Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Портевин-Ле-Шателье (PLC) эффектісі кернеу-деформация қисығының тісті сипатын немесе кейбір материалдардың пластикалық деформация кезінде, әсіресе біртекті емес деформацияда байқалатын ұшты ағысын сипаттайды. Бұл эффект ұзақ жылдар бойы динамикалық қартаюмен немесе дислокацияларды тоқтатып тұратын диффузиялық ерітінділер мен дислокациялардың осы тоқтаудан босауы арасындағы бәсекелестікпен байланысты. PLC эффектісінің пайда болуы деформация жылдамдығының сезімталдығы теріс мәнге ие болғанда және біртекті емес деформация басталғанда орын алады.
The Portevin–Le Chatelier (PLC) effect describes a serrated stress–strain curve or jerky flow, which some materials exhibit as they undergo plastic deformation, specifically inhomogeneous deformation. This effect has been long associated with dynamic strain aging or the competition between diffusing solutes pinning dislocations and dislocations breaking free of this stoppage. The onset of the PLC effect occurs when the strain rate sensitivity becomes negative and inhomogeneous deformation starts.
Тарих
Эффект Альберт Портевин мен Франсуа Ле Шателье есімімен аталған, бірақ оны алғаш рет олар ашқан жоқ. Феликс Саварт мыс жолақтарын сынақтан өткізген кезде біртекті емес деформацияны байқағанда осы құбылысты тапты. Ол қазір Портевин-Ле-Шателье жолақтары деп аталатын үлгілердегі физикалық тілімдерді тіркеп алды. Саварттың шәкірті Антуан Массон жүктеме жылдамдығын бақылап, экспериментті қайталады. Массон тұрақты жүктеме жылдамдығында үлгілердің кенеттен үлкен созылу өзгерістерін (бірнеше миллиметрге дейін) байқады.
While the effect is named after Albert Portevin and François Le Chatelier, they were not the first to discover it. Félix Savart made the discovery when he observed non homogeneous deformation during a tensile test of copper strips. He documented the physical serrations in his samples that are currently known as Portevin–Le Chatelier bands. A student of Savart, Antoine Masson, repeated the experiment while controlling for loading rate. Masson observed that under a constant loading rate, the samples would experience sudden large changes in elongation (as large as a few millimeters).
Физиканың негізі
Портевин Ле Шателье эффектісінің физикасының көп бөлігі еріген заттардың тартылуының нақты бір жағдайында жатыр. Таза кристалға еріген атомдарды қосу жүйеге өлшемге қатысты сәйкессіздік енгізеді. Бұл өлшемді сәйкессіздік дислокациялардың қозғалысын шектеуге әкеледі. Төмен температурада еріген заттардың атомдары кристалдық торда жылмайды, бірақ жоғары температурада еріген атомдар жылдамдап, дислокациялармен күрделірек әрекеттеседі. Еріген атомдар жылдам болғанда және дислокация жылдамдығы тым жоғары болмағанда, еріген атомдар мен дислокация бірге қозғалады, онда еріген атом дислокацияның қозғалысын баяулатады. Портевин Ле Шателье эффектісі еріген заттардың дислокацияға тартылуы және сынамаға материалға тәуелді диапазонда кернеу түсірілген кезде пайда болады. Түсірілген кернеу дислокациялардың жылдамдығын арттырады, бұл дислокацияға еріген атомнан қашықтауға мүмкіндік береді. Бұл процесс көбінесе "бөліну" деп аталады. Дислокация еріген атомнан қашықтанғаннан кейін, оған түсетін кернеу азаяды, бұл оның жылдамдығын төмендетеді. Бұл еріген атомдарға дислокациямен "жете алуға" мүмкіндік береді. Еріген атом жетіп алғаннан кейін, дислокациядағы кернеу күрт өседі, нәтижесінде процесс қайталанады. Жауын-шашынның болуы кернеу-деформация қисығындағы тістеулердің пайда болуы мен жоғалуына әсер ететіні көрсетілген.
Much of the underlying physics of the Portevin Le Chatelier effect lies in a specific case of solute drag creep. Adding solute atoms to a pure crystal introduces a size misfit into the system. This size misfit leads to restriction of dislocation motion. At low temperature, these solute atoms are immobile within the lattice, but at high temperatures, the solute atoms become mobile and interact in a more complex manner with the dislocations. When solute atoms are mobile and the dislocation velocity is not too high, the solute atoms and dislocation can move together where the solute atom decreases the motion of the dislocation. The Portevin Le Chatelier effect occurs in the specific case where solute drag creep is occurring and there is an applied stress, with a material dependent range, on the sample. The applied stress causes the velocity of the dislocations to increase, allowing the dislocation to move away from the solute. This process is commonly referred to as “breakaway”. Once the dislocation has moved away from the solute, the stress on it decreases which causes its velocity to decrease. This allows the solute atoms to “catch up” with the dislocation. As soon as the solute atom catches up, the stress on the dislocation significantly increases, causing the process to repeat. The presence of precipitates is shown to have an influence on the appearance and disappearance of serrations in the stress strain curve.
Дәннің мөлшері
Материалдың құрылымы да ПЛК әсерін сипаттайтын сыртқы түріне және параметрлеріне әсер етеді. Мысалы, кернеудің төмендеу мөлшері дән өлшемі кішкентай болғанда үлкенірек болады. Критикалық деформация көбінесе дән өлшемі үлкендегенде артады, бұл дислокация тығыздығының дән өлшеміне тәуелділігімен байланысты. Бірақ кейбір зерттеулер дән өлшемінің жолақтың жылдамдығына немесе жолақтың еніне ешқандай әсер етпейтінін көрсетеді.
The structure of the material, as well, has an effect on the appearance and parameters that describe the PLC effect. For example, the magnitude of the stress drops is larger with a smaller grain size. The critical strain often increases with larger grains, which is linked to the dependence of the dislocation density to grain size. But some findings indicate that the grain size has practically no effect on the band velocity or the band width.
Қылқаламдық сипаттама
Деформация жылдамдығына сезімталдық және сындық деформация сияқты қасиеттер ПЛК әсерінің басталуын көрсетеді, бірақ адамдар осы тізімдемелердің өзін сипаттау жүйесін жасады. Бұл түрлері көбінесе деформация жылдамдығына, температураға және дән өлшеміне байланысты. A, B және C типтері әдебиетте ең көп кездесетіндіктен, тек олар туралы ғана айтылатын болады.
While properties like strain rate sensitivity and critical strain mark the beginning of the PLC effect, people have developed a system to describe the serrations themselves. These types are often dependent on strain rate, temperature, and grain size. Because the type A, B, and C type bands are most found in literature they will be the only ones covered here.
А типті жолақтар
А типті жолақтар көбінесе жоғары деформация жылдамдығында және төмен температурада кездеседі. Олар әдетте кішкентай кернеудің төмендеуімен үздіксіз тарағандығы сипатталады.
Type A bands are often seen at high strain rate and low temperatures. They are usually described as continuously propagating with small stress drops.
PLC әсерінен туындаған мәселелер
PLC әсері күшейту механизмімен байланысты болғандықтан, болаттың беріктігі артуы мүмкін; бірақ PLC әсеріне ұшыраған материалдың пластикалық деформациясы мен созылғыштығы күрт төмендейді. PLC әсері болатта көк сынғыштық тудыратыны мәлім; сондай-ақ, созылғыштықтың жоғалтылуы деформация кезінде беткейдің өрескелдеуіне себеп болуы мүмкін (Al Mg қорытпалары осыған ерекше сезімтал), бұл оларды автомобиль корпусын жасауға немесе құюға қолдануға жарамсыз етеді.
Because the PLC effect is related to a strengthening mechanism, the strength of steel may increase; however, the plasticity and ductility of a material afflicted by the PLC effect decrease drastically. The PLC effect is known to induce blue brittleness in steel; additionally, the loss of ductility may cause rough surfaces to develop during deformation (Al Mg alloys are especially susceptible to this), rendering them useless for autobody or casting applications.