Характерные типы дефектных субструктур в металлических сплавах при облучении мощными ионными пучками и интенсивной пластической деформации

• Автор: Третьяк, Мария Викторовна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 242 с. : ил.

1. Коллективные моды деформации в кристаллах
1.1. Феноменология пластической деформации с переориентацией кристаллической решетки
1.1.1. Ранние работы
1.1.2. Феноменология формирования полос локализованного сдвига
1.1.3. О механизмах деформации в полосах локализованного сдвига
1.1.4. Локализация деформации при усталостных испытаниях
1.2. Экспериментальные исследования и физические модели фрагментации
1.2.1. Экспериментальное изучение процессов фрагмента
1.2.2. Структурные модели фрагментации
1.2.3. О роли диффузии в формировании полос локализации деформации
1.2.4. Идеи структурной неустойчивости в развитии структурных уровней деформации
Заключение
2. Постановка задач. Материалы и методика исследования
2.1. 1 Остановка задач диссертации
2.2. Материалы и методика исследований
3. Закономерности структурно-фазовой модификации и особенности кратерообразо-вания в поверхностных слоях сплавов на основе V и №3А1 при воздействии мощных ионных пучков (МИП)
3.1. Теоретический анализ динамики температурных полей
3.2. Закономерности изменения рельефа и фазового состава поверхностного слоя
3.2.1. Особенности кратерообразования в ванадиевых сплавах
3.2.2. Кратерообразование в монокристаллах N1^1
3.2.3. Особенности изменения фазового состава
3.3. Особенности дефектной субструктуры поверхностного слоя
3.3.1. Влияние кратерообразования на особенности дефектной структуры поверхностных слоев облученных материалов
3.3.2. Особенности дислокационной субструктуры поверхностного слоя
Выводы к разделу
4. Закономерности формирования дислокационной структуры и коллективных мод релаксации напряжений при облучении мощными ионными пучками
4.1. Особенности дислокационной структуры на разном расстоянии от поверхности облучения
4.2. Закономерности коллективных мод релаксации механических напряжений в сплавах на основе ванадия
4.3. Особенности локализации деформации в зонах модификации МИП интерме-таллида Ni3Al
Выводы к разделу
5. Закономерности формирования и особенности дефекгной субструктуры при интенсивной пластической деформации никеля и сплава на основе Ni3Al
5.1. Эволюция дефектной субструктуры и особенности фрагментации кристаллической решетки в сплаве на основе Ni3Al в процессе интенсивной пластической деформации кручением под давлением
5.2. Особенности дефектной структуры границ зерен в ультрамелкозернистых Ni и Ni3Al, полученных интенсивной пластической деформацией
5.3. Общие закономерности коллективных мод переориентации кристаллической решетки в различных условиях активации мезоуровня деформации
Выводы к разделу
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Необходимость получения материалов с новыми физическими и механическими свойствами повлекла за собой разработку отличных от традиционных методов модификации свойств металлов и сплавов, основанных на интенсивных внешних воздействиях, к которым, в частности, относятся обработки концентрированными потоками энергии с использованием пучков заряженных частиц, плазмы или лазерного облучения [1-18] и методы интенсивной пластической деформации (ИПД) [19-29].
Характерные для таких способов воздействия высокий уровень энерговложения, большие скорости протекания газодинамических и термомеханических процессов в случае высокоэнергетической лучевой обработки, значительные деформации при относительно низких температурах и высоких приложенных давлениях в случае ИПД являются условиями, в которых могут качественно измениться механизмы релаксации напряжений с преимущественным развитием коллективных мод такой релаксации и формированием новых высокодефектных структурных состояний.
Таким образом, в условиях интенсивного внешнего воздействия возможно, во-первых, создание новых высокоэнергетических субстуктур, недоступных при других обработках. Во-вторых, не исключено, что и механизмы их формирования окажутся существенно отличными от найденных при обычных методах деформирования, термообработки и т.д. Очевидно, в таком случае, помимо чисто прикладных аспектов изучения состояния твердого тела после указанных выше интенсивных обработок, возникают интересные задачи фундаментальных исследований. При этом чрезвычайно интересным является вопрос о принципиальной возможности формирования характерных типов субструктур как в условиях интенсивного внешнего воздействия, так и при традиционных методах воздействия на твердое тело.
В частности, как оказалось, коллективные моды деформации и новые типы субструктур с сочетанием сдвига, поворота или кривизны-кручения решетки при обычных условиях деформации могут реализоваться в высокопрочных состояниях кристаллов [30]. В коллективе СФТИ были развиты представления о гом, что в

руя стенки и сетки, и не создают дальнодействующих внутренних напряжений. Что касается дислокаций, описываемых тензором А В *и, часть из них гак же образует самосогласованные конфигурации и не приводит к возникновению плоских источников дальнодействующих напряжений. Другая часть представляет собой плоские, неуравновешенные распределения дислокаций. По мере деформирования они превращают границы в мощные источники внутренних напряжений. Как показано в [150], для релаксации напряжений, источниками которых являются эти несамосогласованные распределения дислокаций на стыкующихся фасетках, достаточно действия грех аккомодационных систем скольжения вблизи каждой фасетки.
Скомпенсированные дислокационные конфигурации вызываю] изменение ра-зориентировок, вклад в которые дают несовместности как пластических поворотов, так и чисто сдвиговых пластических деформаций. Приращение вектора разориенти-ровки АО так же можно представить в виде двух слагаемых А0ц = А§* + АО * , где
Д|":=^х[4,# [151].
здесь Е - трехвалентный антисимметричный тензор Леви-Чевиты. Как видно, деформационный вклад зависит от плоскости залегания границы, что означает, что на изломах и в стыках границ в ходе пластической деформации будут возникать невязки разориентировок, вызывающие появление несовместностей пластических поворотов или в терминах дефектов кристаллической структуры - стыковых дисклинаций [140, 141]. Таким образом, зарождение дисклинаций может происходить в результате накопления несовместностей пластических поворотов в стыках и па изломах границ при взаимодействии скользящих дислокаций с границами зерен.
Выше были рассмотрены возможные механизмы зарождения частичных дисклинаций. Однако, как было отмечено при рассмотрении реально существующих в кристаллах дисюшнационных конфигураций, единичная дисклинация имеет сравнительно большую собственную энергию, и более энергетически выгодным и часто наблюдаемым на ранних стадиях фрагментации кристалл а образованием является диполь частичных дисклинаций.
В дислокационной модели диполь, образованный двумя клиновыми дисклина-циями с противоположно ориентированными векторами Франка -О и +СХ, может быть