Внутреннее трение в нанокомпозиционных и ультрамелкозернистых материалах

• Автор: Дешевых, Валентина Викторовна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 154 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О МЕТОДАХ ПОЛУЧЕНИЯ И СВОЙСТВАХ НАНОСТРУКТУРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
1.1. Способы получения материалов с ультрамелким зерном
1.2. Структурные особенности и физические свойства ультрамелкозернистых материалов
1.3. Влияние пор на физические свойства материалов
1.4. Нанокомпозиционные материалы
1.5. Метод внутреннего трения в исследовании наноструктурных материалов
1.6. Выводы по главе
ГЛАВА 2. ВНУТРЕННЕЕ ТРЕНИЕ В НАНОКОМПОЗИЦИОННЫХ
МАТЕРИАЛАХ
2.1. Вклад миграции дефектов в диссипацию упругой энергии в гетерофазных наноструктурных средах
2.2. Внутреннее трение в нанокомпозите, содержащем ограненные включения
2.3. Обсуждение результатов модели
2.4. Соответствие модели экспериментальным данным
2.5. Внутреннее трение в нанокомпозите, армированном одномерными включениями
2.6. Внутреннее трение в нанокомозиционном материале с протяженными включениями, имеющими квадратную форму сечения
2.7. Внутреннее трение, в нанокомпозиционном материале, армированном волокнистыми включениями
2.8. Выводы по главе
ГЛАВА 3. ЗЕРНОГРАНИЧНЫЙ ПИК ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ В
УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТЫХ МАТЕРИАЛАХ
3.1. Модель зернограничного внутреннего трения, обусловленного проскальзыванием по границам зерен, содержащих поры
3.2. Экспериментальные установки и методики проведения измерений
3.2.1. Получение и аттестация образцов
3.2.2. Основание выбора экспериментальных методик
3.2.3. Описание экспериментальных установок и методика проведения измерений
3.3. Результаты исследования внутреннего трения в ультрамелкозернистой меди, полученной методом равноканального углового прессования с последующей прокаткой
3.4. Выводы по главе
ГЛАВА 4. ФОН ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ В ПОРИСТЫХ
НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛАХ
4.1. Влияние пор на внутреннее трение
4.2. Низкочастотное внутреннее трение на границах зерен, содержащих протяженные поры
4.3. Внутренне трение в материале с цилиндрическими порами, расположенными в тройных стыках
4.4. Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ
х,у,г - координаты;
т,п — элементы массива значений;
I - время;
Г-температура; к - постоянная Больцмана;
Ь - диффузионная длина вакансий;
1 - длина сегмента;
с1 - диаметр зерна или сечения армирующего волокна;
*5 - площадь сегмента границы;
С (х, у, 0 - избыточная по сравнению с равновесной граничная концентрация вакансий;
Со - равновесная граничная концентрация вакансий;
А - амплитуда источников вакансий;
О -коэффициент граничная диффузии вакансий;
,/- полный поток вакансий через границу;
у - плотность потока вакансий через границу;
Яе - действительная часть комплексной величины;
{7{ - внутреннее трение;
максимальная упругая энергия в объеме;
ДЖ - энергия, рассеянная за цикл колебаний на всем сегменте;
С - модуль сдвига;
Е - модуль Юнга;
V - объем зерна;
V, г„ - абсолютная скорость деформации;

рокого распространения такие материалы не получили из-за своей повышенной хрупкости [16].
Для многих композиционных материалов характерна повышенная способность к демпфированию внешних колебаний, что делает такие материалы востребованными в отраслях промышленности, связанных с повышенными уровнями шума и вибрации.
Для оценки демпфирующей способности материала используются понятия логарифмического декремента затухания 5 (в случае свободно затухающих колебаний) и относительного рассеяния энергии за один цикл колебания |/ (в случае вынужденных колебаний системы). Величину внутреннего трения таких материалов обычно оценивают по ширине резонансного пика зависимости амплитуды перемещения от частоты на уровне половины этого пика: ()-1 = Дш0 5/ЗШрез, где С0рез - резонансная частота колебаний системы [137].
В гетерогенных материалах в рассеивании внутренней энергии колебаний принимают участие три механизма: локальная деформация вблизи концентраторов напряжения, пластическая деформация наиболее мягкой из присутствующих в материале фаз, трение на границе раздела «матрица - наполнитель». В случае если матрица или армирующие включения являются ферромагнетиками, вклад в рассеивание внутренней энергии может давать также магнитомеханическое затухание [137]. При этом отмечалось [139], что в области низких температур в материалах с металлической матрицей основным механизмом рассеивания энергии является дислокационная релаксация матрицы.
На демпфирующую способность нанокомпозиционных материалов оказывают влияние количество армирующего вещества, его форма и химический состав. Так, известно, что серые чугуны с чешуйчатой формой включений показывают больший фон внутреннего трения, чем чугуны материалов с шаровидным графитом из-за меньшей доли межкомпонентных границ в последних. Однако для графитизированных сталей на уровень демпфирующих
свойств оказывает влияние не только форма включений, но и их количество.