KYP0040 MATERJALITEADUSE ÜLDALUSED - tud.ttu.ee

5.4 Plastiline deformatsioon ja libisemispinnad
Teoreetiliselt peaks täiuslike kristalsete ainete mehaaniline tugevus olema tunduvalt suurem kui
katseliselt saadud. Selle üheks põhjuseks on dislokatsioonide esinemine kristallides. Nimelt toimub
metallide plastiline deformatsioon just dislokatsioonide liikumise kaudu. Illustratsioon
ääredislokatsiooni liikumise kohta jõu toimel on joonistel 5-9 ja 5-10. Dislokatsiooni liikumine läbi
kristalli on analoogiline kapsaussi liikumisele. Makroskoopiliselt näeb see välja nii, nagu näidatud
joonisel 5-11. Deformatsioon saab toimuda ka vintdislokatsiooni liikumisel (joon 5-12). Metalli
tugevus seejuures ei vähene, kuna katkevate sidemete asemel tekivad uued.
Sellist plastilist deformatsiooni nimetatakse libisemiseks. Pinda, mida mööda dislokatsioon liigub,
nimetatakse libisemispinnaks. Dislokatsioonid ei liigu kõigil kristallograafilistel pindadel ühesuguse
kergusega. Iga kristallstruktuuri korral on eelistatud pinnad, mis ongi libisemispindadeks. Neil
pindadel on omakorda eelistatud suunad, mida nimetatakse libisemissuundadeks.
Libisemispinnad ja libisemissuunad on need, kus osakeste paiknemise tihedus on suurim e kus
osakesed puutuvad üksteisega vahetult kokku. Sellisel juhul osakese liikumine jõu toimel lükkab
naaberosakese võresõlmest välja. TTK võre korral on libisemispindadeks {111} pinnad ja neil
omakorda libisemissuundadeks suunad (joon 5-13).
Millised on libisemispinnad ja libisemissuunad RTK ja SPH võre korral?
5.5 Metallide tugevdamise meetodid
Metalli plastiline deformatsioon on seotud väga suure hulga dislokatsioonide samaaegse liikumisega.
Seega mida kergemini dislokatsioonid metallis liiguvad, seda kergemini metall plastiliselt
deformeerub. Metalli tugevusomadused (elastsuspiir, voolamispiir, tõmbetugevus, kõvadus)
sõltuvad aga sellest, kui kergesti metall plastiliselt deformeerub. Seetõttu kõik metallide
tugevdamise meetodid põhinevad tegelikult dislokatsioonide liikumise takistamises.
Kasutatakse järgmisi metallide tugevdamise meetodeid.
1) Terade mõõtmete vähendamine.
Kristalliitide vahelisel pinnal lõpeb dislokatsiooni liikumine (libisemine), kuna:
- katkeb osakeste vahetu kontakt;
- muutub kristalli orientatsioon ja seega libisemispind (joon 5-14).
Seetõttu on väikeste kristalliitidega (teradega) metallid tunduvalt tugevamad, nende elastsuspiir on
suurem ja plastiline deformatsioon toimub raskemini. Voolamispiiri sõltuvus terade läbimõõdust
avaldub järgmiselt:
1 2
σ y = σ0
+ KvD
− ,
kus D – terade keskmine läbimõõt;
σ 0 ja K V – konstandid antud metalli korral.
Üheks lihtsaks võimaluseks terade mõõtmete vähendamiseks on kiire jahutamine (karastamine).
Karastamisel muutuvad metallid elastseks, kuid jäigaks (rabedaks).
2) Tahkete lahuste kasutamine.
Selleks legeeritakse metalli lisanditega, mis lähevad põhiaine kristallvõresse (tekitavad tahke lahuse).
Need lisandi aatomid tekitavad võres pingeid – tõmbe- või survepingeid, olenevalt nende
mõõtmetest. Joonisel 5-16a on näidatud, kuidas väiksem lisandi aatom tekitab tõmbepingeid ja
takistab seega aatomite nihkumist.
21