Описание деформирования бикристалла алюминия с реализацией зернограничного скольжения в рамках многоуровневой конститутивной модели с учетом влияния легирующих добавок

Современное проектирование технологических процессов изготовления и термомеханической обработки ответственных промышленных изделий требует высокой точности - вследствие необходимости обеспечения функциональности получаемого изделия в широкодиапазонных и/или экстремальных условиях. При этом одним из важнейших факторов является то, что внутренняя структура материалов оказывает существенное влияние на механические и эксплуатационные характеристики изготовленных из них деталей и конструкций, поэтому при проектировании необходимо учитывать ее изменение в ходе технологических процессов. Одну из ключевых ролей при трансформации структуры материала играют границы зерен и интерметаллидные частицы - последние образуются за счет введения в основной металл легирующих элементов, имеют различные размеры, долю и распределение в материале. Сложные закономерности взаимодействия границ и частиц с носителями различных механизмов деформирования, в частности, внутризеренного дислокационного скольжения, зернограничного скольжения, в зависимости от температурно-скоростных условий и структуры материала могут приводить к различным сценариям. Поэтому для моделирования и оптимизации комплексных многостадийных процессов термомеханической обработки и изготовления изделий необходимо явным образом учитывать обозначенные механизмы и характеристики структуры. В статье предлагается формулировка модифицированной статистической трехуровневой конститутивной модели на основе физической теории упруговязкопластичности с учетом внутризеренного дислокационного скольжения, зернограничного скольжения и влияния интерметаллидных частиц различного типа. В соотношениях для описания действия механизмов деформирования учитываются такие характеристики частиц, как размер, объемная доля и модуль сдвига. Полученные результаты численных экспериментов для бикристалла алюминия без и с учетом частиц вторичных фаз показывают значимое влияние последних на процесс деформирования.