Введение к работе
Актуальность работы. Пластические деформации кристаллических тел являются существенным или определяющим фактором многих технологических процессов получения материалов. Элементарные механизмы и процессы пластичности в условиях современных технологий осуществляются настолько быстро, что оказываются почти недоступными исследованию экспериментальными методами, использование которых может требовать к тому же значительных материальных затрат. Результаты экспериментальных исследований часто не позволяют проследить динамику явления, выявить доминирующие процессы пластической деформации. Поэтому особо важное значение приобретает математическое моделирование, как один из наиболее эффективных методов изучения сложных процессов. Основные процессы дефектообразования при деформации кристаллических материалов реализуются в локальных областях кристаллографического сдвига (зонах сдвига). Распространение элементарного кристаллографического сдвига осуществляется при расширении дислокационной петли, движение которой осуществляется существенно неравномерно в условиях потери устойчивости. Динамическое поведение дислокаций в условиях потери устойчивости приводит к эффектам, которые не могут быть предсказаны в приближении прямолинейных (или квазипрямолинейных) дислокаций. В связи с этим является актуальным математическое моделирование динамики формирования зоны кристаллографического сдвига, а также исследование устойчивости дислокационной подсистемы деформируемого кристалла, предпринятое в данной работе.
Цель работы. Изучение динамики распространения элементарного сдвига, формирования зоны кристаллографического сдвига и исследование кинетики дефектной подсистемы, состоящей из дислокаций и точечных дефектов, при различной интенсивности деформирующего воздействия для г.ц.к. металлов.
Научная новизна. В работе впервые проведены расчеты основных динамических ' характеристик скользящих дислокаций, испускаемых источником и формирующих зону
кристаллографического сдвига: кинетической энергии, скорости дислокации и времен образования каждой дислокационной петли. Проведено детальное качественное исслі дование математической модели кинетики деформационной дефектной среды, состо) щей из дислокаций междоузельных атомов и вакансий, на наличие стационарных ее стояний, исследованы фазовое и параметрическое пространства модели, проведен іш рокий круг расчетов изменения концентрации деформационных дефектов в процесс деформации для различных исходных состояний при воздействиях различной интенеш ности. Проведено исследование устойчивости дислокационной подсистемы г.ц.к. мате риалов при различных видах нагружения.
Научная и практическая ценность работы. Основные результаты работы, зг щищаемые положения и выводы являются новыми и отражены в печатных работах at тора диссертации. Их новизна подтверждается анализом литературных данных по тем исследования. Результаты, полученные в работе могут быть использованы для дальней шего совершенствования математических моделей пластической деформации, а такж служить основой для разработки рекомендаций технологического характера.
На защиту выносятся следующие положения:
-
Дислокационно-динамическое описание распространения элементарного кри сталлографического скольжения и формирования зоны сдвига на основе двухмерноі модели замкнутой дислокационной петли, расширяющейся в плоскости скольжения. Ре зультаты расчетов микромеханических характеристик каждой из дислокационных не тель, формирующих зону сдвига.
-
Результаты математического моделирования кинетики деформационной де фектной подсистемы г.ц.к. кристаллов, состоящей из дислокаций, междоузельных ато мов и вакансий, в широком интервале значений начальных состояний и интенсивностеі внешних воздействий. Результаты исследования фазового и параметрического про странств для условий деформирования, когда определяющую роль играют дефекты раз личного типа.
-
Результаты исследования кинетики дислокационной подсистемы в г.ц.к. мате риалах для условий динамической и статической деформации при постоянном прило
еніюм напряжении, постоянной нагрузке и постоянной величине избыточного динами-гского напряжения. Результаты расчетов, свидетельствующие о возможности при ди-амическом иагружении реализации условий, когда деформация может происходить с леньшением плотности дислокаций (область динамического разупрочнения).
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуж-злись на VI семинаре "Структура дислокаций и механические свойства металлов и гавов" (Екатеринбург, 1993 г.), на XIV Совещании "Высокочистые вещества и метал-іческие материалы на их основе" (Суздаль, 1993 г.), на III Международной конферен-ии "Прочность и пластичность материалов в условиях внешних энергетических воздей-гвий" (Новокузнецк, 1993 г.), па II и III Международных школах-семинарах "Эволюция ;фектных структур в конденсированных средах" (Барнаул, 1994 г., 1997 г.), на Между-іродньїх конференциях "Актуальные проблемы прочности" (Новгород, 1994 г., 1997 ), на Всероссийской научно-технической конференции "Математическое моделирова-;іе систем и процессов" (Пермь, 1995 г.), на III Межгосударственном семинаре Гтруктурно-морфологические основы модификации материалов методами нетрадици-.шых технологий" (Обнинск, 1995 г.), на XIV международной конференции "Физика рочности и пластичности материалов" (Самара, 1995 г.), на IV Всероссийской конфе-гнции по модификации свойств конструкционных материалов пучками заряженных істиц (Томск, 1996 г.), на Международной конференции "Микромеханизмы пластично-ги, разрушения и сопутствующих явлений" (Тамбов, 1996 г.), на IX Международной знференцин "Взаимодействие дефектов и неупругие явления в твердых телах" (Ту-1,1997г.), на Международной конференции "Математические модели и методы их ис-іедования" (Красноярск, 1997 г.).
Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 23 іботах.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех тав, выводов, списка литературы и приложения. Работа содержит 229 страниц, из кото-ых основной текст занимает 137 страниц, 114 рисунков и 3 таблицы. Список литерату- ' ы включает 249 наименований.