Введение к работе
Актуальность работы обусловлена широким применением гетерофазиых материалов во всех областях современной техники. Создание новых конструкционных материалов, разработка эффективных технологий их приготовления и обработки требует знаний о фундаментальных физических процессах, происходящих в гетерофазиых сплавах при пластической деформации. Реально существующие и используемые в промышлешгости материалы имеют очень сложную структуру с разнообразной формой частиц упрочняющей фазы - от почти сферических мелкодисперсных частиц окислов металлов до пластинчатых структур перлитных сталей.
Матрица гстерофазного сплава может содержать частицы нескольких фаз, обладающих различными механическими и физическими свойствами. Поэтому моделирование процессов пластической деформации реальных материалов - несомненно актуальная задача. Представляется актуальной разработка таких математических моделей, которые позволяли бы описывать и прогнозировать пластическое поведение гетерофазиых материалов как результат совместной деформации фазовых составляющих, имеющих различные механические характеристики, тип кристаллической структуры, степень когерентности с матрицей .
Целью работы является построение и реализация математических моделей пластической деформации гетерофазиых материалов как систем, содержащих как недеформируемые, так и пластичные частицы второй фазы. В качестве моделируемой системы выбраны сплавы системы Ni—Al, имеющие широкое и разнообразное применение в промышленности и технике, что в значительной мере, связано с термическим упрочнением интерметаллического соединения Ni$Al. Выбор моделируемой системы связан так же с тем, что в ней реализуются как однофазные, так и различные гетерофазные соединения.
Научная новизна. В диссертациошюй работе впервые сформулирован единый подход к описаншо пластической деформации гетерофазиых материалов системы Ni— Al разного состава.
4 Впервые разработана система математических моделей, обеспечивающих возможность описания деформационного упрочнения и дислокационной кинетики гетерофазных сплавов системы Ni — Al, упрочненных жаропрочным соединением Ni^Al во всей обласги плотностей
дислокаций, реализуемых экспериментально.
Впервые при теоретическом описании деформационного упрочнения гетерофазных сплавов в виде монокристаллов интерметалли-дов Ni3Al - NiAl, расположенных послойно и деформируемых совместно, детально и последовательно в каждом монокристаллическом слое рассматриваются механизмы эволюции дислокационной структуры и формирования зон сдвига. Новым также является детальное описание парциальных вкладов в напряжение течения каждой из фаз, деформируемых совместно.
Впервые теоретически показано, что пластическая деформация когерентной у - фазы может вносить существенный вклад в аномальное поведение механических свойств дисперсионно-твердеющих сплавов на основе ГЦК-матрицы.
Научная и практическая ценность работы. В диссертационной работе впервые разработана система математических моделей, описывающих макроскопическую пластическую деформацию реальных гетерофазных сплавов системы Ni — Al. Широкий набор моделей и результатов численного моделирования, полученных в работе, могут быть положены в основу создания теории деформационного упрочнения материалов, содержащих упрочняющие частицы второй фазы. Результаты, полученные в диссертациошюй работе, могут быть использованы для планирования экспериментов с целью выявления физической природы деформационного упрочнения многофазных кристаллических материалов, особенно в тех классах сплавов, в которых сочетаются упорядоченные и неупорядоченные структуры. На защиту выносятся следующие положения:
теоретическое описание механизмов деформационного упрочнения и дислокационной кинетики двухфазных сплавов, в которых в качестве одной из фаз является интерметаллическое
5 соединение Ni$Al\
- моделирование деформационного упрочнения гетерофазных материалов на основе шггерметаллида Ni^Al, содержащих недефор-
мируемые некогереишые дисперсные частицы;
-термическое и деформационное упрочнение дисперсно-упрочнеіщьіх материалов, содержащих когерентную упрочняющую фазу, упорядоченную по типу сверхструктуры Ы2 в матрице ГЦК твердого раствора;
- моделирование сдвиговой пластической деформации гетерофазиых сплавов, представленных в виде чередующихся слоев монокристаллов интерметаллических соединений Ni3Al - NiAl, деформируемых совместно.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на семинарах "Пластическая деформация и актуальные проблемы прочности" (Барнаул, 1987), "Структура дислокаций и механические свойства металлов и сплавов" (Свердловск, 1987, 1991, 1993), на II Международной школе - семинаре "Эволюция дефектных структур в металлах и сплавах" (Барнаул, 1994), на Всероссийской научно-технической конференции "Математическое моделирование систем и процессов" (Пермь, 1995).
Публикации. Результаты работы опубликованы в 9 статьях и 13 тезисах докладов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, основных результатов и выводов, списка литературы из 97 наименований. Работа содержит 159 страниц машинописного текста, включая 39 рисунков.