Математическое моделирование стабильности твердых растворов при облучении и механоактивации

• Автор: Гребеньков, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 142 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ НА МАТЕРИАЛЫ

1.1. Радиационностимулированное выделение эксперименты

1.2. Фазовые превращения при механоактивации эксперименты

1.3. Теоретические подходы к описанию радиационностимулированной сегрегации растворенных атомов

1.3.1. Уравнения для потоков в концентрированных сплавах

1.3.2. Модель диффузионных реакций для разбавленных твердых растворов в условиях облучения.

1.3.3. Рост частиц выделений

1.3.4. Аналитическая модель роста слоя фазы на поверхности, образца

1.4. Теория фазовых переходов при механоактивации.

1.4.1. Деформационностимулированная фазовая неустойчивость нанокристаллических сплавов
1.4.2. Фазовые переходы в неидеальных твердых сплавах при механоактивации .
1.4.3. Фазовые превращения в сплавах с ограниченной растворимостью при механоактивации.
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАССЛОЕНИЯ БИНАРНЫХ СПЛАВОВ.
2.1. Постановка задачи
2.2. Термодинамическое описание неравновесных процессов. Формулировка модели
2.3. Вклад конфигурационной энтропии в химический потенциал
2.3.1. Метод трех плоскостей
2.3.2. Метод статистической термодинамики.
2.4. Расчет внутренней энергии
2.5. Механизм и условия расслоения
2.6. Пространственный масштаб расслоения
2.7. Выводы к главе 2.
ГЛАВА 3. СТАБИЛЬНОСТЬ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ ПРИ
ОБЛУЧЕНИИ
3.1. Изменение энергии межатомных связей при облучении
3.2. Модель свободного объема.
3.3. Упругие напряжения, создаваемые облучением в металлических системах.
3.4. Потоки атомов бинарного сплава при облучении.
3.5. Условие стабильности твердого раствора при облучении.
3.6. Сравнение с экспериментом
3.7. Выводы к главе 3.
ГЛАВА 4. СТАБИЛЬНОСТЬ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ ПРИ
МЕХАНИЧЕСКОМ СИНТЕЗЕ.
4.1. Структура металлов при экстремальных механических воздействиях
4.2. Модель Миедемы.
4.3. Модель нанокристаллического состояния вещества
4.4. Оценка коэффициента поверхностного натяжения
4.5. Программное обеспечение для расчетов полей упругих смещений и напряжений.
4.6. Термодинамический анализ механического синтеза
4.7. Сравнение с экспериментом.
4.8. Предел дисперсности при механоактивации.
4.9. Оценка характеристик межзеренной границы
4Феноменологическая модель разрушения нанокристаллических зерен
4. .Выводы к главе 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ВЫВОДЫ.
ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.
ЛИТЕРАТУРА


Международная конференция “Новые перспективные материалы и технологии их получения”, Волгоград, - сентября г. Девятая международная конференция “Физико-химические процессы в неорганических материалах”, Кемерово, - сентября г. III Российская научно-техническая конференция “Физические свойства металлов и сплавов”, Екатеринбург, - ноября г. Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием “Ультрадисперсные порошки, наноструктуры, материалы: получение, свойства, применение. IV Ставеровские чтения”, Красноярск, - сентября г. Международная научная конференция “Физика твердого тела”, Караганда, 5-7 октября г. Всероссийская конференция “От наноструктур, наноматериалов и нанотехнологий к наноиндустрии”, Ижевск, - июня г. По материалам выполненных в диссертации исследований опубликовано работ. В рецензируемых научных журналах, входящих в Перечень обязательных изданий ВАКа, опубликовано 4 статьи. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, выводов, списка публикаций по теме диссертации и списка литературы. Работа изложена на 2 страницах машинописного текста, содержит рисунков, 4 таблицы, библиографический список из 1 наименования. ГЛАВА 1. Уже первые исследования подвергнутых облучению высокоэнергетическими частицами твердых тел показали, что изменение физических свойств облучаемых образцов связано с изменением их микроструктуры. В облучаемых телах изменяются дислокационная структура и плотность дефектов, появляются и исчезают дислокационные петли, на границах зерен и других несовершенствах кристаллической решетки происходит сегрегация примеси. Открытие явления радиационно-стимулированного выделения в ненасыщенных твердых растворах резко изменило упрощенное представле-' ние о влиянии облучения на фазовую стабильность, которое существовало до г. Теперь уже нельзя было рассматривать установившееся состояние структуры выделений в сплаве в условиях облучения как простой баланс между вызванном облучением, разупорядочением и радиационноусиленной диффузией, смещающей систему в направлении к равновесному состоянию. В табл. Таблица 1. Радиационно-стимулированные выделения в ненасыщенных двойных сплавах. МЕзС(і ? Продолжение таблицы 1. Простым экспериментальным подтверждением того факта, что выделения вызваны именно облучением, а не просто им ускорены, является по-слерадиационный отжиг при температурах ниже температур облучения и контроль за растворением выделений. Из табл. Значительная информация об образовании радиационно-стимулированных выделений получена из экспериментов в высоковольтных электронных микроскопах. Гинье - Престона в сплаве А1 - Ъп, эпитаксиальные диски {0} в сплаве А1 - Ag [5]), но иногда образуются непредсказуемые фазы (х-фаза в сплаве IV - Яе вместо более разбавленной сг-фазы [8, 9]). В ненасыщенном твердом растворе А1 — облучение электронами вызывает образование малых скоплений, которые, в отличие от скоплений точечных дефектов, никогда не вырастают до больших размеров и создают сильно анизотропные поля деформации [5]. Подобные скопления наблюдались при распаде пересыщенного твердого раствора А1 - в процессе облучения [] и связывались со скоплениями атомов кремния. В зависимости от элементов, составляющих систему, и от условий облучения могут наблюдаться следующие типы радиационно-стимулированных выделений: а) гомогенные (А1 - Ъп, А1 - Ag, N1 - Ве, Си - Ве, ? Ие); б) гетерогенные. Последние образуют две группы, из которых первая связана с микроструктурными несовершенствами - декорирование выделениями дислокаций, границ зерен, свободных поверхностей (№ - , № - ве, N1 - Ве, Рб - Мо, Рб - У), а вторая с неоднородностью образования дефектов в различных областях (выделение №1 наблюдалось в областях неоднородного введения дефектов при бомбардировке № - ионами Н*; в экспериментах с высоковольтной электронной микроскопией атомы железа сегрегировали к центру облученной электронами зоны меди, а агомы серебра перемещались из центра [И]). В табл. Следовательно, появление радиационно-стимулированных выделений не зависит от каскадов смещений, а определяются поведением изо-' лированных точечных дефектов.