Разрушение и фрагментация металлов в жидкой фазе под воздействием интенсивного электронного облучения

• Автор: Майер, Полина Николаевна
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 164 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Фазовые переходы в металле и его разрушение при
интенсивном внешнем воздействии
1.1. Термодинамические состояния и фазовые переходы в металле
при интенсивном воздействии
1.1.1. Способы интенсивного воздействия на металл
1.1.2. Уравнения состояния металлов
1.1.3. Кинетика фазовых переходов
1.2. Кавитационное разрушение и динамика расплава при
интенсивном воздействии
1.2.1. Теплофизические процессы в веществе под действием облучения
1.2.2. Гомогенная и гетерогенная нуклеация в расплаве
1.2.3. Динамика двухфазного состояния вещества
1.2.4. Прочностные свойства расплава и явление откола при интенсивном воздействии
1.3. Фрагментация металла в результате разрушения металлического расплава
1.3.1. Методы и механизмы фрагментации металлического
расплава
1.3.2. Фрагментация расплава в результате лазерной абляции
1.3.3. Фрагментация расплава в результате облучения пучками заряженных частиц
1.4. Развитие неустойчивости на поверхности облучаемого металла
Выводы к первой главе

Глава 2. Модель фрагментации металла под воздействием
интенсивного электронного облучения
2.1. Уравнения механики односкоростной двухфазной среды
2.1.1. Модель упругопластической деформации металла в
твердой фазе
2.1.2. Плавление металла под воздействием интенсивного
облучения
2.1.3. Уравнения механики двухфазной среды
2.2. Изменение объема фаз, обмен массой и энергией между фазами в результате их взаимодействия
2.2.1. Изменение объема дисперсной фазы
2.2.2. Изменение количества дисперсных частиц
2.2.3. Обмен массой между фазами
2.2.4. Теплообмен между фазами
2.2.5. Перколяционный переход
2.3. Система уравнений в одномерном случае и численный метод
2.3.1. Система уравнений в одномерном случае
2.3.2. Численный метод решения
2.4. Разрушение жидкого металла при растяжении с постоянной скоростью деформации
2.4.1. Разрушение и фрагментация расплава алюминия
2.4.2. Влияние параметров модели на результаты моделирования
2.4.3. Разрушение и фрагментация расплава меди
2.4.4. Верификация модели
Выводы ко второй главе
Глава 3. Численное исследование фрагментации металла под
воздействием сильноточного электронного облучения
3.1. Фрагментация металла при сильноточном электронном
облучении

3.1.1. Облучение меди
3.1.2. Облучение алюминия
3.2. Влияние длительности импульса облучения и энергии быстрых электронов на разрушение расплава
3.3. Неустойчивость и фрагментация отколотого слоя
3.3.1. Условия в поверхностном слое мишени
3.3.2. Математическая модель неустойчивости отколотого слоя
3.3.3. Анализ развития неустойчивости
Выводы к третьей главе
Заключение
Список публикаций автора по теме диссертации
Список литературы
Приложение А. Уравнения для радиуса пузырьков и капель

связал термодинамическую устойчивость метастабильпого состояния с работой образования критического зародыша.
Задача устойчивости метастабильной жидкости включает определение термодинамических и кинетических свойств [72], уравнения состояния, границы термодинамической устойчивости [73,74], оценку изменений в тепловом движении и структуре жидкости [48].
Свободная энтальпия системы (термодинамический потенциал), состоящей из жидкости и пузырька пара, определяется из соотношения Ф — и-Т-з + Рю [48], где и - внутренняя энергия, х - энтропия, Т - температура, Р - давление, V-объем. Для пузырька критического размера свободная энтальпия системы максимальна. Появление такого пузырька сопровождается преодолением потенциального барьера 1¥а = ДФтах [48]. Величина 1РСГ пропорциональна площади поверхности пузырька и его поверхностному натяжению. Вероятность флуктуационного образования критического пузырька экспоненциально растет при уменьшении Жсг и сильно изменяется с глубиной захода в метастабильную область. Значительная часть тепла, необходимого для парообразования, запасена в перегретой жидкости. Конденсация пересыщенного пара в этом случае протекает медленнее, чем конкурирующий процесс парообразования.
Рассмотрим стационарную нуклеацию при неизменном состоянии метастабильной фазы. Обозначим среднее время ожидания зародыша пузырька т. Это время сильно зависит от глубины проникновения в метастабильную область. Величина обратно пропорциональная т называется частотой зародышеобразования [48], это среднее число зародышей, образующихся в системе за одну секунду. Удобно относить эту величину к единице объема
метастабильной фазы Jl=J /V, где J = (т) '.
Работа образования сферической полости внутри большой гомогенной массы определяется как [48]
IV = 4тгД2о- 4--^тгД3 (Р1 -Ру) + (ц,, - р,)М¥, (1.49)