Структурно-кинетические механизмы деформирования и разрушения материалов в крупнозернистом и субмикрокристаллическом состояниях

• Автор: Плехов, Олег Анатольевич
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 360 с. : ил.

Введение

Глава 1. Накопление и диссипация энергии в металлах. Экспериментальные исследования и теоретические модели
Введение
1.1. Коллективные эффекты в ансамбле дислокаций. Накопление энергии в твёрдых телах (Основные факторы, влияющие на процесс накопления энергии в телах)
1.1.1. Влияние предварительной истории деформирования на процесс накопления энергии
1.1.2. Влияние температуры деформирования на процесс накопления энергии
1.1.3. Влияние начального размера зерна на процесс накопления энергии
1.1.4. Исследование процесса накопления энергии в монокристаллах
1.1.5. Влияние скорости деформирования на процесс накопления энергии
1.2. Теоретические модели диссипации и накопления энергии при пластической деформации и разрушении
1.2.1. Накопление энергии в ансамбле дислокаций
1.2.2. Накопление энергии в границах зерен
1.2.3. Некоторые современные модели пластического деформирования металлов
1.3. Современные экспериментальные методы мониторинга диссипации энергии в металлах при различных условиях деформирования
1.3.1. Экспериментальное исследование процесса накопления энергии при квазистатическом деформировании
1.3.2. Экспериментальное исследование процесса накопления энергии при динамическом деформировании

1.3.3. Экспериментальное исследование процесса накопления энергии при циклическом деформировании
1.3.4. Экспериментальное исследование процесса накопления энергии при распространении трещин
1.4. Практическое применение мониторинга энергии в конструкционных
материалах
Выводы
Глава 2. Статистическая модель эволюции ансамбля мезодефектов, универсальные закономерности накопления энергии в металлах. Пластическая и структурная деформации
Введение
2.1. Термодинамическое описание процессов пластического деформирования и разрушения. Кинетические уравнения для параметра плотности микродефектов
2.2. Кинетика ансамбля микродефекгов. Основные реакции твёрдого тела
на рост дефектов
2.3 Макроскопические определяющие соотношения для твёрдых тел с дефектами. Феноменологический подход
2.4. Структурно-скейлинговые переходы в ансамбле мезодефектов. Нелинейные закономерности перехода от дисперсного к макроскопическому разрушению
2.4.1 Закономерности перехода от дисперсного к макроскопическому разрушению при распространении трещин в квазихрупких материала..
2.4.2 Закономерности локализации деформации при пластическом
деформировании металлов
2.5 Диссипация и накопление энергии в металлах. Особенности
диссипации энергии в субмикрокристаллическом состоянии
Выводы

Глава 3. Численное моделирование диссипации и накопления энергии при квазистатическом, циклическом и динамическом деформировании металлов
Введение
3.1 Моделирование процесса динамической стохастичности при распространении трещин
3.2 Моделирование процессов накопления и диссипации энергии в процессе однородного деформирования стали 316Ь (03Х17Н14М)
3.3 Моделирование распространения диссипативных волн при упругопластическом переходе
3.4 Моделирование диссипации и накопления энергии при циклическом деформировании металлов. Диссипации энергии в вершине усталостной трещины
3.5 Моделирование динамического поведения ансамбля мезоскопических дефектов
3.5.1 Моделирование распространения пластических волн
3.5.2 Моделирование распространения волн разрушения
Выводы
Глава 4. Разработка методов мониторинга микроповреждений в
металлах
Введение
4.1 Методы мониторинга эволюции структуры материала
4.1.1 Метод инфракрасной термографии
4.1.2 Метод акустической эмиссии
4.1.3 Метод трёхмерной профилометрии
4.2 Классификация и методы мониторинга термических предвестников
разрушения при циклическом деформировании
4.2.1 Условия проведения экспериментов

В работе [130] сообщалось о возрастании скорости накопления энергии для сплава 70Си-30№ в температурном диапазоне между 70°К и 4.2°К. Скорость уменьшалась немонотонно по мере увеличения температуры. Принимая во внимание то, что образец деформировался пошагово с увеличением температуры, результаты могут отражать высвобождение некоторой части энергии при разупрочнении.
В работе [234] исследовалось поведение монокристаллов меди и алюминия и поликристаллов меди при растяжении при температуре 78°К. При малых значениях деформации (е = 0.1), авторы сообщили о величине запасённой энергии порядка 100%. Позднее такие высокие значения энергии были поставлены под сомнение другими авторами [103].
1.1.3. Влияние начального размера зерна па процесс накопления энергии
Параметры, связанные с текущим состоянием материала играют важную роль в процессе накопления энергии. Один из самых важных факторов на начальной стадии процесса деформирования является размер зерна. Два идентичных медных образца с различным размером зерна демонстрируют различные величины накопленной энергии [115]. Запасенная энергия больше для образцов с меньшим размером зерна. Аналогичные результаты были получены для субмикрокристалического титана при квазистатическом растяжении [183]. В последующих главах будет показано, что процесс измельчения зерна оказывает существенное влияние как на количественные, так и на качественные (при приближении к нанокристаллическому состоянию) особенности процесса накопления энергии в металлах.
В работе [118] исследовано влияние размера зерна на процесс накопления энергии в 99.98% меди при сжатии. При малых значениях деформации мелкозернистые образцы (средний размер зерна 0.030 мм) накапливали больше энергии, чем крупнозернистые образцы (средний размер зерна 0.150 мм).