В пособии рассматриваются физические основы пластичности и прочности, а также разрушения кристаллических материалов при их нагружении. <...> Для оценки деформационного поведения кристаллических материалов привлекаются современные представления об их атомно– молекулярном строении, а также положения теории дислокаций. <...> Кратко изложены сведения об особенностях дефектной структуры и деформационного поведения кристаллов энергонасыщенных материалов (ЭНМ). <...> Следует отметить, что теория дислокаций одна из немногих, которая подтверждена экспериментальными результатами на большом количестве различных по природе материалов. <...> Теория дислокаций помогла ученым и специалистам в области материаловедения объяснить резкое отличие теоретически и зкспериментально определяемых величин прочности, выявить механизмы пластической деформации и упрочнения материалов, вскрыть причины преждевременного их разрушения, наметить пути повышения как технической, так и конструкционной прочности твердых тел. <...> Представлен алгоритм проведения термоактивационного анализа пластической деформации кристаллических тел и установления механизма, контролирующего скорость этого процесса, с использованием результатов экспериментов при испытаниях на ползучесть и длительную прочность. <...> Показано, что для более глубокого понимания процессов пластической деформации, упрочнения, разрушения и разработки методов повышения прочности кристаллических материалов необходимо учитывать весь 3 спектр нано-, микро-, мезо- и макроструктурных особенностей твердых тел. <...> Таким образом, в кристаллическом теле наблюдается как ближний, так и дальний порядок расположения частиц. <...> Особенно сильно отличаются кристаллические и аморфные тела по своим тепловым свойствам. <...> Кристаллические тела имеют вполне определенную температуру плавления и их диаграммы плавкости имеют горизонтальный участок. <...> Теоретические расчеты показывают, что образование <...>
Теория_деформируемого_твердого_тела.pdf
УДК 539.37; 620.22
ББК 22.251я7
И20
Иванов Н.Б.
Теория деформируемого твердого тела: тексты лекций.
Н.Б. Иванов; М-во образ. и науки России, Казан. нац. исслед. технол.
ун-т. ─ Казань: КНИТУ,2013. ─ 124 с.
ISBN 978-5-7882-1515-0
В основу учебного пособия положен курс лекций, читаемый
автором по учебной дисциплине «Теория деформируемого твердого
тела», для студентов по направлению подготовки 240300 «Химическая
технология энергонасыщенных материалов и изделий». В пособии
рассматриваются физические основы пластичности и прочности,
а также разрушения кристаллических материалов при их нагружении.
Для оценки деформационного поведения кристаллических материалов
привлекаются современные представления об их атомно–
молекулярном строении, а также положения теории дислокаций. Изложены
принципиальные отличия двух подходов для описания пластической
деформации и разрушения: механики сплошной среды и
кинетической природы прочности твердых тел.
Кратко изложены сведения об особенностях дефектной структуры
и деформационного поведения кристаллов энергонасыщенных
материалов (ЭНМ).
Предназначено для студентов, магистров и аспирантов, обучающихся
по направлению 150100 «Материаловедение и технология
материалов».
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Казанского национального исследовательского технологического университета
Рецензенты:
д-р техн. наук, проф. каф. ИИУС КГЭУ
А.Р. Мухутдинов
канд. техн. наук, нач. отдела ФГУП «Гос НИИХП»
Н.Б.Камардин
ISBN 978-5-7882-1515-0
© Иванов Н.Б., 2013
© Казанский национальный исследовательский
технологический университет, 2013
2
Стр.2
Содержание
Введение…………………………………………………………………... 3
1. Агрегатные состояния вещества и их особенности…………………. 5
1.1. Основные свойства кристаллов…………………………………...
1.2. Силы связи и основные типы структур кристаллов………….....
2. Твердое тело и его структура………………………………………...
2.1. Классификация дефектов кристаллической решетки……….....
9
11
17
18
2.2. Точечные дефекты………………………………………………… 19
2.3. Поверхностные дефекты……………………………………….....
21
2.4. Дислокации………………………………………………………… 23
2.5. Движение дислокаций и пластическая деформация…………… 31
2.6. Экспериментальные методы наблюдения дислокаций………… 35
3. Деформационное поведение моно- и поликристаллов……………...
4. Дислокационные представления об упрочнении………………........
4.1. Упругое взаимодействие скользящих дислокаций с неподвижными
дислокациями……………………………………………………..
37
43
51
4.2. Пересечение скользящих дислокаций с дислокациями «леса».... 52
4.3. Взаимодействие скользящей дислокации с барьерами различной
протяженности, имеющиеся в плоскости скольжения……………. 53
4.4.Техническая прочность материалов и пути ее увеличения……… 55
5. Методы упрочнения материалов, применяемые на практике……… 65
6. Современные представления о разрушении материалов…………… 73
6.1. Некоторые дислокационные механизмы зарождения трещин….. 80
6.2. Основные положения механической и кинетической концепции
разрушения материалов………………………………………………...
82
123
Стр.123
7. Термически активированная деформация кристаллических материалов…………………………………………………………...........
94
7.1.Пластическая
деформация как кинетический процесс………….. 100
7.2. Экспериментальные методы определения термоактивационных
парметров…………………………………………………………….......
7.3. Методика определения энергии активации и активационного
104
объема по результатам испытаний на ползучесть……………………... 106
7.4. Некоторые аспекты проблем прочности материалов…………… 111
8. Особенности деформационного поведения кристаллических энергонасыщенных
материалов (ЭНМ)…………………………………….
Библиографический список……………………………………….…....
117
122
Ответственный за выпуск доцент И.Ю. Суркова
Лицензия № 020404 от 6.03.97 г.
Подписано в печать 18.12.2013
Бумага офсетная
7,75 уч.-изд. л.
Печать Riso
Тираж 100 экз.
Заказ
Формат 60×84/16
7,21 усл. печ. л.
«С» 233
Издательство Казанского национального исследовательского
технологического университета
Офсетная лаборатория Казанского национального
исследовательского технологического университета
420015, Казань, К.Маркса, 68
124
Стр.124