Введение к работе
Актуальность темы. Металлические стёкла (МС) известны уже более 30 лет. За это время накоплен богатый материал об их структуре и свойствах. Тем не менее, сложность и сильная неравновесность структуры определяют очевидно недостаточный уровень понимания многих физических явлений в этих материалах. В частности, несмотря на многолетние исследования, далёк от окончательного решения вопрос о физических механизмах пластического течения МС и условиях їй реализации.
Неравновесность структуры МС проявляется в самопроизвольных необратимых (в основном) атомных перестройках, реализующихся с той или иной скоростью при любых температурах. Совокупность этих перестроек принято называть струкгурной релаксацией (СР). Исследования показали, что пластическое течение МС тесно связано со структурной релаксацией. Известно, например, что вязкость МС при данной температуре может возрасти на пять порядков в результате СР. Однако, подобные факты длительное время фактически игнорировались при построении физических теорий пластической деформации МС. Это, по существу, и определило неудачи зтігх теорий в интерпретации влияния тепловой предыстории на кинетику пластического формоизменения.
Интенсивные попытки описать пластическую деформацию МС в связи с явлением структурной релаксации стали предприниматься относительно недавно, в начале 90-х годов. Было высказано предположение о том, что так называемое "однородное" пластическое течение (реализующееся в свежезакалетшх образцах при температурах выше комнатной) может быть интерпретировано просто как совокупность элементарных актов СР, ориентированных внешним напряжением (А.Т. Косилов, В.А. Хоник, 1993). Первые же попытки колігчественного анализа кинетики однородного пластического формоизменения в рамках этого предположения показали перспективность нового подхода. Возникла объективная необходимость его конкретизации и детальной экспериментальной апробации в условиях простейшего вида мехашгческих испытаний - ползучести.
Это и определило основную цель работы, заключающуюся в экспериментальном изучении и теоретическом анализе кинетики ползучести металлггческих стёкол в условиях интенсивной структурной релаксации.
Для достігжения цели работы решались следующие главные задачи:
конструирование и изготовление автоматизированной установки для изучения ползучести металлических стёкол;
экспериментальное исследование изотермической и неизотермической ползучести на примере известного магаитомягкого меташнгческого стекла;
разработка и апробация количественной физической модели ползучести и, на этой основе,
разработка метода, восстановления энергетического спектра необратимой
структурной релаксации металлических стёкол.
Научная новизна работы определяется тем, что в ней впервые:
-
Идентифицированы и интерпретированы стадии изотермической ползучести металлических стёкол.
-
Построена новая модель ползучести, которая позволила с единых позиций описать деформационный отклик стекла в изотермических условиях и при линейном нагреве с учётом его тепловой предыстории.
-
Разработана методика восстановления энергетического спектра необратимой структурной релаксации металлических стёкол по результатам измерении неизотермической ползучести.
-
Представлены аргументы, свидетельствующие о том, что при одной и той же температуре и скорости деформации возможна как однородная вязкая, так и локализованная дислокационно-подобная пластическая деформация, в зависимости от тепловой предыстории стекла.
Автор защищает:
разработанную методику и полученные экспериментальные результаты измерения ползучести меташпгческих стекол;
утверждешге о стадийном характере изотермической ползучести металлических стёкол;
модель изотермической и неизотермической ползучести металлических стёкол в условиях интенсивной структурной релаксации;
способ восстановления энергетического спектра необратимой структурной релаксации металлических стёкол по данным неизотермической ползучести;
утверждение о том, что характер пластического течения металлических стёкол при зафиксированной температуре и скорости деформации однозначно определяется тепловой предысторией.
Практическая значимость работы определяется тем, что полученные в ней экспериментальные результаты и сформулированные модельные подходы расширяют представления о природе стеклообразного состояния и позволяют на новой основе прогнозировать как кинетику структурной релаксации, так и вязкоила-стическое поведение МС с учётом тепловой предыстории.
Непосредственную практическую значігмость имеют созданный аппаратно-программный экспериментальный комплекс для измерения ползучести и отработанная методика испытаний и обработки данных, позволяющие решать на высоком инженерно-техническом уровне вопросы исследовашш и аттестации как аморфных, так и кристаллических ленточных образцов.
Апробация работы. Основные результаты работы были представлены и обсуждались на И научно-методической конференции "Использование научно-технических достижений в демонстрационном эксперименте и в постановке да-
бораторных практикумов" (Саранск, 1994 г.), VI международной конференции по структуре некристаллических материалов (NCM-6, Прага, Чехия, 1994 г.), школе-семинаре "Релаксационные яаіения и твёрдых телах" (Воронеж, 1995 г.), международной конференции "Микромехангомы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений" (Тамбов, 1996 г.), ГХ международной конференции "Взаимодействие дефектов и неуиругие явления в твёрдых телах" (Тула, 1997 г.), международном симпозиуме по метастабилъным, механически сплавленным и нанокристаллическим материалам (ISMANAM-97, Barcelona, Spain, 1997).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 статей и 12 тезисов докладов.
Личный вклад автора. Основные результаты и выводы диссертации получены лично автором. Постановка цели и конкретных задач исследования осуществлены научным руководителем Хоішком В.А.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, трёх глав, выводов, списка цитированной литературы и содержит 121 страницу текста, включая 36 рисунков, 2 таблицы и библиографию из 175 таїшенований.
