скачать книгу бесплатно
, j
– углы, отсчитываемые от оси Z в плоскостях, перпендикулярных оси x.
В данном случае предел интегрирования ? не может быть нулем (в противном случае интеграл расходится). Можно предположить, что ? по порядку величины должен соответствовать расстоянию между ионными остовами, выступающими над поверхностью. Численный расчет по этой формуле (методом Монте-Карло) дает результаты, согласующиеся по порядку величины с экспериментом и очень слабо зависящие от величины ? (рис.3).
Рис.3. Зависимость механических напряжений в микроострие от расстояния до его вершины.
Видно, что вдали от вершины микроострия возникает локальный максимум механических напряжений. Этим можно объяснить тот факт, что образцы-микроострия, как правило, разрушаются по сечению, удаленному от вершины на сотни диаметров. При диаметре образцов менее некоторого критического значения (порядка 1мкм) дислокационный механизм пластической деформации, по-видимому, не проявляется, так как для работы дислокационных источников с таким малым размером требуются нереально большие механические напряжения. Поэтому наличие в образцах-микроостриях высокой плотности дефектов практически не сказывается на их прочности. Действительно, если бы разброс, характерный для образцов микронных диаметров, сохранился и для диаметров на порядок меньших, то нам удавалось бы в автоионном микроскопе исследовать лишь один из десяти подготовленных образцов (так как в процессе наблюдения возникают напряжения не ниже 10
Н/м
). На деле же удается проводить полевое испарение более 90% образцов. Вместе с тем, движение единичных дислокаций вполне возможно и наблюдается в микроскопе. Еще одним доводом в пользу этого заключения являются результаты деформирования микроострий путем вдавливания их в плоскую твердую поверхность (рис.4).
Рис.4. Молибденовое микроострие после вдавливания в стальную пластину.
В связи с этим возникает вопрос о том, какой характер имеет деформация разрушения в диапазоне диаметров менее 0,1 мкм. Типичное изображение в растровом электронном микроскопе образца после разрушения в сильном электрическом поле показано на рис.5.
Рис.5 Микроострие после обрыва в сильном электрическом поле
На следующих рисунках (рис.6) приведены автоионные изображения вольфрамовых микроострий до разрушения и сразу после.
Рис.6
На поверхности разрушения возникают характерные круглые микробугорки. На рис.6 видно, что нижний бугорок имеет кристаллографическую ориентацию, совпадающую с исходным образцом. Их количество – от одного до пяти (чаще два). Это характерно для всех исследованных материалов. Причем, данные атомно-зондового анализа не подтверждают версию о том, что в момент разрушения оторвавшаяся часть образца испаряется в виде ионов или что происходит какой-либо электрический разряд. Можно предположить, что это особая «недислокационная» пластическая деформация, но микромеханизм ее протекания пока не ясен. Для всех исследованных материалов (исследовались образцы из тугоплавких металлов: W, Mo, сплава W-5%Re и сталей 1Х18Н10Т, 316 (10Х17Н13М2) и ЭП838 (07Х12Г14Н4ЮМ).) характер зависимости прочности от диаметра является сходным. Выполняется общая закономерность, которая состоит в том, что прочность по мере уменьшения диаметра образца от 30 до 1 мкм практически не изменяется, а при диаметрах менее 1 мкм разброс результатов, получаемых по данной методике (в этой области диаметр образцов определяли в растровом и просвечивающем электронных микроскопах) резко возрастает. Однако при уменьшении диаметра менее 0,1мкм разброс результатов уменьшается. В качестве примера на рис.7 приведена зависимость прочность-диаметр для вольфрама (для других исследованных материалов характер зависимостей аналогичный).
Вы ознакомились с фрагментом книги.
Для бесплатного чтения открыта только часть текста.
Приобретайте полный текст книги у нашего партнера:
