Неустойчивости избыточных вакансий в сплавах титана

• Автор: Луговой, Тимур Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 117 с.

Глава 1. Экспериментальные и теоретические исследования неустойчивостей неравновесных вакансий в металлических системах

1.1. Неравновесные точечные дефекты

1.2. Неустойчивость. Самоорганизация дефектов

1.3. Экспериментально наблюдаемые неустойчивости

1.4. Теоретическое описание неустойчивостей

1.5. Постановка задачи

Глава 2. Механизмы неустойчивостей неравновесных вакансий

2.1. Распространение механизма диффузионно- деформационной

неустойчивости на закалочные эксперименты

2.2. Уравнения диффузии в бинарном сплаве в неравновесных

условиях
2.3. Квазичастицы и их неустойчивости
2.4. Перегревные неустойчивости избыточных вакансий
2.5. Объемная плотность растущих вакансионных скоплений
2.6. Обсуждение результатов
Глава 3. Поверхностное растрескивание сплавов в процессе послезакалочного отпуска
3.1. Результаты экспериментального наблюдения поверхностного
растрескивания сплавов
3.2. Расчет термонапряжений при закалке
3.3. Закалка вакансий при охлаждении
3.4. Мартенситное превращение в титане
3.5. Диффузионно- деформационная неустойчивость вакансий
3.6. Температурный интервал растрескивания
3.7. Обсуждение результатов

Глава 4. Кратерообразование на поверхности металла при высокоинтенсивном облучении
4.1. Результаты экспериментального наблюдения кратерообразования
на поверхностях металлических систем
4.2. Распыление под действием бомбардировки частицами
4.3. Перегревная неустойчивость при облучении
4.4. Расчет процесса перегревной неустойчивости для титана
4.5. Размеры капель, образующихся в результате перегревной неустойчивости
4.6. Концентрация капель
4.7. Обсуждение результатов
Заключение
Выводы
Публикации по теме диссертации
Литература

В настоящее время можно считать установленным тот факт, что физические процессы, протекающие в металлических системах, во многом определяются видоизменениями дефектности кристаллической решетки. Система дефектов кристаллической решетки, находясь в неравновесном состоянии, подвержена развитию различного вида неустойчивостей, и в этом ключ к пониманию твердофазных процессов. Особенно заметно неустойчивости точечных дефектов и дислокаций проявляются при облучении металлов и сплавов, но многие наблюдаемые явления в твердом теле и без облучения могут оказаться результатом развития неустойчивости дефектной структуры.
Актуальной задачей современного материаловедения является исследование физических процессов, в которых проявляются неустойчивости и наблюдается самоорганизация дефектной структуры.
В настоящее время достигнуты определенные успехи в понимании как общих принципов неустойчивостей и самоорганизации дефектов решетки, так и конкретных механизмов, ответственных за наблюдаемые явления.
Пространственно-временные изменения дефектной структуры металлической матрицы вызываются потоками точечных подвижных дефектов (вакансий, междоузельных атомов, примесей и т. д.). Потоки дефектов, в свою очередь, вызываются градиентами концентраций, внутренних упругих напряжений, температуры. Важным, поэтому, является установление связей потоков точечных дефектов с причинами, эти потоки вызывающими.
При разработке механизма конкретной неустойчивости на начальном этапе важно разделение процессов, потоков на доминирующие для данного механизма и второстепенные. Столь же важным является установление физической причины возникновения в системе положительной обратной связи, приводящей к росту малых начальных флуктуаций параметров системы.
оказывается нелинейно возрастающей функцией температуры. При определенных условиях облучения указанная нелинейная зависимость может привести к нарастанию малых флуктуаций дефектов и локальной температуры.
Пусть за счет флуктуаций температура некоторой области кристалла повысилась. Это приведет к возрастанию диффузионной подвижности дефектов, увеличению скорости их отжига, увеличению тепловыделения и к дальнейшему повышению температуры.
Рост флуктуации температуры в изложенном механизме ограничен уменьшением концентрации дефектов в результате их отжига. В дальнейшем за счет теплопроводности температура перегретой области снижается. Облучение приводит к повышению концентрации точечных дефектов. Далее процесс может повториться. Таким образом, механизм температурнорекомбинационной неустойчивости определяет автоколебательный режим, в результате которого температура и концентрация точечных дефектов периодически изменяются во времени.
Механизм перегревной неустойчивости, подобный изложенному выше, но приводящий к стационарному периодическому в пространстве распределению температуры и концентрации точечных дефектов, может быть связан с термодиффузионными потоками точечных дефектов. Предполагается, что вакансии под действием градиента температуры движутся в область более высокой температуры.
Развитие такой неустойчивости может быть представлено следующим образом. Пусть кристалл облучается в стационарном режиме. Возникающая случайным образом флуктуация температуры вызывает интенсификацию исчезновения вакансий за счет рекомбинации или поглощения стоками, что приводит к дополнительному тепловыделению (перегреву). При этом снижение концентрации вакансий компенсируется их притоком в область перегрева за счет термодиффузионного процесса. Междоузельные атомы имеют большую миграционную подвижность по сравнению с вакансиями.