Необратимая деформация кристаллов как структурное превращение, инициируемое изменением межатомного взаимодействия

• Автор: Каминский, Петр Петрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 243 с. : ил.

Оглавление
Введение
Раздел 1 Модель деформируемого кристалла на атомном уровне. Межатомные взаимодействия в кристалле при деформации

1.1 Модель деформируемого кристалла на атомном уровне

1.2 Параметризованные функционалы локальной электронной плотности

1.3 Энергии многочастичных межатомных взаимодействий

Раздел 2 Неупругая обратимая деформация кристалла

2.1 Параметр порядка в деформируемом кристалле без дефектов. Уравнение эволюции для параметра порядка

2.2 Стационарные решения и их устойчивость

2.3 Динамика развития неупругой обратимой деформации

Раздел 3 Зарождение необратимой деформации как структурного превращения на наномасштабном уровне
3.1 Модель термически активируемой деформации кристалла
3.2 Модель пластической деформации кристалла с учетом динамических неупругих смещений атомов
3.3 Однородная деформация и её устойчивость
3.4 Динамика развития однородной пластической деформации
3.5 Зарождение локализованного пластического сдвига в кристаллах..
3.6 Образование стационарных локализованных структур. Фрагментация
3.7 Зарождение микротрещины в хрупком кристалле
3.8 Роль поверхности в зарождении пластической деформации
Раздел 4 Макроскопические пространственно-временные структуры в деформируемых средах

4.1 Модель деформируемой среды с многоуровневой структурой
4.2 Уравнения эволюции деформируемой среды на макроуровне
4.3 Макроскопические пространственно-временные структуры в деформируемых средах
4.3.1 Локализация деформации на стадии легкого скольжения
4.3.2. Пространственно-временные структуры на стадии линейного упрочнения
4.3.3 Пространственно-временные структуры в деформируемых средах на стадии параболического упрочнения
4.4 Пространственно-временные структуры при сверхпластическом течении поликристаллов
4.5 Образование мезоскопических полос локализованного сдвига
Раздел 5 Структурные превращения в деформируемых кристаллах в электрическом поле
5.1 Электропластический эффект
5.2 Влияние постоянного электрического потенциала на пластическую деформацию проводников
Заключение
Список использованной литературы

Введение
Актуальность темы исследования и степень ее разработанности.
Материалы с кристаллической структурой принадлежат к числу тех сложных объектов, свойства которых до сих пор являются предметом интенсивного изучения. К настоящему времени на основе анализа накопленных экспериментальных данных развиты теория фазовых и структурных превращений в сплавах [1-7], методы расчета их физических и механических свойств [8-15], термодинамических свойств и диаграмм состояния бинарных и многокомпонентных систем [2, 4, 9, 16, 17]. Установлено, что механические свойства материала помимо химического и фазового состава [18, 19] в значительной степени определяются его внутренней структурой (микроструктурой). Одним из основных методом формирования требуемой микроструктуры является пластическая деформация материала. Именно с пластическим формоизменением кристаллических твердых тел в большей или меньшей степени связано большинство существующих и развивающихся технологических процессов получения и обработки новых материалов.
Важнейшими характеристиками материала, определяющими его механические и эксплуатационные свойства, являются предел пропорциональности о„ или истинный предел упругости, макроскопический предел упругости Оу>оп и макроскопический предел текучести от>ау [20]. При напряжении меньшим ст„ деформация обратима и напряжение линейно связано с деформацией. При напряжениях меньших ау для поликристаллов и меньших ат для монокристаллов деформация обратима, но зависимость напряжения от деформации на этой стадии является нелинейной. Для массивных твердых тел от меняется в широких пределах и по порядку величины составляет 10'5-10'2 О, где С - характерный для данного вида деформации модуль упругости. Стадия нелинейной обратимой деформации ап <а<ат, которую в поликристаллах обычно называют областью микропластической деформации, всегда предшествует стадии

3. Кинетика структурных превращений в кристаллах, не содержащих дефектов рассматриваемого типа, при деформации определяется в первую очередь возбуждением динамических неупругих смещений, а затем термически активируемых смещений.
Таким образом, на первый план выдвигается задача определения структурно зависящих энергий межатомного взаимодействия. Эта задача рассматривается нами ниже.
1.2 Параметризованные функционалы локальной электронной плотности
В данном параграфе излагаются основные принципы, которые позволяют записать полную энергию твердого тела с помощью параметризованных функционалов локальной электронной плотности для металлов. Данный раздел исследований выполнен в соавторстве с Кузнецовым В.М. и Бадаевой (Переваловой) В.Ф. Результаты, полученные автором данной диссертации лично, опубликованы в [193, 194]. Термин «параметризованный» означает, что
функционал содержит параметры, которые определяются, используя экспериментальные данные. Это сделано для того, чтобы иметь возможность рассчитывать свойства кристаллов, находящихся как в основном, так и в возбужденном состоянии. В первом случае используются экспериментальные данные, во втором - данные, рассчитанные каким-либо первопринципным методом.
Для обоснования вида параметризованного функционала электронной плотности приведем ряд общеизвестных фактов. Прежде всего отметим, что квантовомеханический расчет свойств твердого тела в рамках адиабатического приближения заключается в решении нерелятивисткого волнового уравнения Шредингера, многочастичная волновая функция Ч* (хл,..., хм) которого зависит от совокупности пространственных и спиновых переменных х = {г, х) очень большого числа частиц [195].