Трансформации межзеренных границ раздела в деформируемых нанокристаллических металлах и высокотемпературных сверхпроводниках

• Автор: Бобылев, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 01.02.04, 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 142 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Границы раздела в деформируемых нанокристаллических

металлах и высокотемпературных сверхпроводниках обзор

1.1 Границы раздела в деформируемых нанокристаллических металлах

1.2 Границы раздела в высокотемпературных сверхпроводящих пленках

1.3 Постановка задачи.

ГЛАВА 2. Трансформации границ зерен в нанокристаллических металлах

2.1 Распад малоугловых границ наклона в деформируемых нанокристаллических металлах. Модель.

2.2 Критическое сдвиговое напряжение распада малоугловых границ

наклона в деформированных нанокристаллических металлах .

2.3 Малоугловая граница в поле напряжений распавшейся соседней
границы
2.4 Эволюция большеугловых границ зерен под действием сдвигового
напряжения в деформированных нанокристаллических материалах
2.5 Резюме.
ГЛАВА 3. Границы зерен в унругонапряженных сверхпроводящих пленках
3.1 Нанозерна с границами наклона в упруго напряженных высокотемпературных сверхпроводящих пленках.
3.1.1 границы наклона нанозерен в упруго напряженных высокотемпературных сверхпроводящих пленках. Модель.
3.1.2 Поля напряжений нанозерна в тонкой пленке
3.1.3 Энергетические характеристики нанозерен в упруго напряженных высокотемпературных сверхпроводящих пленках.
3.2 Дисклинационная модель трансформации границ зерен в упруго
напряженных высокотемпературных сверхпроводящих пленках . .
3.2.1 Бикристалличсская сверхпроводящая пленка на толстой подложке. Модель
3.2.2 Плотность упругой энергии границ наклона с пространственно
неоднородной разориентацией
3.2.3 Критическая плотность тока через границу наклона с
пространстранственно неоднородной разориентацией
3.3 Резюме
ГЛАВА 4. Релаксация упругой энергии и структу рные трансформации фасетированных границ зерен
4.1 Расщепление дислокаций в фасетированных малоугловых грани
цах зерен в упруго напряженных высокотемпературных сверхпроводниках
4.1.1 Энергетические характеристики расщепления дислокаций в цен
тральных областях фасеток в фасетированных малоугловых границах наклона
4.1.2 Энергетические характеристики расщепления дислокаций вбли
зи стыков фасеток в фасетированных малоугловых границах наклона .
4.1.3 Транспортные характеристики малоугловых границ наклона с
расщепленными дислокационными конфигурациями
4.2 Фасетированные границы зерен в поликристаллических пленках .
4.2.1 Фасетированные границы зерен в пленках. Модель.
4.2.2 Энергетические характеристики границ зерен в пленке
4.2.3 Результаты модели .
4.3 Резюме.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Показано, что под действием этих напряжений происходит перераспределение дислокационной плотности в границе, что приводит к изменению критического сверхпроводящего тока. Сделана оценка, говорящая о том, что в общем случае под действием напряжений несоответствия критический ток увеличивается. В п. В четвертой главе рассмотрены специфические структурные трансформации, присущие фасетированным границам зерен в поликристаллах. В п. УВаСиО. Согласно предложенной модели полные решеточные дислокации, образующие фасетки границы зерна, имеют тенденцию к расщеплению, причем показано, что дислокации из центральных областей фасеток образуют расщепленные конфигурации с расстоянием расщепления (расстоянием между образующимися частичными дислокациями) большим, чем у дислокаций, располагающихся вблизи стыка фасеток. Последние дислокации расщепляются слабо. Проведена оценка влияния расщепления на плотность критического сверхпроводящего тока. Расчеты показали, что граница, образованная расщепленными дислокационными конфигурациями, имеет улучшенные транспортные свойства. В п. Определены энергетические характеристики плоской и фа-сетированной конфигурации границ и диапазоны физических параметров задачи, в которых выгодна подобная трансформация. В п. В заключении приведен перечень основных результатов и сформулированы основные выводы диссертации. Основные результаты работы докладывались на международных конференциях: International Conference on Nanomaterials and Nanotechnologies (Крит, Греция, ), MRS Symposium “Mechanical Properties of Nanostructured Materials and Nanocomposites” (Бостон, США, ), международном семинаре “Nanostructured Materials Mechanics” (Санкт-Петербург, Россия, ), семинарах в Санкт-Петербургском государственном политехническом университете и институте проблем машиноведения РАН. По теме работы опубликовано 8 научных статей в отечественных и зарубежных журналах (п. Л. 2). Модель распада малоугловых границ наклона в деформируемых нано-кристаллических металлах под действием внешнего сдвигового напряжения, расчет критического напряжения разрушения малоугловых границ, анализ влияния распада малоупювых границ зерен на критическое напряжения распада соседних малоугловых границ. Модель трансформации (прогиб и испускание частичных дислокаций) большеугловых границ зерен в деформируемых нанокристаллических металлах под действием внешнего сдвигового напряжения, расчет энергетических характеристик образующихся систем дефектов, определение диапазонов параметров системы, при которых рассматриваемые трансформации являются энергетически выгодными. Модели наномасштабных структурных трансформаций фасетированных границ зерен в высокотемпературных сверхпроводниках, движущей силой которых является релаксация упругой энергии материала, исследование условий прохождения этих трансформаций, путем определения энергетических характеристик образующихся систем зернограничных дефектов. Нанокристаллическими материалами называются одно- или многофазные поликристаллические твердые тела с размером зерна порядка нескольких нанометров (обычно менее 0 нм). При таком малом размере зерна значительная доля объема микроструктуры нанокристаллических материалов состоит из границ раздела - в основном границ зерен. Как следствие, свойства нанокристаллов существенно отличаются (зачастую в лучшую сторону) от обычных крупнозернистых поликристаллов [1]. Примером таких выдающихся свойств, имеющих потенциальное значение для инженерных приложений являются сверхвысокие пределы текучести и прочности, пониженное относительное удлинение, исключительная износостойкость и потенциальная возможность свсрхпластичности при более низких температурах и больших скоростях деформации по сравнению с крупнозернистыми поликристаллами. По сравнению с обычными поликристаллами (с размерами зерен порядка микрометров) значительно большая доля объема нанокристаллов занята границами зерен. Например, для размера зерна нм от % до % атомов находятся на расстояниях 0. Поэтому, естественно полагать, что границы зерен играют весомую роль в процессе пластической деформации нанокристаллических металлов.