Структурно-фазовые превращения и критические явления при интенсивном пластическом деформировании и разрушении металлов и сплавов

• Автор: Васильев, Леонид Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 405 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ПРИ

ДЕФОРМИРОВАНИИ И РАЗРУШЕНИИ СМЕСЕЙ ТВЕРДЫХ И ЖИДКИХ ФАЗ

Введение

^ 2 Прочностные свойства расплава, локализованного в твердофазной

матрице

1.1.1 Предел прочности жидкой фазы на разрыв

1.1.2. Предел текучести металла в твердо-жидком состоянии
1.2. Особенности контактного взаимодействия жидкой и твердой фаз при
пластическом деформировании металлов и сплавов
1.2.1. Концентрация напряжений в твердой фазе, содержащей замкнутый тонкий слой жидкой фазы
1.2.2. Концентрация напряжений в твердой фазе, содержащей тонкий незамкнутый слой жидкой фазы
1.2.3. Взаимодействие жидких слоев с дислокациями при пластическом деформировании твердой фазы
1.3. Структурно-фазовые превращения при растекании жидкой фазы по
межкристаллитным границам металла
1.3.1. Основные уравнения кинетики растекания жидкого слоя по межкристаллитным границам металла
1.3.2. Условия растекания замкнутого слоя расплава по межкристаллитным границам при деформировании металла в области упругого нагружения..
1.3.3. Условия растекания замкнутого слоя расплава по межкристаллитным границам при деформировании металла в пластической области
1.3.4. Процесс растекания слоя расплава, имеющего выход на свободную границу металла
1.4. Явления кавитации в тонких слоях жидкой фазы при пластическом
деформировании металлов

1.5. Физическая интерпретация эффекта Ребиндера при пластическом деформировании металлов в среде поверхностно-активного расплава инородного металла
1.6. Явления красноломкости и околосолидусной хрупкости при пластическом деформировании сталей и сплавов
1.6.1. Явления КиОХ при очагах локального плавления на свободной границе металла
1.6.2. Явления КиОХ при существовании первичных очагов локального плавления на внутренних границах твердой фазы
1.6.3. Механизм КиОХ при локальном деформационно-индуцированном плавлении металла
1.7. К теории пластического деформирования и разрушения металлов с полностью оплавленными межкристаллитными границами
1.7.1. Модельные представления
1.7.2. Механизм движения макродислокаций под действием внешней нагрузки..
1.8. Практические приложения теории макродислокаций. Многоуровневая модель пластического деформирования и разрушения наноструктурированных металлов
1.8.1. Особенности формирования наноструктуры при механоактивации металлов
1.8.2. Экспериментальные данные об особенностях локализации пластического сдвига при деформировании и разрушении наноматериалов
1.8.3. Теоретические представления о возможных механизмах пластического деформирования и разрушения наноматериалов
1.8.3.1. Выбор модели макродислокации для нанокристаллических материалов
1.8.3.2. Температурный интервал применимости модели макродислокации
1.8.4. Метод континуального описания моделей пластического деформирования
и разрушения нанокристаллических и аморфных материалов
Выводы
ГЛАВА 2. АГРЕГАТНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ И КРИТИЧЕСКИЕ СОСТОЯНИЯ ПРИ ПЛАСТИЧЕСКОМ ДЕФОРМИРОВАНИИ И РАЗРУШЕНИИ МЕТАЛЛОВ
Введение

2.1. Кинетические условия деформационного локального плавления металлов.
2.2. Форма и положение линий плавления на диаграмме равновесных фазовых состояний металлических систем
2.2.1. Методы расчета формы линий плавления для химически чистых металлов
2.2.2. Методы расчета формы линий плавления в сплавах
2.2.3. Деформационное плавление поликристашшческих металлов
2.2.4. Кинетические особенности контактного плавления на межкристаллитных границах при деформировании поликристаллических металлов
2.2.5. Особенности плавления наноструктурированных и аморфных металлов
2.3. Анализ критических явлений при растяжении металлов
2.3.1. Гамильтониан неоднородного твердого раствора с вакансиями
2.3.2. Флуктуации в среде с однородным распределением вакансий. Спинодали испарения конденсированных фаз
2.3.3. Влияние критических явлений на процессы деформационного плавления металлов
2.3.3.1. Критические индексы термодинамических величин вблизи спинодали испарения жидкой фазы
2.3.3.2. Поведение линии плавления вблизи спинодали испарения жидкой фазы
2.4. Процессы сублимации металлов при механическом растяжении
2.4.1. Кинетические уравнения процесса испарения конденсированной фазы во внутренние полости при пластическом деформировании
2.4.2. Кинетическое уравнение диффузионной ползучести металла вблизи границ сферической поры
2.4.3. Полная система уравнений кинетики роста пор при деформировании конденсированной среды
2.4.4. Уравнения кинетики роста пор с учетом реальности пара по модели Ван-дер-Ваальса
2.4.5. Уравнения кинетики роста пор с учетом аномально высокой скорости диффузионной ползучести при интенсивных механических воздействиях
2.4.6. Агрегатные превращения при росте плоских пор и микротрещин
2.5. Структурно-фазовые превращения при возникновении первичных очагов разрушения в твердой фазе

V/////////' л

Рис. 1.3. Поведение локальных фрагментов структуры металла, находящегося в твердо-жидком состоянии при деформировании сдвигом.
Аналогичный результат можно получить, если рассмотреть возможность сдвига слоев твердой фазы относительно друг друга. На рис. 1.3а показан сдвиг абсолютно плоских слоев вдоль жидкофазных прослоек. В этом случае жидкость практически не оказывает сопротивления сдвигу, и материал становится сверхпластичным. Однако реальные слои жидкости, расположенной на границах поликристаллов, никогда не бывают плоскими и обладают достаточно сложной геометрией (рис. 1.36). В этом случае любой сдвиг, фрагментов твердой фазы неизбежно приводит к увеличению объема жидкой фазы и возникновению капиллярного давления, препятствующего сдвигу. При этом также нельзя исключить возможность пластического деформирования твердой фазы в местах, прилегающих к изломам жидких слоев. В схеме, показанной на рис. 1.1 сдвиговая деформация приводит к тому, что шары-поликристаллиты слоя В, надвигаясь на шары слоя А, будут вызывать растяжение жидкой прослойки, а капиллярные силы, возникающие на внешней границе, будут препятствовать проскальзыванию слоев и изменению формы материала.
Из сказанного можно сделать следующие выводы. Во-первых, присутствие жидкой фазы, как правило, удерживает поликристаллиты вместе за счет эффектов смачивания и может оказывать значительное сопротивление изменению формы материала. Во-вторых, процессы разрушения твердо-жидких сплавов при II < 10-8 м могут начинаться с пластического деформирования твердофазных составляющих материала, а не с разрушения жидкой фазы.
Цель этой главы состоит в анализе возможных механизмов разрушения и пластического деформирования твердых тел, содержащих локальные вкрапления жидкой фазы.