Жаропрочность никелевых сплавов

Раздел ГРНТИ: Металловедение
Е. Н. Каблов , Е. Р. Голубовский
Машиностроение, 1998 г.

Ссылка доступна только зарегистрированным пользователям.
Жаропрочность никелевых сплавов

Зарождение микротрещин.

Даже при высоких температурах и низких скоростях деформации не удается получить полной релаксации напряжений в границах. Доля границ, на которых наблюдается проскальзывание, растет во времени, достигая сравнительно быстро 100 %. Но средняя скорость сдвига в них уменьшается со временем. Следовательно, в некоторых местах границ продолжают накапливаться локальные напряжения, которые и приводят к зарождению микротрещин по одной из дислокационных схем [например, 32, 74, 157, 268].
Рост клиновидных трещин. Клиновидными называются трещины, зарождающиеся на тройных стыках зерен и развивающиеся вдоль одной из границ. Они зарождаются преимущественно на границах с максимальными растягивающими напряжениями. Во-первых, в этом случае касательные напряжения на прилегающих границах максимальны. Во-вторых, схема зарождения микротрещины по расположению дислокационных зарядов эквивалентна схеме Коттрелла. Известно, что при этом зарождается дислокационная трещина, росту которой способствуют нормальные напряжения [30]. Тройной стык зерен является линейным дефектом структуры межзеренных границ, блокирующим проскальзывание по границам зерен так же, как сама граница зерна блокирует линии скольжения в зерне. В границе зерна при ее пересечении линией скольжения может зарождаться трещина [74], но при высокой пластичности зерен локальные напряжения ал успевают релаксировать раньше благодаря микропластическим сдвигам. Аналогичная ситуация возможна и у тройного стыка. В этом случае полная релаксация напряжения стл посредством межзеренных сдвигов невозможна из-за ограниченного числа плоскостей скольжения границ зерен. Поэтому основным фактором, определяющим условия развития межзеренных клиновидных трещин, является релаксационная микропластичность в объеме зерен около тройных стыков. При дальнейшем повышении или уменьшении температуры релаксация успевает пройти, и клиновидные трещины не зарождаются.
Таким образом, зарождение клиновидных межзеренных трещин происходит в том случае, если температура началамежзеренного проскальзывания ниже температуры микропластической релаксации.
Зарождение и рост микропор. Поры на границах зарождаются при более высоких температурах или меньших скоростях деформаций (меньших напряжениях), чем клиновидные трещины. Наиболее вероятны два механизма зарождения пор: разрыв ступеньки на границе скоплениями межзеренных дислокаций и раскол хрупких включений. Поры окажутся вытянутыми в первом случае вдоль ступенек, т.е. примерно перпендикулярно сдвигу; во втором случае - вдоль сдвига.
В сплавах зарождение пор может происходить на границе раздела матрицы и частиц второй фазы [139, 183, 230, 237, 244, 263, 264|. В литературе часто обсуждается механизм зарождения пор благодаря конденсации вакансий, образующихся при пластической деформации. Однако проведенные оценки показали [30, 130], что этот механизм требует нереально высокой степени пересыщения вакансиями. Поэтому предпочтение отдается дислокационным механизмам зарождения пор. В отличие от пор, зарождающихся в объеме зерен, на границах они непрерывно и плавно растут с момента зарождения в течение всего времени ползучести [30].
Относительно природы роста пор можно выделить два основных механизма - диффузионный рост пор путем конденсации вакансий и механизм пластического роста, обусловленный проскальзыванием по границам.
Изучение развития очагов разрушения по границам зерен методами количественной металлографии [162, 170, 171, 242] показало, что имеется параболическая зависимость между размером пор и временем их роста. Подобная зависимость указывает на диффузионную природу роста пор.
Предположение о диффузионном росте пор вызывает вопрос о возможном источнике вакансий. В качестве источников обычно рассматриваются вакансии, образующиеся при пластической деформации, в частности при аннигиляции разноименных краевых дислокаций, скольжении винтовых дислокаций со ступеньками, быстром переползании дислокаций через препятствия и др. В результате этого предполагается возникновение временного локального избытка вакансий, часть из которых мигрирует к границе с последующей конденсацией на зародышах пор [75, 89, 155, 213, 227, 242].