Влияние дальнодействия на диффузионные процессы в неравновесных конденсированных средах

• Автор: Савотченко, Сергей Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 286 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ФИЗИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЭВОЛЮЦИИ РЕАКЦИОННО-ДИФФУЗИОННЫХ СИСТЕМ, АНСАМБЛЕЙ ДЕФЕКТОВ И

СТРУКТУРЫ МАТЕРИАЛОВ

Введение

1.1. Особенности моделирования нелинейной динамики в конденсированных

средах

1.2. Нелинейная динамика ансамблей радиационных дефектов в металлах..

1.3. Изучение влияния облучения на механические характеристики материалов

1.4. Роль диффузионных процессов в формировании тонких пленок
1.5. Закономерности и модели диффузионно-контролируемых в поликристаллических материалах
1.6. Нелинейная динамика и самоорганизация в реакционно-диффузионных системах
Выводы
ГЛАВА 2. НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭФФЕКТЫ КОЛЛЕКТИВНОГО ПОВЕДЕНИЯ
АНСАМБЛЕЙ ДЕФЕКТОВ В ОБЛУЧЕННЫХ МАТЕРИАЛАХ
Введение
2.1. Распределение внутренних напряжений, обусловленных формированием дислокационных структур в деформируемых облученных материалах
2.2. Особенности радиационно-индуцированного механизма образования пространственно периодических дислокационных структур в
сложнолегированном сплаве циркония '
2.3. Особенности самоорганизации дислокационно-вакансионного ансамбля в облученных деформируемых материалах
Обсуждение результатов и выводы
ГЛАВА 3. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ТЕМПЕРАТУРНЫХ И ДОЗОВЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ОБЛУЧЕННЫХ
МАТЕРИАЛ ОВ
Введение
3.1. Температурные зависимости механических свойст в и радиационное охрупчивание материалов
3.2. Феноменологическая модель температурной зависимости предела текучести облученных материалов
3.3. Нелинейная модель механизма насыщения предела текучести облученных материалов
Обсуждение результатов и выводы

ГЛАВА 4. ДИФФУЗИОННЫЕ И СТРУКТУРНЫЕ ПРОЦЕССЫ,
ПРОИСХОДЯЩИЕ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ И ОБЛУЧЕНИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК 144 Введение
4.1. Роль поверхностной диффузии адатомов в начальной стадии роста тонких
пленок под действием потока частиц
4.2. Модель диффузионного роста тонких пленок под действием потока частиц
4.3. Температурные закономерности, статистическая и кинетическая модели описания микроструктуры облученных ионами гелия пленок серебра
Обсуждение результатов и выводы
ГЛАВА 5. МОДЕЛИ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДВИЖЕНИЯ ФРОНТА АКТИВИРОВАННОЙ ДИФФУЗИЕЙ РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ
ПОЛИКРИСТАЛЛ ИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Введение
5.1. Модель движения фронта рекристаллизации молибдена, активированной диффузией примесей из никелевого покрытия
5.2. Модель кинетики фронта рекристаллизации, активированной потоками
примесей
Обсуждение результатов и выводы
ГЛАВА 6. ОСОБЕННОСТИ НЕЛИНЕЙНОЙ ДИНАМИКИ И САМООРГАНИЗАЦИИ В НЕИДЕАЛЬНЫХ РЕАКЦИОННО-ДИФФУЗИОННЫХ
И МОЛЕКУЛЯРНЫХ СИСТЕМАХ
Введение
6.1. Условия существования новых типов неоднородных пространственных
структур в неидеальных реакционно-диффузионных системах
6.2. Нелинейные волны концентрации в неидеальной реакционно-диффузионной системе
6.3. Существование диссипативных структур в двухкомпонентной неидеальной диффузионной системе с мономолекулярным и бимолекулярным механизмами реакций
6.4. Нелинейная динамика квазичастиц в молекулярных дисперсионных структурах
с водородными связями
6.5. Нелинейные коллективные возбуждения в квазиодномерных молекулярных системах при наличии пространственной дисперсии
Обсуждение результатов и выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы.
Исследование нелинейных процессов, в том числе диффузии, в конденсированных средах имеет фундаментальное значение для развития современной физики и находит широкое применение во многих прикладных областях науки.
Для аналитического описания многообразия свойств реальных кристаллов и жидкостей линейного приближения, очевидно, недостаточно, поэтому в работе используются в первую очередь нелинейные модели. При таком подходе используются нелинейные уравнения, описывающие закономерности в кристаллах диффузии дефектов в кристаллах, а в реакционных системах - диффузии компонентов смеси. Необходимость использования нелинейных уравнений неизбежно возникает вследствие учета взаимосвязей компонентов системы.
Интересные особенности поведения демонстрируют неравновесные (открытые и замкнутые) системы. В материалах такая ситуация реализуется при облучении, а в реакционных системах - при наличии сильной неоднородности диффузионных потоков. И то и другое связано с наличием дальнодействующих факторов, в качестве которых в металлах могут выступать корреляционные взаимодействия ансамблей дефектов, а в реакционных системах — неидеальность межмолекулярного взаимодействия и неоднородность фаз. Общность этих эффектов состоит в том, что они приводят к неоднородности диффузии в рассматриваемой неидеалыюй системе. Под неоднородностью диффузии понимается диффузия, подчиняющаяся модифицированному закону Фика, когда становятся ощутимыми вклады от градиентов старших порядков, обусловленные дальнодействующими взаимосвязями в системе.
Одним из актуальных направлений исследований являегся изучение с учетом нелинейности различных явлений, связанных с радиационными эффектами в материалах, поскольку под воздействием облучения происходит изменение структуры вещества, возникают различные неравновесные взаимодействующие радиационные дефекгы и их комплексы [1]. Выявление физических закономерностей различных радиационных эффектов, в частности, радиационного охрупчивания и упрочнения, динамики ансамблей дефектов, обусловленной неоднородностью диффузионных потоков самих дефектов и их взаимодействием [2,3], важно для интенсивного развития ядерной энергетики, которая составляет значительную долю всей электроэнергии, вырабатываемой в России, в связи с особыми требованиями, предъявляемыми к

устанавливается когерентная связь. Эволюция такого ансамбля дефектов представлена в рамках синергетической схемы, которая позволяет описать образование полосы локализованной деформации по аналогии с доменной неустойчивостью в полупроводниках.
Исследована также ситуация, когда волновой характер демонстрирует непосредственно процесс пластической деформации [143,144]. На; основании спекл-интерферометрического исследования поля смещений в плоских образцах кремнистого железа и малоуглеродной стали, подвергаемых активному растяжению, установлено, что немонотонный характер пластической деформации представляет собой передемпфированный волновой процесс. Для полей пластической деформации и напряжений предложена система нелинейных уравнений, позволяющая представить такой режим в согласии с экспериментальными данными.
Особенности процесса пластического течения связаны с влиянием неравновесных вакансий, генерируемых при деформации: с одной стороны, они существенно облегчают скольжение дислокаций, а с другой - сами дают вклад в пластическую деформацию и определяют микромеханизмы переориентации кристаллической решетки [145]. Принципиально важным является самосогласованный характер поведения ансамбля движущихся дислокации и вакансий - обусловленное вакансиями облегчение процесса локального переползания дислокаций приводит к усилению их генерации движущими дислокациями. Автокаталитический характер такого процесса может привести к развитию ротационно-сдвиговой неустойчивости пластического течения, например, при образовании полос микросброса.
При теоретическом исследовании указанных особенностей представляются возможными два подхода. Первый основывается на рассмотрении микромеханизмов дислокационно-вакансионного взаимодействия, включающих процессы генерации и размножения вакансий и дислокаций, их аннигиляции и поглощения стоками, которые определяются особенностями микроструктуры сплавов, условиями деформации. Несмотря на наглядность и предсказательность такого подхода, он основывается на конкретных механизмах, а это может привести к недооценке наиболее существенных из них и излишней детализации несущественных. В результате усложняется математическая модель и могут