Микромеханизмы разрушения и залечивания трещин в материалах с различной кристаллической структурой

• Автор: Тялин, Юрий Ильич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 432 с. : ил.

ГЛАВА 1. ДИСЛОКАЦИОННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ В ФИЗИКЕ РАЗРУШЕНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ТЕЛ

1.1. Механизмы зарождения микротрещин при пластической деформации скольжением

1.1.1. Механизм заторможенного сдвига

1.1.2. Зарождение трещин на пересекающихся скоплениях дислокаций

1.1.3. Зарождение трещин на дислокационных стенках

1.1.4. Механизм Гилмана-Рожанского

1.1.5. Микротрещины на встречных скоплениях

1.2. Термоактивированное зарождение

1.3. Двойникование и хрупкое разрушение материалов

1.3.1. Влияние двойников и состояния их границ на зарождение и рост трещин

1.3.2. Зарождение микротрещин при пересечении двойников

и их взаимодействии с другими препятствиями
1.3.3. Взаимодействие двойникования и скольжения
1.3.4. Каналы Розе первого (КР1) и второго (КР2) родов
1.3.5. "Упругие" каналы Розе (УКР)
1.4. Пластические аспекты разрушения
1.5. Возможности торможения разрушения
1.6. Восстановление сплошности твердых тел
1.6.1. Высокотемпературное залечивание кристаллов
1.6.2. Диффузионно-дислокационные механизмы залечивания
1.6.3. Качество залечивания трещин и методы его повышения
1.7. Вторичные электрические процессы при механическом
воздействии на твердые тела
1.7.1. Эффект Степанова

* 1.7.2. Механоэмиссия электронов
1.7.2.1. Экзоэлектронная эмиссия
1.7.2.2. Эмиссия высокоэнергетических электронов
1.7.3. Люминесценция при пластической деформации
и разрушении кристаллов
1.7.3.1. Люминесценция при разрушении
1.7.3.2. Деформационная люминесценция
Ф 1.7.4. Электризация кристаллов при раскалывании
1.8. Выводы и постановка задачи исследования
ГЛАВА 2. “УПРУГИЕ” КАНАЛЫ РОЗЕ
2.1. Зарождение “упругих” каналов Розе первого рода
2.2. Кинетика образования и исчезновения УКР
2.3. Зарождение трещин на границе двойника в кальците
2.4. Зарождение трещин в вершине упругого двойника в кальците
2.5. Аналитическая оценка термоактивированного зарождения
ф трещины в вершине упругого двойника
2.6. Зарождение трещин на границе свободного упругого
двойника при повышенных температурах
2.7. Механизм зарождения УКР в кальците
2.8. Механизм залечивания УКР в кальците
2.8.1. Закономерности выхода сквозных упругих
двойников из кристалла
2.8.2. Механизм захлопывания УКР
♦ 2.9. Выводы
ГЛАВА 3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ДВОЙНИКОВ В МЕТАЛЛАХ С ГЕКСАГОНАЛЬНОЙ ПЛОТНОУПАКОВАННОЙ (ГПУ)
РЕШЕТКОЙ И ЗАРОЖДЕНИЕ ТРЕЩИН
3.1. Разрушение ГПУметаллов при двойниковании
3.2. Структурные и морфологические особенности пересечения двойников в монокристаллах цинка и кадмия
3.3. Определение кристаллографических индексов вторичного

двойникования и скольжения в зонах пересечения двойников
3.4. Анализ процессов микропластичности, обусловленной пересечением двойников в цинке
3.5. Анализ дислокационных взаимодействий в монокристаллах
кадмия при пересечении двойников
3.6. Дислокационный механизм образования КР2 в цинке
3.6.1. Экспериментальное исследование
3.6.2. Анализ дислокационного взаимодействия
3.7. Аналитическая оценка базисно-пирамидального
взаимодействия дислокаций
3.8. Выводы
ГЛАВА 4. МЕХАНИЧЕСКОЕ ДВОЙНИКОВАНИЕ И ЗАРОЖДЕНИЕ ТРЕЩИН В ОЦК-СПЛАВЕ Fe + 3,25% Si
4.1. Роль двойников в образовании разрушающих трещин в области температур квазихрупкости
4.2. Влияние двойников на зарождение трещин в сплаве
Fe+3,25% Si в области температур 223-273 К
4.2.1. Стопорение винтовых ламелей на краевых
4.2.2. Торможение краевых двойников на винтовых
4.3. Роль двойников в образовании трещин при вязком
разрушении (7>273 К)
4.4. Влияние двойников на механизм и кинетику динамических
трещин в сплаве Fe+3,25% Si
4.4.1. Влияние предшествующих двойников на кинетику и
механизм развития динамических трещин
4.4.3. Образование двойников быстрой трещиной и их влияние на механизм и кинетику разрушения
4.5. Двойникование и разрушение поликристаллического ОЦК
сплава Fe+3,25% Si
4.5.1. Количественные характеристики сопутствующего
двойникования сплава Fe+3,25% Si

лосой скольжения показали [228], что существующие между ними силы отталкивания максимальны при ортогональном положении трещины и зависят от плотности дислокаций в полосе. Сходные результаты получены и при изучении барьерного действия сбросов [229].
Помимо чисто структурных препятствий на трассе трещины, ее торможение может быть вызвано воздействием внешнего электрического ПОЛЯ, создающего в образце термоупругие напряжения [231].
1.6. Восстановление сплошности твердых тел
1.6.1. Высокотемпературное залечивание кристаллов
Основы современной теории прочности твердых тел были заложены в классической работе Гриффитса [232], с появлением которой стало ясно, что прочность реального твердого тела определяется наличием в нем макроскопических дефектов структуры - трещин и пор. В работах В.И. Бетехтина с сотрудниками [233] было показано, что устранение их, по крайней мере частичное, позволяет добиться существенного увеличения прочности. Поэтому проблема ликвидации таких нарушений структуры занимает исключительно важное место в современном материаловедении [234].
Выявление механизмов процесса залечивания дефектов сплошности было начато работами Я.И. Френкеля [235] и Б.Я. Пинеса [236], установившими физическую основу явлений спекания и закалки при отжиге.
Согласно Я.И. Френкелю [235], процесс заполнения пор при отжиге обусловлен вязким течением твердого тела, инициированным избыточным капиллярным давлением под изогнутой поверхностью поры. В результате происходит уменьшение поверхности поры со скоростью, обратно пропорциональной коэффициенту вязкости г|. Поскольку эффективная вязкость кристаллов определяется движением одиночных дислокаций [237], такой механизм залечивания существенен при достаточно больших плотности и подвижности дислокаций. Эти условия имеют место в окрестности температуры плавления Гпл [238]. Реализация механизма вязкого течения при Т=Тпл-°