Динамические процессы и структурные превращения в металлах при облучении интенсивными потоками заряженных частиц

• Автор: Майер, Александр Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 313 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Изменение микрорельефа облучаемой поверхности

1.1. Теоретическая модель, оценки и механизмы

1.2. Анализ условий в поверхностном слое облучаемого металла

1.3. Динамика малых возмущений рельефа поверхности 3 О

1.3.1. Твердофазное сглаживание

1.3.2. Динамика слоя переменной плотности

1.3.3. Динамика инородных включений

1.4. Сглаживание микрорельефа облучаемой поверхности

1.5. Основные закономерности образования микрократеров

1.5.1. Микрократеры при ионном облучении
1.5.2. Микрократеры при электронном облучении
1.5.3. Статистические закономерности образования микрократеров
1.5.4. Роль инородных включений в образовании микрократеров
1.6. Выводы к первой главе
Глава 2. Эволюция дислокационной подсистемы при электронном и ионном облучении
2.1. Модель динамики и кинетики дислокаций при высокоскоростной деформации
2.1.1. Динамика дислокаций
2.1.2. Кинетика дислокаций
2.1.3. Система уравнений модели в общем случае
2.1.4. Система уравнений в одномерном случае, метод реше}тя
2.1.5. Системы скольжения и параметры модели. Модель поликристалла
2.1.6. Высокоскоростная пластическая деформация сплавов

2.1.7. Плавление металла
2.2. Упругопластическое течение и кинетика дислокаций при
высокоскоростном соударении пластин
2.2.1. Распространение упругой ударной волны в монокристаллах: монокристаллический алюминий
2.2.2. Распространение упругой ударной волны в поликристаллах.
Изменение плотности дислокаций
2.2.3. Распространение ударной волны в титане, железе и меди
2.3. Модификация дислокационной подсистемы при облучении
2.3.1. Мощные ионные пучки
2.3.2. Низкоэнергетические сильноточные электронные пучки
2.3.3. Ультракороткое электронное облучение
2.3.4. Облучение сплавов и композиционных материалов
2.4. Выводы ко второй главе
Глава 3. Распространение ударных волн в мелкозернистых металлах
при интенсивном электронном облучении
3.1. Модель пластической деформации мелкозернистых металлов
при высокоскоростной деформации
3.1.1. Движение дислокаций в мелкозернистых поликристаллах
3.1.2. Проскальзывание по границам зёрен
3.1.3. Параметры модели зернограничного проскальзывания
3.2. Динамический предел текучести мелкозернистых металлов
3.3. Моделирование распространения ударных волн в мелкозернистых металлах
3.4. Выводы к третьей главе
Глава 4. Разрушение металлов при интенсивном электронном облучении
4.1. Модель разрушения материала при высокоскоростной
деформации

4.1.1. Уравнение роста трещины
4.1.2. Образование микротрещин
4.1.3. Релаксация напряжений при образовании и росте трещин
4.1.4. Уравнения механики сплошной среды с ансамблем микротрещин
4.1.5. Система уравнений в одномерном случае. Метод решения
4.2. Анализ процесса разрушения, тестовые расчёты и выбор
параметров
4.2.1. Кинетика разрушения
4.2.2. Тестовые расчёты, выбор параметров модели
4.2.3. Численное моделирование ударноволновых экспериментов
4.2.4. О росте трещин и сферических полостей
4.3. Разрушение металлических мишеней при электронном
облучении
4.3.1. Откол тыльной поверхности металлической мишени при сильноточном электронном облучении
4.3.2. Разрушение облучаемой поверхности металла при ультракоротком электронном облучении
4.3.3. Влияние электрического поля
4.4. Абляция металла в жидкой фазе при воздействии сильноточных электронных пучков
4.5. Выводы к четвёртой главе
Глава 5. Численное исследование упругопластических деформаций и разрушения облучаемых мишеней в двумерной постановке
5.1. Система уравнений и метод решения для двумерного цилиндрического случая
5.1.1. Система уравнений
5.1.2. Метод решения
5.2. Разрушение металлических мишеней под действием сильноточных релятивистских электронных пучков

где п(х) ~ {-ка0 ■ зт(Ах); 0; -1} - вектор нормали к поверхности.
Далее из уравнений равновесия (1.10) с учётом (1.11) и граничных условий (1.13) получаем уравнения для величин нулевого и первого порядка малости (1.12):
ЛУ_ К-а дАТ дг2 ~ (К + 4С/3) ’
(К + 4С/3)^^+ к(К + - к2ви = о,
^-к(К + С/3)^--к2(К + АС/3)и'х=0,
(.К + 4С/3)^ + к(К-2в/3)и'х + а0(К + 4С/3)^г с1г сЬ

Gk-u'z+k^ + a0(K-2G/3)— dz dz

решая которые, находим распределение возмущенных деформаций по глубине:
u{z) = а0-а ■ ATf - +<Т [-(1 - 2<т) - k(z - zF)] • exp(-£(z - zF )), З(І-о-)
ux(z) = a0-a- A TF *+ (1.14)
^за-о-)
где ATр - изменение температуры поверхности мишени за импульс облучения, а - коэффициент Пуассона. В частности, для изменения амплитуды возмущения поверхности (при z = zF) получаем:
(1 + <т)(1 - 2сг)
ôa = и2 (zF) = -а0 ■ а ■ АТР
(1.15)
3(l-a)
Из (1.15) следует, что возникающее при нагреве поле деформаций вызывает уменьшение амплитуды возмущения поверхности, то есть сглаживание.
Формула (1.15) задает изменение амплитуды да при таком нагреве АТр поверхности мишени, при котором а можно считать постоянным. Для учёта