Эффект пластичности стекол в модели делокализованных атомов

Эффект пластичности стекол в модели делокализованных атомов

Автор: Сандитов Дандар Сангадиевич

Журнал: Вестник Бурятского государственного университета. Химия. Физика @vestnik-bsu-chemistry-physics

Статья в выпуске: 1, 2021 года.

Бесплатный доступ

У неорганических стекол, аморфных органических полимеров и массивных металлических аморфных сплавов (металлических стекол) обнаруживается остаточная деформация, которая сохраняется сколь угодно долго при 200C. Однако при нагревании ниже температуры стеклования и вблизи нее данная деформация релаксирует практически до исчезновения. Тем не менее, как правило, для нее используется термин «пластическая деформация». Природа эффекта пластичности стекол остается не совсем ясной, до конца нерешенной задачей. В целом обзор посвящен обсуждению основных закономерностей и природы пластической деформации стеклообразных твердых тел и ее термостимулированной релаксации. Рассмотрены различные варианты интерпретации. Механизм и природа данного явления подробно обсуждаются в рамках модели делокализованных атомов, развиваемой в Бурятском государственном университете имени Доржи Банзарова и в Институте физического материаловедения СО РАН.

Еще

Пластичность стекол, термостимулированная релаксация, стеклование, микротвердость, делокализация атома, компьютерное моделирование, наноиндентирование, микродеформация стекол

Короткий адрес: https://sciup.org/148317793

IDR: 148317793   |   DOI: 10.18101/2306-2363-2021-1-5-27

Список литературы Эффект пластичности стекол в модели делокализованных атомов

  • Gehlhoff G., Thomas M. Measurement of mechanical properties of glasses // Z. Techn. Phys. 1926. V. 7. P. 105–120.
  • Bridgman P. W., Simon I. Effects of Very High Pressures on Glass // J. Appl. Phys. 1953. V. 24. P. 405–413.
  • Александров А. П. Морозостойкость высокомолекулярных соединений // В кн.: Труды 1-й и 2-й конференций по высокомолек. Соединениям. Москва: Изд-во АН СССР, 1945. С. 49.
  • Лазуркин Ю. С., Фогельсон Р. Л. О природе больших деформаций высокомолекулярных веществ в стеклообразном состоянии // ЖТФ. Т. 21, Вып. 3. С. 267–286.
  • Чах К., Ляхов С. А., Хоник В. А. Обратимая вязкоупругая деформация массивного металлического стекла // Деформация и разрушение материалов. 2006. № 8. С. 22–25.
  • Сандитов Д. С. Модель делокализованных атомов в физике стеклообразного состояния // ЖЭТФ. 2012. Т. 142, Вып. 1. С. 123–137.
  • Sanditov D. S., Ojovan M. I. On relaxation nature of glass transition in amorphous materials // Physica B. 2017. V. 532. P. 96–113.
  • Сандитов Д. С. О природе уравнения перехода жидкость-стекло // ЖЭТФ. 2016. Т. 150, Вып. 1(7). С. 144–154.
  • Сандитов Д. С., Дармаев М. В., Мантатов В. В. Новый подход к кинетическому критерию стеклования жидкости // Вестник Бурятского госуниверситета. Химия. Физика. 2020. № 1. С. 15–22.
  • Бадмаев С. С., Сангадиев С. Ш., Дармаев М. В., Сандитов Д. С. О модификации критерия стеклования сильновязких жидкостей // Вестник Бурятского госуниверситета. Химия. Физика. 2019. Вып. 4. С. 39–46.
  • Сандитов Д. С., Бартенев Г. М. Физические свойства неупорядоченных структур. Новосибирск: Наука, 1982. 258 c.
  • Ростиашвили В. Г., Иржак В. И., Розенберг Б. А. Стеклование полимеров. Ленинград: Наука, 1987. 201 c.
  • Мазурин О. В. Стеклование. Ленинград: Наука, 1986. — 158 с.
  • Тропин Т. В., Шмельцер Ю. В. П., Аксенов В. Л. Современные аспекты кинетической теории стеклования // Успехи физ. наук. 2016. V. 186. C. 47–76.
  • Сандитов Д. С., Ожован М. И. Релаксационные аспекты перехода жидкость-стекло // Успехи физ.наук. 2019. V. 189. C. 113–124.
  • Стрельников И. А., Олейник Э. Ф., Мазо М. А., Руднев С. Н., Саламатина О. Б. Механизм пластичности стеклообразных полимеров: картина по результатам компьютерного моделирования // Высокомолек. соед. Серия А. 2018. Т. 60, № 3. С. 3–57
  • Берлин А. А., Мазо М. А., Синельников Н. Н. Плавление и стеклование в бинарных системах дисков на плоскости // ДАН. 1998. Т. 359, № 175. С. 1209–1214.
  • Benzine O., Bruns S., Pan Zh., Dust K., Wondraczek L. Local Deformation of Glasses is Mediated by Rigidity Fluctuation on Nanometer Scale // Advanced Science. 2018. № 5. С. 1800916.
  • Синани А. Б., Степанов В. А. Прогнозирование деформационных свойств стеклообразных полимеров с помощью дислокационных аналогий // Механика композитных материалов. 1981. № 1. С. 109–115.
  • Argon A. S. The Physics of Deformation and Fracture of Polymers. New York: Cambridge Univ. Press, 2013. 532 р.
  • Малкин А. Я., Субботин А. В., Куличихин В. Г. Физико-химические и реологические механизмы устойчивости при растяжении полимерных струй // Успехи химии. 2020. Т. 89, № 8. С. 811–823.
  • Sanditov D. S., Ojovan M. I., Darmaev M. V. Glass transition criterion and plastically deformation of glass // Physica B. 2020. V. 582. Р. 411914.
  • Олейник Э. Ф., Руднев С. Н., Саламатина О. Б. Ступенчатый механизм зарождения пластической деформации в стеклообразных полимерах // ДАН. 2015. Т. 465, № 1. С. 46– 49.
  • Олейник Э. Ф., Саламатина О. Б., Руднев С. Н., Шеногин С. В. Новый подход к пластической деформации стеклообразных полимеров // Высокомолек. соед. Сер. А. 1993. Т. 35, № 11. С. 1819–1849.
  • Аржаков М. С., Луковкин Г. М., Аржаков С. А. О природе термостимулированной низкотемпературной релаксации деформации полимерных стекол // ДАН. 1999. Т. 369, № 5. С. 629–631.
  • Волынский А. Л., Бакеев Н. Ф. Структурные аспекты неупругой деформации стеклообразных полимеров // Высокомолек. соед. Сер. А. 2005. Т. 47, № 7. С. 1332–1367.
  • Волынский А. Л., Ефимов А. В., Гроховская Т. Е., Ярышева Л. М., Бакеев Н. Ф. О возможных причинах накопления внутренней энергии на ранних стадиях деформации стеклообразных полимеров // Высокомолек. соед. Сер. А. 2004. Т. 46, № 7. С. 1158–1168.
  • Cohen H. M., Ray R. Densification of glass at very high pressure // Phys. Chem. Glasses. 1965. V. 5. P. 149–161.
  • Шишкин Н. И. Стеклование жидкостей и полимеров под давлением. V. Образование уплотненных стекол // ФТТ. 1960. Т. 2, № 1. С. 350–357.
  • Christiansen E. B., Kistler S. S., Gogarty W. B. Irreversible compressibility of silica glass a means of determining the distribution of force in high-pressure cells // J. Amer. Ceram. Soc. 1962. V. 45, № 4. P. 172-177.
  • Mackenzie J. D. High-pressure effects on oxide glasses. II. Subsequent heat treatment // J. Amer. Ceram. Soc. 1963. V. 46. P. 470-476.
  • Mackenzie J. D. High‐pressure Effects on Oxide Glasses: III, Densification in Nonrigid State // J. Amer. Ceram. Soc. 1964. V. 47, № 2. P. 76-80.
  • Сандитов Д. С., Сангадиев С. Ш. Условие стеклования в теории флуктуационного свободного объема и критерий плавления Линдемана // Физика и химия стекла. 1998. Т. 24, № 4. С. 741-428.
  • Сандитов Д. С., Сангадиев С. Ш., Сандитов Б. Д. Пластичность и вязкость стеклообразных материалов // Деформация и разрушение материалов. 2013. № 3. С. 2–7.
  • Шрейнер Л. А. Твердость хрупких тел. Ленинград; Москва : ОГИЗ, 1949. 144 с.
  • Дертев Н. К. Некоторые механические свойства поверхностного слоя стекла: диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Ленинград: ИХС АН СССР. 1951. 138 с.
  • Balta F. J., Sanditov D. S., Privalko V. P. Review: the microhardness of non-crystalline materials // J. Mater. Sci. 2002. V. 37. P. 4507–4516.
  • Сандитов Б. Д., Сангадиев С. Ш., Мантатов В. В., Сандитов Д. С. Анализ напряженного состояния и пластической деформации аморфных полимеров и стекол при мик- ровдавливании // Деформация и разрушение материалов. 2006. № 10. С. 41–46.
  • Бартенев Г. М., Сандитов Д. С. Природа деформации неорганических стекол при микровдавливании // ДАН СССР. 1967. Т. 176, № 1. С. 66–69.
  • Bartenev G. M., Sanditov D. S., Rasumovskaya I. V. Microhardness and structure inorganic Glasses // Eighth Internat. Congress on Glass. L. 1969. P. 226–227.
  • Bartenev G. M., Sanditov D. S., Rasumovskaya I. V. Untersuchung der deformierbarkeit anorganischer Glaser mittels der // Silikattechnik. 1969. Bd. 20, № 3. P. 89–93.
  • Бартенев Г. М. Разумовская И. В., Сандитов Д. С. Природа деформации при микровдавливании и понятие микротвердости неорганических стекол. В кн.: Механические и тепловые свойства и строение неорганических стекол. Москва: Мин-во промышл-сти строит-х материалов СССР, 1972. 390 с.
  • Сандитов Д. С. Молекулярная подвижность и «микропластичность» неорганических стекол: диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математичеких наук. Москва: Московский гос. пед. ин-т им. В. И. Ленина, 1970. 345 с.
  • Гегузин Я. И., Шпунт А. А. Особенности термостимулированной релаксации микроотпечатков на стеклах и кристаллах // Кристаллография. 1959. Т. 4. С. 579–588.
  • Neely J. E., Mackenzie J. D. Hardness and low-temperature deformation of silica glass // J. Mater. Sci. 1968. V. 3. P. 603–609.
  • Сандитов Д. С., Бартенев Г.М. К вопросу о "пластичности" и прочности стекла // ДАН СССР. 1973. Т.209, № 6. С. 1322–1325.
  • Robredo J., Calvo M. L., Dusollier G. Quelques mesures sur la microdureté Vickers dans le verre // Verres et refractaires. 1970. V. 26. Р. 49–62.
  • Разумовская И. В., Мухина Л. Л., Бартенев Г. М. К механизму деформации неорганического стекла при микровдавливании // ДАН СССР. 1973. Т. 213, № 4. С. 822–825.
  • Мухина Л. Л. Изучение молекулярного механизма деформации неорганических стекол методом микровдавливания: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Москва: Моск. гос. пед. ин-т имени В. И Ленина, 1975. 196 с.
  • Мухина Л. Л., Аскадский А. А., Бартенев Г. М., Разумовская И. В., Слонимский Г. А. О структуре и релаксационных свойствах неорганических стекол // Высокомо- лек. соед. Сер. А. 1973. Т. 15, № 3. С. 641–649.
  • Бартенев Г. М., Сандитов Д. С. Релаксационные процессы в стеклообразных системах. Новосибирск: Наука, 1986. 238 с.
  • Беркович Е. С., Крапошина Л. Б. Новый прибор ИМАШ глубинометр интерференционный для испытания на микротвердость по глубине отпечатка. Примеры его применения // Новое в области испытаний на микротвердость: сборник. Москва: Наука, 1974. C. 93–100.
  • Nomoev A. V., Sanditov D. S., Syzrantsev V. V., Radnaev B. R., Schreiber M. // Physica B: Condensed Matter. 2019. V. 560. P. 23–27.
  • Evers M. Kennzeichnung der Microduktilita von Gläsern durch ihre innere Reibung // Glastech. Ber. 1964. Bd. 37. P. 345–348.
  • Komine N., Kawate Y., Obara A. // Bull. Electrotechn. Labor. (Japan). 1963. V. 27. P. 919–927.
  • Petzold A. Über temperaturabhängige Discontinuitäten der Mikrohärte von Glasern // Silikattechnik. 1975. V. 26. P. 278–289.
  • Александров А. П., Лазуркин Ю. С. Изучение полимеров. Высокоэластичная деформация полимеров // ЖТФ. 1939. Т. 9, № 14. С. 1250–1261.
  • Берлин А. А., Ротенбург Л., Басерст Р. Особенности деформации неупорядоченных полимеров и неполимерных твердых тел // Высокомолек. соед. Сер. А. 1992. Т. 34. С. 6–32.
  • Волынский А. Л., Ярышева А. Ю., Рухля Е. Г., Ефимов А. В., Ярышева Л. М., Бакеев Н. Ф. Деформационное размягчение стеклообразных и кристаллических полимеров // Успехи химии. 2013. Т. 82, № 10. С. 988–1006.
  • Аржаков М. С. Обобщенное описание механических и релаксационных свойств полимерного стекла: автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора химических наук. Москва: МГУ, 2003. 48 с.
  • Arzhakov M. S. Temperature-induced relaxation in deformed polymer glasses // Intern. J. Polymeric Mater. 1998. V. 39, № 3-4. P. 289–311.
  • Олейник Э. Ф., Шеногин С. В., Парамзина Т. В., Руднев С. Н., Шантарович В. П. и др. Молекулярная мобильность в стеклообразных полимерах при пластической деформации // Высокомолек. соед. Сер. А. 1998. Т. 40, № 12. С. 1961–1962.
  • Новиков В. У., Козлов Г. В. Structure and properties of polymers in terms of fractal approach // Успехи химии. 2000. Т. 69, № 6. С. 572–599.
  • Salamatina O. B., Hohne G. W. H., Rudnev S. N., Olenik E. F. Work, heat and stored energy in compressive plastic deformation of glassy polymers // Termochim. Acta. 1994. V. 247. P. 1–18.
  • Johnson W. L. Bulk Glass-Forming Metallic Alloys: Science and Technology // Mater. Res. Bull. 1999. V. 24. P. 42–56.
  • Inoue A. Bulk Amorphous Alloys-Practical Characteristics and Applications-, Materials Science Foundations. 1999. V. 6 (Trans Tech Publications, Netherlands). 148 p.
  • Csach K., Ляхов С. А. Хоник В. А. Восстановление способности к вязкому течению объемного металлического стекла посредством термообработки // Письма в ЖТФ. 2007. Т. 33, № 12. С. 9–15.
  • Саламатина О. Б., Руднев С. Н., Bartczak Z., Galeski A., Олейник Э. Ф. Термодинамика неупругой деформации аморфной и кристаллической фаз линейного полиэтилена // Высокомолек. соед. Сер. А. 2011. Т. 53, № 9. С. 1524–1536.
  • Стрельников И. А., Мазо М. А., Балабаев Н. К., Олейник Э. Ф., Берлин А. А. Накопление энергии при пластической деформации стеклообразного полиметилена // ДАН. 2014. Т. 457, № 2. С. 193–196.
  • Ernsberger R.N. Role of densification in deformation of glasses under point loading // J. Amer. Ceram. Soc. 1968. V. 51, № 10. P. 545–552.
  • Mȍbus G., Ojovan M., Cook S., Tsai J., Yang G. Nano-scale quasi-melting of alkaliborosilicate glasses under electron irradiation // Journal of Nuclear Materials. 2010. V. 396, № 2–3. P. 264–271.
  • Малиновский В. К., Новиков В. Н., Соколов А. П. Низкочастотное комбинационное рассеяние в стеклообразных материалах // Физика и химия стекла. 1989. Т. 15, № 3. С. 331–344.
  • Френкель Я. И. Кинетическая теория жидкостей. Ленинград: Наука, 1975. 592 с.
  • Jenckel E. Zur Temperaturabhängigkeit der Viscosität von Schmelzen // Z. Phys. Chem. 1939. V. 184A, № 1. P. 309-319.
  • Meerlender G. Die erweiterte Jenckel-Gleichung, eine leistungsfähige Viskositäts– temperature–formel. I, II // Rheol. Acta. 1967. V. 6, № 4. P. 309–377.
  • Bradbury D., Mark M., Kleinschmidt R. V. Viscosity and density of lubricating oils from 0 to 150000 Psig and 32 to 425 F // Trans. Amer. Soc. Mech. Eng. 1951. V. 73, № 5. P. 667–676.
  • Шишкин Н. И. Зависимость кинетических свойств жидкостей и стекол от температуры, давления и объема // ЖТФ. 1956. Т. 26, Вып. 7. С. 1461–1473.
  • Сандитов Д. С. Модель вязкого течения стеклообразующих жидкостей и стекол // ДАН. 2013. Т. 451, № 6. С. 650-654.
  • Сандитов Д. С. Поперечная деформация и нелинейность силы межатомного взаимодействия твердых тел // ДАН. 2019. Т. 486, № 1. С. 34–38.
  • Дунаев А. А., Борисова З. У., Михайлов М. Д., Братов А. В. Синтез и свойства стекол системы мышьяк — теллур — алюминий // Физика и химия стекла. 1980. Т. 6, № 2. С. 174–178.
  • Козлов Г. В., Сандитов Д. С. Ангармонические эффекты и физико-механические свойства полимеров. Новосибирск: Наука, 1994. 261 с.
  • Магафуров И. Ш., Тополкараев В. А., Маркарян Р. Е., Олейник Э. Ф. Восстановление размеров деформированных полимерных стекол под давлением // Высокомолек. соед. Сер. Б. 1991. Т. 32, № 2. С. 147–150.
  • Филянов Е. М. Активационные параметры пластической деформации и структура стеклообразных сетчатых полимеров // Высокомолек. соед. А. 1987. Т. 29, № 5. С. 975–982.
  • Оптические стекла. Справочник / под ред. Г. Т. Петровского. Ленинград: ГОИ им С. И. Вавилова, 1975. 346 с.
Еще
Статья обзорная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp