Методы исследования структурно-фазовых превращений в наноматериалах, деформируемых под давлением
Автор: Васильев Л.С., Ломаев С.Л.
Статья в выпуске: 2, 2019 года.
Бесплатный доступ
Дан сравнительный анализ основных методов исследования структурно-фазовых превращений, протекающих в наноструктурах металлов и сплавов в процессе пластического деформирования под давлением. Показано, что адекватное описание изменений в структуре гидростатически сжатых материалов при деформировании невозможно без использования континуальных моделей линейных, планарных и точечных дефектов, составляющих основу любой наноструктуры. В рамках теории необратимых деформаций, основанной на континуальной модели Дебая и приближении Грюнайзена, исследованы объемные свойства дислокаций, их скоплений и межкристаллитных границ. Показано, что дислокации должны иметь избыточный объем, величина которого определяется асимметрией потенциалов межатомных взаимодействий по отношению к растяжению и сжатию материала. Приведены данные, свидетельствующие о значительном влиянии избыточного объема на скорость процессов диффузионного массопереноса вдоль дислокационных линий. Показано также, что избыточный объем дислокационных скоплений существенно зависит не только от объемных свойств индивидуальных дислокаций, но и от структуры скоплений. Полученные результаты применяются к анализу проблем, возникающих при исследовании эффектов увеличения пластичности материалов под давлением. Показано, что сжимающее давление может способствовать увеличению скорости процессов релаксации внутренних напряжений и подавлять процессы концентрации напряжений в местах зарождения очагов разрушения материалов. Однако оно не препятствует процессам развития дефектов сплошности, и при достаточно низких температурах условия гидростатического сжатия могут приводить к ускорению процессов порообразования. Рассмотрены методы описания деформационного взаимодействия точечных дефектов в химически неоднородных материалах. Дается анализ недостатков существующих микроскопических и континуальных теорий, применяемых к описанию объемных свойств точечных дефектов в неоднородных средах, соответствующих наноструктурам металлов и сплавов. Предложены модели, описывающие нелокальное деформационное взаимодействие точечных дефектов в континуальных средах с любыми свойствами анизотропии.
Наноматериалы, избыточный объем дефектов кристаллической решетки, влияние давления на пластичность и разрушение, континуальные модели сплавов
Короткий адрес: https://sciup.org/146281938
IDR: 146281938 | УДК: 539.3 | DOI: 10.15593/perm.mech/2019.2.06
Research methods of structural and phase transformations in nanomaterials deformed under pressure
The comparative analysis is given on the main research methods of the structural and phase transformations proceeding in nanostructures of metals and alloys during plastic deformation under pressure. It is shown that an adequate description of changes in structure of compressed materials under deformation is impossible without the use of continual models of the linear, planar and dot defects making a basis of any nanostructure. Within the theory of irreversible deformations based on the continual model of Debye and Gryunayzen's approach volume properties of dislocations, their congestions and intercrystalline borders are investigated. It is shown that dislocations have to have the excess volume which size is defined by the asymmetry of potentials of interatomic interactions in relation to stretching and compression of materials. The data confirming a considerable influence of an excess volume on the speed of processes of a diffusive mass transfer along dislocation lines are provided. Also it is shown that the excess volume of dislocation congestions significantly depends not only on volume properties of individual dislocations but also on a structure of congestions. The received results are applied to the analysis of the problems arising at a research of effects of increase in plasticity of materials under pressure. It is shown that the squeezing pressure can promote increase in speed of processes of a relaxation of internal tension and suppress processes of concentration of tension in places of origin of the centers of destruction of materials. However, it does not interfere with developments of a lack of adhesion, and at rather low temperatures a condition of hydrostatic compression can lead to acceleration of processes of cavitation. The methods describing the deformation interaction of dot defects in chemically non-uniform materials are considered. The analysis is given regarding shortcomings of the existing microscopic and continual theories applied to the description of volume properties of dot defects in the non-uniform environments corresponding to nanostructures of metals and alloys. The models describe not local deformation interaction of dot defects in continual environments with any properties of anisotropy.
Список литературы Методы исследования структурно-фазовых превращений в наноматериалах, деформируемых под давлением
- Estrin E., Vinogradov A. Extreme grain refinement by severeplastic deformation: A wealth of challenging science / Acta Materialia. - 2013. - Vol. 61. - P. 782-817.
- Васильев Л.С., Корзников А.В. Неравновесные кооперативные явления и процессы при интенсивном пластическом деформировании металлов и сплавов. I. Деформационно-индуцированные структурные превращения // Деформация и разрушение материалов. - 2014. - № 3. - С. 2-11.
- Полухин П.И., Горелик С.С., Воронцов В.К. Физические основы пластической деформации. - М.: Металлургия, 1982. - 584 с.
- Валиев Р.З., Александров И.В. Объемные наноструктурные металлические материалы: получение, структура и свойства. - М.: Академкнига, 2007. - 389 с.
- Бокштейн Б.С., Копецкий Ч.В., Швиндлерман Л.С. Термодинамика и кинетика границ зерен в металлах. - М.: Металлургия, 1986. - 224 с.
