Механизмы разрушения и залечивания трещин в дефектных проводниках с током, обусловленные воздействием электромагнитного поля

• Автор: Лановая, Анна Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 143 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Цель и задачи исследования
1. МЕХАНИЗМЫ РАЗРУШЕНИЯ И ЗАЛЕЧИВАНИЯ ТРЕЩИН В МАТЕРИАЛАХ
1.1. Разрушение кристаллических материалов
1.2. Влияние электромагнитных полей на прочность и разрушение металлов
1.3. Залечивание микро - и макродефектов в материалах
1.3.1. Влияние давления на процессы залечивания дефектов
1.3.2. Влияние температуры на процессы залечивания
дефектов
1.3.3. Влияние электромагнитных полей на процессы залечивания дефектов
2. РАЗРУШЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ С ДЕФЕКТАМИ И ИХ ЗАЛЕЧИВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ
2.1. Разрушение плоских проводников с током, ослабленных отверстием
2.1.1. Физическая модель разрушения
2.1.2. Экспериментальные исследования
2.2. Разрушение плоских проводников с током, ослабленных трещиной
2.2.1. Пондеромоторный механизм разрушения
2.2.2. Термомеханический механизм разрушения
2.2.3. Экспериментальные исследования механизмов разрушения
2.3. Пондеромоторный механизм схлопывания трещин в проводниках
2.3.1. Залечивание центральной трещины
2.3.2. Залечивание краевой трещины

3. РАЗРУШЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ С ТРЕЩИНАМИ И ИХ ЗАЛЕЧИВАРГИЕ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ
ЗЛ. Разрушение
3.1.1. Механизм разрушения проводника с трещиной во
внешнем магнитном поле, направленном попутно току
ЗЛ.2. Механизм разрушения проводника с трещиной во
внешнем магнитном поле, направленным ортогонально току
3.2. Залечивание трещины в проводнике с током во внешнем магнитном поле
3.2.1. Механизм залечивания
3.2.2. Экспериментальные исследования процесса залечивания
4. ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ МУАР В ИССЛЕДОВАНИИ ЛОКАЛЬНЫХ УЧАСТКОВ РАЗРУШЕНИЯ И ЗАЛЕЧИВАНИЯ
4.1. Магнитное поле около отверстия в проводнике с током
4.1.1. Методика проведения опытов
4.1.2. Анализ муаровых картин от магнитного поля около отверстия
4.2. Магнитное поле около вершины трещины в плоском проводнике с током
4.3. Компьютерная обработка электронно-оптических муаровых картин
4.3.1. Фильтрация изображений муаровых узоров
4.4. Критерии дефектности пластин с током по электроннооптическим муаровым узорам
4.4.1. Коэффициент искажения муаровых узоров
4.4.2. Фрактальная размерность муаровых узоров
4.4.3. Фрактальный структурогенез электронно-оптического
муара
5. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ
Изготовление и эксплуатация проводников сопровождается появлением повреждений, снижающими конструктивную прочность и надежность. С физической точки зрения они представляют различные сочетания макро и микродефектов кристаллического строения металлов. Если роль макро дефектов, как правило, отрицательна, то роль микродефектов двойственна: они могут как упрочнять металлы, так и создавать потенциальные очаги разрушения.
Среди вопросов и проблем, связанных с прочностью материалов, разрушение занимает особое место. Виды разрушения многообразны, а последствия этого процесса, зачастую, катастрофичны. Процесс разрушения может быть описан как результат зарождения и последующего роста трещины. Началу разрушения предшествует пластическая деформация, а ее появление указывает на один из важных факторов внутреннего ресурса прочности материала. Наличие пластической деформации даже при хрупком разрушении обнаруживается в малой зоне непосредственно в вершине трещины, размеры которой находятся в хорошем соответствии с коэффициентом интенсивности напряжений, характеризующем вязкость разрушения. С другой стороны при испытаниях материала на трещиностойкость необходимо наличие хрупкой трещины, зарождение которой связано с некоторыми энергетическими затратами на преодоление пластичности. Поэтому решение задач механической надежности работы проводников связано с изучением:
-механизмов разрушения, упрочнения и залечивания имеющихся в них дефектов;
-влияния внешних энергетических воздействий, способствующих продвижению или залечиванию трещин.
В зависимости от геометрии и размеров дефекты являются источниками локальной концентрации напряжений, поэтому реальная прочность материала определяется локальными максимальными напряжениями и в разных

Кроме того, электрическое поле способствует движению ионов [171], которое может привести к перемещению вкрапленных в металл включений за счет диффузионного движения ионов по поверхности включений [172]. Скорость этого перемещения оценена Я. Гегузиным и М. Кривоглазом [173-174] в случае сферической поры, у которой размер намного превышает длину свободного пробега электронов. Противоположный случай рассмотрен М. Оси-новским [175], где в частности, указано на появление дополнительной силы, действующей на ионы и обусловленной локальным электрическим полем вокруг дефекта. В результате процесс залечивания интенсифицируется.
На положительное влияние электронагрева при восстановлении сплошности структуры указали также авторы работы [176]. Они отметили, что происходит преимущественное залечивание пор и включений больших размеров, в результате чего создается благоприятная структура спеченного материала.
Роль магнитного поля в залечивании дефектов двойственна. Если рассматривать процесс по диффузионным механизмам, то стационарные магнитные поля, как следует из [138], замедляют диффузионные процессы в металлах. Некоторое ускоряющее влияние они оказывают на изотермическое у—»а превращение, когда парамагнитный аустенит с ГЦК решеткой превращается в ферромагнитный мартенсит [177]. При импульсном воздействии магнитного поля на металл происходит пластическая деформация со значительной скоростью. При этом возникают существенные концентрации дефектов, преимущественно межузельных атомов, которые способствуют ускоренному залечиванию. Подробно этот механизм описан в работе [178].
Значительное влияние оказывает магнитное поле на процесс кристаллизации жидкого металла [179]. Хорошо известно, что при затвердевании стали без воздействия поля микроструктура слитка имеет обычный дендритный характер с образованием множества межкристаллических пустот и раковин. Во избежание такого рода дефектности структуры в процессе кристаллизации накладывают магнитное поле. Исследования показали, что в застывшем слитке наблюдается резкое измельчение зерен без явно выраженных дендри-