 1,
в
.
Выявлено, что их поведения определяется местом расположения той или иной мезополосы
на грани. Так для мезополос попадающих на границу областей с разной схемой
напряженного состояния, в основном характерно чередование областей растяжения-сжатия
по компоненте e
x
, по компоненте e
y
реализуется деформация растяжением, по e
z
– сжатием.