Войти
Скольжение границ зерен - это механизм деформации материала, при котором зерна скользят друг относительно друга. Это происходит в поликристаллическом материале при внешнем напряжении при высокой гомологической температуре (выше ~ 0,4) и низкой скорости деформации. Гомологическая температура описывает рабочую температуру относительно температуры плавления материала. Существует два основных типа скольжения по границам зерен: скольжение Рахингера и скольжение Лифшица. Скольжение границ зерен обычно происходит как комбинация обоих типов скольжения. Форма границы часто определяет скорость и степень зернограничного скольжения.
Многие люди разработали оценки вклада зернограничного скольжения в общую деформацию, испытываемую различными группами материалов, такими как металлы, керамика и геологические материалы. Скольжение по границам зерен вызывает значительную деформацию, особенно для мелкозернистых материалов и при высоких температурах. Было показано, что скольжение по границам зерен по Лифшицу вносит около 50-60% деформации в диффузионную ползучесть по Набарро-Херрингу. Этот механизм является основной причиной разрушения керамики при высоких температурах из-за образования стеклообразных фаз на границах их зерен.
Скольжение Рэчингера чисто эластичное; зерна сохраняют большую часть своей первоначальной формы. Внутреннее напряжение будет расти по мере скольжения зерен, пока напряжение не уравновесится с внешним приложенным напряжением. Например, когда к образцу прикладывается одноосное растягивающее напряжение, зерна перемещаются, чтобы приспособиться к удлинению, и количество зерен в направлении приложенного напряжения увеличивается.
Скольжение Лифшица происходит только при ползучести Набарро-Селедки и Кобла. Скользящее движение компенсируется диффузией вакансий из-за индуцированных напряжений, и форма зерна изменяется во время процесса. Например, когда прикладывается одноосное растягивающее напряжение, диффузия будет происходить внутри зерен, и зерно будет вытягиваться в том же направлении, что и приложенное напряжение. Не будет увеличения количества зерен в направлении приложенного напряжения.
Нанокристаллические материалы или наноматериалы имеют мелкие зерна, которые помогают подавить ползучесть решетки. Это полезно для относительно низкотемпературных операций, поскольку препятствует движению или диффузии дислокаций из-за большой объемной доли границ зерен. Однако мелкие зерна нежелательны при высокой температуре из-за повышенной вероятности зернограничного скольжения.
Форма зерна играет большую роль в определении скорости и степени скольжения. Таким образом, контролируя размер и форму зерен, можно ограничить скольжение по границам зерен. Как правило, предпочтительны материалы с более крупными зернами, поскольку у материала будет меньше границ зерен. В идеале монокристаллы полностью подавляют этот механизм, поскольку образец не имеет границ зерен.
Другой метод - усилить границы зерен путем добавления осадков. Небольшие выделения, расположенные на границах зерен, могут закреплять границы зерен и препятствовать скольжению зерен друг относительно друга. Однако не все выделения желательны на границах. Крупные выделения могут иметь противоположный эффект на закрепление границ зерен, поскольку они позволяют большему количеству зазоров или вакансий между зернами для размещения выделений, что снижает эффект закрепления.
