Теория критических микроструктурных деформационных процессов у внутренних поверхностей раздела в явлениях потери устойчивости неоднородных твердых тел тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО НАРОДНОМУ ОБРАЗОВАНИЮ

//У

/V

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ СТАЛИ И СПЛАВОВ

На правах рукописи

СОЛОВЬЕВ Вячеслав Александрович

УДК 539.4.015:548.4:620.186.4

ТЕОРИЯ КРИТИЧЕСКИХ МИКРОСТРУКТУРНЫХ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ У ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ РАЗДЕЛА В ЯВЛЕНИЯХ ПОТЕРИ УСТОЙЧИВОСТИ НЕОДНОРОДНЫХ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Специальность 01.04.07 — Физика твердого тела

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Москва 1989

Работа выполнена в Институте металловедения и физики металлов ЦНИИчермет им. И. П. Бардина.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук В. И. АЛЬШИЦ, доктор физико-математических наук В. С. БОЙКО доктор физико-математических наук Л. М. КАПУТКИНА

Ведущая организация: Физико-технический институт АН СССР им. А. Ф.Иоффе, г. Ленинград

Защита состоится « » 19 г. в час.

на заседании специализированного совета Д.053.08.04.при Московском институте стали и сплавов (117936, Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, д. 6). ' ~

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского института стали и сплавов.

Справки по телефону: 236-96-39

Автореферат разослан « » 1989 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат физико-математических наук,

доцент Ю. С. СТАРК

ВВЕДЕНИЕ

| Актталъноогъ проблемы. предпосылки и цель работы

Большинство испаньзуемнх и прмлозируемых для испольэова-ш'.я в технике материалов являются гетерогенными состояниями, з формировании прочностных свойств которых значительную роль играют внутренние границы раздала сред или другие двумерные дефекты (границы фаз, зерен, блоков, доменов упорядочения). Границы раздела сред с разными упругими свойствами часто контролируют развитие деформационных явлений потери механической устойчивости в г.'ногсфазнкх сплавах и шогообразнах композитных структурах. Играющие значительную роль в разрушении и <?ормоизмене-иди поликристалдкчоских материалов события около грашщ зерен также часто протекает в условиях неоднородности ввиду анизотропии упругих модулей сред, натачия меязеренних сегрегации примеси или прослоек выделений, Упрочнение матаатабильннх сталеа и ■сплавов, псдвергаегмх динамическоглу нагружению и мартенситным превращениям и ходе дэфоршровачия, обусловлено образованием системы взаимодействующих дефектов упаковки, двойников, дамелей мар'юнситных фаз. Характерная особенность критических деформа- • ционннх процессов в указанных материалах и состояниях, которыэ можно назвать состояниями с развитой внутренней поверхностью, заключается в том, что они осуществляются ансамблями подвижных деформадаютых дефектов, взшдшдействуидюс с внутренними границами раздела и испытывающими виляние различных факторов неоднородности сред.

Интенсивнее развитие теории прочности реальных твердых тел, ойобщенноз в трудах Г.В.Курдюмова, Я.К.Френкэля, И.М.Лившица, Б.Я.Люоова, В.Л.Инденбома, В.И.Альшица, Л.Н.Орлова, В.И.Владимирова, В. А. Лихачева, В.В.Рыбина, А.М.Косевича, B.C. Бойко, В.И.Никигенко, В.И.Трофилова, Ю.В.Мильмана, В.Ф.Моисеева, С.А.Оирстова; Н.Яотча, А.Х.Котрелла, К.Фридоля, А.Н.Стро, А.К.Хеда, й;.Ирвина, А.Зегера, Дяг.Зшелби, М.Ф.'Эиби, ^д.Хирта, И.Лоте и других исследователей позволило.выработать шдели и средства теоретического описания явлений потери устойчивости, основанше на знании поведеш'я дефектной су1>струнгурь1 криотал-

лкчесхии материалов, образованных из кристаллитов разного pas-.мора,

: Однако, как неоднократно отмечалось (например, J.Guriand В ШИГе Vield, Plow and. ?racture of Poljrcryatals, Appl.Sci.Fubl,, 1983), теория деформационных процессов с дефектной микроструктурой около внутренних границ неоднородных тверд!».! тел оставалась мало разработанной.

Большинство рассмотрений поведения неоднородных состояний ограничивалось изучением даспероноупрочненных сплавов и волокнистых композитов, в которых сохраняется возможность огибания упрочнящих элементов суботруктуры дислокациями, распространяющимися и взаимодейотвувдиш в матрице или же поликристаллов, , упругие свойства зерен которых полагались изотропными. Описание свойств гетерофазних сред проводились на основе феноменологических правой, "смесей", недавние модификации которых (T.c.i&dmun, I.«с.Ivor, F.В.Pickering ) учитывают зависимости прочностных характеристик составляюцих кристаллитов от их протяженности, хотя коэффициенты в соответствующих зависимостях определяются через параметры поликристаллов, либо вводятся феноменологически. Вместе с тем, продвинутое теоретическое исследование упругие полой дислокаций и простейших составляемых ими ансамблей (А.К.Хед, Дк.Дундурс, Г.Ыура, Д.М.Еарнетт, И.Лоте; А.М.Косевич, Л.И.Пастур, Э.П.Фельдман, В.Л.Инденбом, В.11.Владимиров, А.Е. Романов) свидетельствует о необходимости учета в подобных рассмотрениях влияния эффектов -"изображения", усиливающегося при протекании коллективных процессов. Анализ явлений интеркристал-лигного охрупчивания (Г.З.Курдюмов, Л.М.Утевский, В.И.Саррак, В.И.Трефилов, Е.Э.Гликман, М.А.Штремель, Е.Д.Хондрос, М.П.Сиа и другие) свидетельствует также о важности учета влияния неоднородности у границ раздела короткодействующих сил сцепления материала. При учета данного обстоятельства ограничивались, однако, заменой в критериях развития трещин макроскопической поверхностной энергии материала анергией раскрытия трещины вдоль нежкристаллитной границы и не принимали во внимание иные факторы неоднородности. Было показало, что во многих случаях потеря механической устойчивости осуществляется путем развития системы, взаимопоровдащих сосредоточенных сдвигов (полоо сколь-

кения, двойников, ламалей картенситной фазы, трещин). Большую роль в теория подобных критических явлений сыграли метода, раз-' витые в работах И.М.Лившица, ВД.Инденбома, А.М.Косевича, B.C. EortKO, В.'А.Владимирова, И.Х.Ханяанова, Г.Лэйсфрвда, Дяс.Эшелби, Ф.Франка, Ф.Р.Набарро, А.К.Хада, Е.Смита. Вместе о тем, практически отсутствовал анализ п ^;пдения сдвиговых дефектов в неоднородных средах. Имелись лишь рассмотрения дислокационных скоп-ланий перпендикулярных границам сред с разными модулями (н.Агтз-trong, А.К.Head, T.Chovi , Т.Мига), симметричных трещин В пола сторонних дислока'^ий (С.Aticiilaon,D.M.Barnett, X.Lothe ), а также трещин и двойников в присутствии сил сцепления берегов у концов дефектов (G.R. Irwin, Г.П.Баре.чблатт, Г.МЛерепанов, B.C. Бойко, А.М.Косевич).

Специфичного описания, приобретшего актуальность в связи с развитием методов обработки метастабильнык сплавов динамически- . ж. нагрузками, требуют деформационные явления в ходе маргенсит-шх превращений. Имзьгчеся теоретические рассмотрения (B.A.BiXby, j.Eabeiby , Б.Я.Любов, А.Л.Ройгбурд,».S.Owaa ) ограничивались изучением выгодности формирования пластинчатых или эллипсоидальных кристаллов или периодических структур из них в поле однородных напряжений,отсутствовал анализ автокаталического развития • систем маргенситных кристаллов с учетом неоднородности полой внутренних напряжений и множественности вторичных сдвиговых процессов в местах остановки кристаллов препятствиями. Отсутствовал также анализ формирования зародышей мартенсита дефектами упаковки возрастающей кратности с учетом специфики взаимодействия ограничиванцих юс дислокаций, хотя данные процессы, как показано в работах J.a."/enables t Л.И.Лысака, Л.Л.Вишнякова, Ю.Н.Петрова,м.a.Meyers,l,e.Murr , играют важную соль в процессах заровдония мартенсита, ассистируемого деформь'ыей.

С учетом указал!пи обстоятельств автором с нашла 70-х годов проводилось исследование, офоршенлое з данную лизсертацию, общую цель которого можно определить следующим образом: разработка теории критических двформащюшясс ироцо'ссов о м,<кродефокт-ной субструктурой <?koüio внутренних г-ранщ раздела ноодиородних крлсталличосюгх сред, олредоляетих условия и характер протека- • ния яплогай потери, механической устойчивости материалов с раз-

витой внутренней поверхностью.

Основишли группами рассмотренных задач были: * I. Описание особенностей взаимодействия и трансформационных перестроек, осуществляемых дислокациями около внутренних поверхностей в неоднородных средах с учотом конечности ядер дислокаций и возможности флуктуационяого образования перевальных конфигураций из перегибов на них в неоднородном рельефе решетки,

2. Развитие методов континуальной теории сосредоточенных сдвиговых явлений в неоднородных средах. Изучение взаимопревращений сдвиговых дефектов, а также автокаталитическогс развития систем подобных дефектов в условиях действия неоднородных

;напряжений, прохождения мартенситных превращений, развития трещин в поле сжхмащих нагрузок.

3. Исследование динамики дислокационных процессов, предшествующих протеканию критических событий^перестройки микроструктуры в "условиях действия динамических нагрузок.

Томатика настоящей диссертации соответствует Координационному плану научно-исследовательских работ (направление 1.3 'Физика твердого тала, разделы 1.3,2.3 - "Исследование мехшшзмов деформации и разрушения твердых тел", 1.3.2.6 - "Исследование фазовых превращений и их влияния на механические и другие свойства твердых тел", 1.3.2.10 - "Математическое моделирование дефектной структуры и механических свойств твердых тел").

Исследования выполнялись в рамках тематического плана 1ЩИЧМ им.Й.П.Бардина, который находится в числе исполнителей указанных разделов Координационного плана.

Научная нотазна работы;

- Выявлены факторы, определяющие особенности взаимйдействия дислокаций (с учетом конечных размеров их яцер) около границ сред о разными модулями, энергию мяогодсдинних перевальных конфигураций из перегибов на дислокациях, флуктуационное образование которых требуется для прохождения важнейших приграничных критических дислокационных процессов. Найдены критерии: снятия раскэпленвд дислокаций у границ неоднородности, односдви-гсвого и двухсдвигового зарождения мартенситннх фаз по мехшшз-

му наолаивания дефектов заковки, объединения дислокаций около границ сред в микрогрещины.

- Установлен характер распределения дислокационной плотности и упругие поля около плоских сосредоточенных сдвиговых дефектов (дислокационных скоплений, двойников, ламелей мартенсита, трещин), находящихся во внешних полях, описываемых дробно-рациональными функциями координат. Сформулирован принцип суперпозиции и найдены функции Грина дня сред с дефектами типа • скоплений дислокаций общего вида. Определены равновесию и критические размеры сосредоточенных сдвиговых дефектов в присутствии пластических зон около их концов.

- Выявлен характер распределения дислокационной плотности и напряжений около сосредоточенных сдвигов, распространящихся вдоль границ сред с разными модулями и отличающимися параметрами решеток,

- Разработано континуально-дислокационное описание развития маргеясятных кристаллов, позволяицее учитывать неоднородные напряжения в среде, влияние искажений дисклинационяого типа в местах сопряжения кристаллов мартенсита.

- Определены зависимости напряжений раскрытия трещин сосредоточенными сдвигами в неоднородных средах от параметров, характеризующих степеы> неоднородности, - различия упругих модулей сред и сил. сцепления у границ раздела. Полученные критерии обобщают критерии Зинэра-Стро-Владимирова-Орлова на случай зарождения трещин у границ, разделяющих среды с разными модулями и характеризуемых силами адгезии отличными от сил когезии кристаллов. Определены зависимости коэффициентов интенсивности напряжений трещин от плотности распределения дислокаций в их пластических зонах. Разработана асимметричная евэрхдисдаж данная модель пластической зоны трещин.

- Установлены зависимости Р-^, определяющие уменьшение раскрытия, протяженности микротрещин и изменения плотности материала при их деформационном образовании под давлением (Р) превышающем некоторое пороговое. Создана количественная теория явлений отслаивания -и рассдаивания поблойно-нз-однородных сред, подвергаемых действию сжимающих нагрузок, про-' дольных их поверхности.

- Проанализированы условия протекания под действием динамических нагрузок ьшфоструктурных процессов, подготавливающих развитие критических событий: распространения дефектов упаковки, образования системы призматических дислокационных диполей и динамических источников дислокаций, подхода дислокационных ансамблей к препятствиям; описано их влияние на развитие критических явлений,

Совокупдость разработанных методов и тол ученных результатов формирует основу нового научного направления: разработка теории критических микроструктурных деформационных процессов потери устойчивости в неоднородных материалах с развитой межфазной поверхностью.

Практическое значение работы. Установлены критерии потери устойчивости, позволяющие проводить сравнительный анализ механических свойств гетерогенных материалов и предсказывать зависимость этих свойств от параметров неоднородности. Результаты имеют непосредственное прикладное значение дая управления структурой и прочностью сплавов к иных неоднородных сред. Применение развитых автором представлений позвонило решить ряд практических задач в области термомехапической обработки с использованием высоких гидростатических и динамических нагрузок, а также технологии производства пленочных систем, аморфных и микрокристаллических сплавов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Представления о флуктуациокно-акткЕяруемых многодолин-нцх пайерлсовских дислокационных процессах, как процессах, определяющих условия инициирования критических деформационных событий г неоднородных материалах с развитой внутренней поверхностью. Критерии объединения дислокаций в микротрещину соло границы кристаллов с разными упругими модулями, различных вариантов образования зародышей мартенситной фазы путем наслаивания дефектов раковки.

2. Соотношения, определяющие распределение дислокационной плотности, поля напряжении и смещений около сдвиговых дефектов типа дислокационных скоплений, находящихся в поле неоднороднше сторонних напряжений, описываемых рациональными функциями координат. Принцип суперпозиции, согласно которому характеристики

сдвиговых дефектов в сложных полях определяются наложением характеристик дефектов, находящихся в поле отдельных сингулярных напряжений. Выражения для двухмэ; лых функций Грина упруго-анизотропных сред о плоскими сдвиговыми дефектами. Соотношения, определящие равновесные ы критические размеры сдвиговых дефектов в присутствии пластических зон около их концов. Выражения, описывающие распределение дислокационной плотности и упругие поля около сосредоточенных сдвигов, распространяющихся вдоль границ сред с разными упругими модулями и отличающимися параметрами решеток.

3. Континуально-диолокадаошое описание деформационных явлений в ходе мартенситных превращений, позволяющее учитывать наличие неоднородных напряпешй, искажений дискллнациопиого типа вдоль границ сопряжения кристаллов. Анализ вероятностей возбуждения втор,,*кых сдвигов в местах остановки мартенситных кристаллов препятствиями.

4. Критерии зароздения трещин межкристалллтными сдвигами. Соотношения, связываищие коэффициенты интенсивности напряжений с характеристиками дислокаций л плотностями распределения последних в пластических зонах. Сверхдислокаштоннув модель для описания взаимопревращения сдвиговых дефектов. -Законы (Р-*, убивания раскрытия и протяженности трезщн, образуемых сдвигами под давлением ?, большим критического Рх— ©'р. Критерий адгезионной потери устойчивости продольно сжатых слоисто-неоднородных тел.

5. Расчетные модели и'-условия действия механизмов развития дефектной субетруктуры в сплавах с различной величиной энергия дефектов упаковки, подвергаемых действию динамичесгаах нагрузок. Анализ ди/амики дислокационных ансамблей о помощью распространения на случай скоплений дислокаций, движущихся о вязким трением и обладающих инерцией, мэтода Эшолби-^ранка-Набарро.

6. Матричный метод перехода х изотропии в двумерной анизотропной теории дислокаций однородных и кусочно неоднородных сред.

Апробация работы и публикация , ' •

Результаты диссертация докладывались на: У Всесоюзной конференция по механизмам релаксационных явле. Л в твердых телах.

(Москва, 1969); II Всесоюзном совещании по динамике дислокаций .(Харьков, 1973); Международной конференции по мартенситным превращениям 1С0МАТ-77 (Киев, 1977); У и УП Всесоюзных совещаниях по кинетике и механизму химических реакций в твердом теле (Черноголовка, 1973, 1978); У Между}! ар одной конференции по физике и технике высоких давлений (Москва, 1975); 1У Всесоюзной конференции "Физика разрушения" (Киев, 1980); X и ХЛ Всесоюзных конференциях по физике прочности и пластичности металлов и сплавов (Куйбышв, 1983, 1989); XI Всесоюзной конференции по электронной микроскопии (Таллин, 1979); 1У и У1 Всесоюзных совещаниях по-взаимодействию дефектов и их влиянию на свойства сплавов (Тула, 1979, 1983); ЗТ Всесоюзном симпозиуме по импульсным ' давлениям (Менделееве, 1983); на симпозиуме постоянного семинара "Физико-технологические проблемы поверхности металлов" (Ленинград, 1384).

По материалам диссертации опубликованы 38 печатных работ, перечень которых приведен в конце реферата. В 15 из них автор -единственный участник, в других теоретический анализ проводился дод его руководством при определяющем личном его участии в кон-'кретных расчетах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов и приложений (куда вынесен ряд вопросов вспомогательно-расчетного характера). В целом она содержит 290 страниц: 226 страниц основного текста, список литературы (310 наименований,'28 страниц), иллюстрации (49 графиков и рисунков, 20 страниц), приложения (15 страниц).

содержание диссертационной РАБОТЫ

Взаимодействие дислокашй и микромеханизм инициирования - критических явлений в неоднородных средах

Развитие физики реальных кристаллов показало, что в иници-1фовании явлений потери механической и структурной устойчивое-' ти определяющее значение часто имеют линейные дефекты - дислокации и находящиеся около них шхроохошпеские участки материала с искаженной или перестроенной решеткой. Происходящее в рель-

ефе решетки преодоление дислокациями энергетических барьеров, отярнвашее пути дал важнейших дислокационных реакций: прохождения дислокациями локалышх препятствий и границ кристаллитов, объединения ядер дислокаций с образованием зародышевых субмик-ротрещин или участков материала с перестроэнной кристаллической решеткой (рассматриваемые варианты которых изображены на рис. I) протекает в условиях действия неоднородных локальных напряжений и имеет иную специфику в условиях неоднородности сред. Эта специфика влечет необходимость образования критических конфигураций из перегибов на дислокациях в ряде энергетически яеэквгшалонтшх решеточных доллн,' причем такие факторы, как: различие упругих модулей сред около границ, измененио протяженности ядер лриграшчных дислокаций, характер-дефектной субструктуры сашж границ, существенно меняют выгодность образования крит-ичоских конфигураций, а следовательно, величину локальных движущих сил, потребных для инициирования данных процессов.

Несмотря на относительно давнее' получение соотношений, описывающих упругиз поля дислокаций (А.К.Head , Л.Пастур.-З.Оельд-ман-А.Косевич-В.Косевич, J.Cundura ), не проводился анализ изменения взаимодзйствия приграничных дислокаций с учетом строе--ния их ядер. В настоящей работе получено следувдее простое соотношение для сшш, действущей на дислокацию (С* ) вое плоскости скольжения со стороны параллельной дислокации (уЗ ) у границы спаянных сред: _ .

В нем: (?f , •, (Р, , ^ - модули сдвига и коэффициенты Пуассона сред; вектор Soprepca диолокацта СУ.) .с краевой составляющей^ и винтовой ; '¿луд- расстояние между дислокациями, ерасстояние медцу дислокацией ( оО и'Изображением" {j3 ) в границе раздела; - у^сл между плоскостью границы и плоскостями проходящим! через изобракениа (<V) И (/И; ' " •

а)

б)

Б)

Рио. I. Схемы критических шогодолинных дислокационных процессов: а) наслаивания дефектов упаковки, б) прохождении дислокацией границы с оставлением линейного.дефекта, в) объед"нения приграничных дислокаций в микротрещину.

Эффекты "изображения",'учтенные в (I) могут,существенно изменить величину взаимного отталкивания дислокаций, выходящих к границам сред. Гак, согласно (I) при выполнении условия Г~к 1/3, оказывается выгодным снятие расщепления выходящих к границам дислокаций в ГЦК-магериалах.

Получены также громоздкие соотношения, характеризующие взаимодействие дислокаций с учетом конечной протяженности их-ядер в отличающихся плоскостях. Ширина ядер определяет расстояние смены знака производной у силы взаимодействия дислокаций при их сближении; она характеризуется избыточной энергией перестроенной области материала ядра и сильно зависит от состава среды здесь.

Важным фактором, придающим сглаженно-ступенчатый характер изменению энергии дислокационных конфигураций, служит рельеф решетки, учет которого проведен в соответствии с-развитыми ранее представлениями (А.Бэгер, Д.Гийо, Дд.Дэрн, В.Л.Инданбом, А.Н.Орлов, В.И.Никитенко) в приближения струны. Наличие неоднородности рельефа,.обусловленной аффектами "изображения" к взаимодействием с дефектами-препятствиями модифицирует и существенно усложняет описание критических конфигураций. В работе получены соотношения, характерззуюзще параметры многодолинкых конфигураций из перегибов на дислокациях в неоднородном ре ье-фе решетки. Количественно проанализированы реакции меаду частичными дислокациями, ограничивающими наслаивающиеся, дефекты упаковки и определен уровень локальных движущих отш-, требующийся доя протекания одноодаиговык и двухсдвяговых варианте процесса. Энергия критических переп 5ных конфигураций в явлеки-ях наслаивания аппроксимируется выражением •

г, '

где: /с&б^/¿>5Г ~ ччслешшй множитель, ?Э - величина вектора Еюргерса подвижной дислокации, Ы. - расстояние кеаду наслаивающимися дефектами, ^^ - величина удельной движущей силы, в случае формирования Л* -кратного дефекта яа (г- -15-кратном, имеющая вид:

лу^ П^ Ч- ¿^-('¿-/¿/К.Г^) {4)

( - аффективный химический потенциал -кратного дефекта, доходной, ~ новой Фазы); А^ ~/г}

, - линейная энергия1, дислокация,

1/2, - вектор йоргерса дислокации-препятствия. Учет дискрет«осги решетки приводит к сглвлюнно-ступенчатой зависимости У-4/^7 от движущей силы процесса (рио. 2), что обусловлено необходимостью образования конфигураций из пар перегибов. В условиях процесс становится однодолишшм. В этих условиях становится возможным квантовое или ассиотируе-кое- инерцией преодоление барьеров процессу {описанное в работах В.И.Петухова, В.Д.Покровского, А.М.Косевича, В.Д.Нацика, А.И. Ландау). Возможность подобного хода мартенситных превращений указана' Б.Я.Любовым и Ю.А Осшьяном.

» Анализ условий объединения в макротреящну дислокаций, поджимаемых к границе раздела сред с разными модулями, позволил получить критерий флухтуационного образования микротрещин -приближение локальных напряжений -^¿О//о У границ к

значению /

§ (5)

где: вектор Еергероа, образующихся в границе (при вы-

ходе к ней дислокаций из объема зерен) сидячих дислокаций с

вязи протяженности

/

м /.у-,— У , • 7 -V < - эффективна

энергия их ядра - аналог поверхностной анэргии трещин), (и(Г)-функция отношения модулей сред Г, которая в случае реакции , Котрелла (при б • = , = а /010/) изобра-

иена на рис. Я и аппроксимируется формулой I ,?5 V

Х(Г-0,25). Энергия образования ыикротрещик как функция попереч-

Рио. 2. Ход завибимооти энергия критической перегтаЗной

конфигурации дая наслаивания от величины движущей силы процесса.

44 V

в цг

Рис.-3. График величины безразмерной силы фйГУ, отвечающей максимальному ■ отталкивании приграничных дислокаций, входящей В С00'£ЯСЧЭКИ9 (5).

Рко. 4. Карта изменения

энергии образования конфигурации, отвечающей объединению дислокаций, в зависимости от параметров и

1С

наго и продольного размеров критической конфигурации: с^ги^ .к 0:с при Г = 1/3, = I Дж/ы^ изображена на рис. 4.

' Согласно £5) зарождение трещин облегчается при уменьшении огн пения модулей сред (особенно резко, при Г—» 0,25), а также при уменьшения сил оцепления (проявляющегося в увеличении ). Сформулированный критерий является аналогом критерия К.Зияера-А.Н.Стро-В.И.Владощрова-А.Н.Орлова для зарождения трещин у границ поликристалла (при I, 2 о он близок к послед-

нему) .

Еще одна разновидность обсуздаемнх многодолинных пайсрл-совских процессов реализуется при преодолении дислокац;-лш когерентных границ раздала (дефектов упаковки, когерентных границ двойников, пластин <£ -фазы и т.д.). При прохождения дислокациями подобных грани^, в последних остаются линейные дефекты, создающие искажения, которые можно аппроксимировать дислокационными ыультипашши. Напряжения преодоления препятствий пропорциональны мощности оставляемых дефектов и сильно зависят от крисгаллогеометрии процессов.

Общая особенность обсуждаемых деформационных процессов •(отражаемая в зависимоог; л типа (3)) заключается в том, что по достижении достаточно высоких движущих сил их протекание сопряжено с коллективными атомными перестройками типа перемещения систем перегибов в рельефа решетка и может осуществляться квантовым туноллдрованиеы при сксшь угодно низких температурах (атер-шчеоки),. При меньших движущих силах энергетические барьеры резко возрастают, что приводит к необходимости значительной термической активации процессов. В этом случае требуется снижение барьеров, 'ассистаруеыэе диффузией, или увеличение локальных движущих сил процессов иного происхоаденш.

. Теория сосредоточенных сдвиговых явлений в неодродннх спедазс

Высокие значения локальных движущих сил, требующиеся для протекания.элементарных критических процессов часто достигаются в кристаллах путем развития сосредоточенных сдвигов, релак-сируксдах напряжения вдоль плоскостей своего развития и концентрирующих их около мест остановки. Значительная часть работы

посвящена изучению особенностей развития сосредоточенных сдвигов в неоднородна условиях.

Дяя решения сингулярных интогранышх уравнений, описывающих плотность распределения дислокаций в сдвиговых дефектах:

(где: СЬ = ± Л - концы дефекта, - сопротивление рас-

пространению дислокаций; /? - нормаль к плоскости дефекта, ¿Г* - вектор Вюргерса его эффективных дислокаций, А - константа их взаимодействия, функция Т/З1) учитывает вид сторонних напряжений) в работе получены следующие ионечние соотношения, характеризующие плотность дислокаций в дефектах, находящихся в' поле напряжений, образованных наложением сингулярных полей от отдельных сторонних источников:

Сумма в правой части (6) берзтея по вычетам в особенностях функции переменной ¿-^ С? + ти и бесконечно удаленной • точке; С - константа, определяемая из условий сохранения мощности сдвига.

Для напряжений около сдвиговых дефектов в анизотропных

связывающие напряжения дефекту с плотностью дислокаций в нем

4>>) . константами О^ , определяюдалк поле отдельной прямолинейной дислокации и вычетами от функции внешних налряяе-шй (здесь: /,¿-3--г/Ьу . - корни

характеристического уравнения анизотропной теории упругости). Получены также соотношения, характеризующие упругие смещения около сдвиговых дефектов, использованные для построения- теоретического электронногликроскопического контраста.

Согласно указавшим соотношениям, распределение дяслокаци-

онной плотности и упругие поля около сдвиговых дефектов с фиксированными концами удовлетворяют специфичному принципу суперпозиции: они да. -юя суперпозицией характеристик дефектов с той же суммарной мощностью в отсутствие полей и характеристик дефектов с нулевой мощностью, в пола отдельных сторонних источников (син-гулярностэй) напряжений. Таким образом, знание характеристик дефектов для простейших источников позволяет определять их для более сложных составных полей.

Большое значение имеют выражения для характеристик сдзиго-вого дефекта в присутствии.сосредоточенной вдоль линии едаьшч-

которые можно использовать в качества функций Грина теории со-оредоточеншх ^риговых дефектов. В приведенных соотношениях константы характеризуют напряжения от сосредо-

точенной вдоль линии: ¿Ь—СЬ , У^ силы единичной мощности, а и - пап{шже1Ш и смещения дислокаций сдвигового Щюкта.

С чомодью (8) - (10) и аналогичных шл соотношений для сто-рошшх источников-дислокаций построено описание важных вариантов взаимодействия сдвигов с элементами субструктурц, создающий препятствия их развитию, В простейшем приближения препятствия удается аппроксимировать сверхдислокациями, в более общем случао они описываются системами конечных дислокационных стенок, дисклинационных диполой или распределениями ощэ солее общего .вдда. В ситуациях, когда около концов сдвиговых дефек-

тоэ формируются компактные по сравнению о их протяженностью "зоны" нелинейности и пластичности, равновесные и критические раз-' мери дефектов-определяются из соотношений:

в которых характеризует 5$фекгивную мощность дефекта,

а /V является интегральной характеристикой "зон":

Здесь, - плотность линейных дефектов "зоны", распределен-

ных в области _/2 • В соотношениях (II) верхний знак огшеыва-ет равновесное, нижний - критическое (способное к ускоряющемуся распространению) состояния дефекта.

Специфичные особенности присущи сосредоточенчтдл сдвигам, раопространякхгймоя в,.ли. границ раздала сред. Различие упругих мод5глей сред меняет интенсивность и угловые зависимости напряжений скало мест остановки сдвигов. Напряжени,. в среда с меньшими аффективными модулями растут, а в среде с большими - убывают по сравнении с характерными для однородных сред, что ведс-т • к интенсификации приграничных сдвигов в мягкой среде. Изменение угловых зависимостей налрятегпгй, иллюстрируемое рис. б, может способствовать раскрытию мешристаллитных сдвигов в трещину, ле&аиую в границе раздала.

Как было отмечено Ван.дер Мерве, параметры решеток сопри-гаиаихся твердых фаз часто отличаются к это отличие изменяется при вариациях температуры, напряжений, других внешних условий, изменяя величину и даже знак разрыва собственных деформаиг Ч сред, что в свою очередь, влияет на распределение подвижных межкристеллитнах дислокаций и связанных с ними неоднородных напряжешь. Описание влияния данных эффектов в неоднородных условиях отсутствовало. Анализ поведения межкристаллиткш: диелс. рационных скоплений в данных условиях показал, *1ТО рассогласование параметров реиогок фаз способствует эквидистантному ннстра-иваюю'дислокаций лишь в случае полной компенсации ими дально-• действующих полей, обусловленных рассогласованием решеток фаз

при отсутстЕчи внешних напряжений (случай, описанный Ван-дар-Мерве), однако, недокомпеноацик или порексшенсация этих полей приводит к увеличению плотности их распределения соответственно в средднных или концевых участках границ, способных к их пере-. мощеюпо. Наложение дашшх эффектов на &3фекты, обусловленнце действием напряжений ослабляет или (во втором случае) интенсифицирует протекание критических деформационных явлении, инициируемых межкристаллитными сдвигами и гложет приводить к развитию этих явлений в ходе температурных изменений в отсутствие внешних нагрузок.

Большое внимание в работа уделено развитию методов континуально-дислокационного описания деформационных явлений в ходе мартексигиых превращений. Сформулированы уравнения, описывающие на языке распределений подвижных дислокаций превращения равновесно и динамику развития мартенситиых кристаллов с учетом неоднородных внешних напряжений и аффектов, обусловленных наличием собственной деформации мартенсита. С помощью развитых в работе методов удалось описать форму кристаллов мартенсита в полях дефектов дисклшационного тина, возникающих в мостах сопряжения разноориенгирозанкых мартеиситшх кристаллов (рис. 6) и с помощью данного результата оценить полноту развития превращения в условиях, когда данное обстоятельство является лимитиру-пцш фактором развития процесса. Показано, что параболический ход кривых, характеризующих среднюю деформацию кристаллов сменяется о ростом движущих сил-значительно более быстрым (рис. 6 в), что согласуется о экспериментальными наблюдениями. Разработано описание вероятностно-эстафетной передачи возбуздоний при формировании системы взазкопороадавднх сосредоточенных сдвиговых дефектов с помощью которого проведена оценка сравнительных вероятностей отражения сдвигов осуществляемых при различных вариантах встреч мартенситных кристаллов для сталой, характеризуемых различными габитусами мартенсита. Обнаруженный рост вероятности процессов отражении при переходе габитусов, от / 3 9 к /з 10 15^ и /259^, соогветствует данным наблюдений. Проведенный анализ позволяет также сравнивать вероятности процессов отражения и просачивания сдвига, его возобновления за препятствием, возбуждения сдвиговых явлений инхх типов. Сформулированы

а)

5)

в)

г)

д)

Рис. 5 а)*д). Графики угловых зависимостей напряжений:

лого сдвига произвольной ориентации, остановленного препятствием.

Рис. 6 а) ¡Лартенсптннй кристалл,

описываемый распределениями эффективных дислокаций пре-Бршцеш1я; б) схема ооласти сопряжения кристаллов, аппроксимируемая стенкой разностных дислокаций ; в) зависимость отношения размеров кристалла, заторможенного искакзншми рассогласования сдвигов от величины движущей силы процесса

критерии зарождения трещин мартеиеитпыш кристаллами в лргцпо-ложении, что данное событие происходит при достижении фиксированного значения особенности плотности эффективных дислокаций превращения (или пропорциональных ей локальных сдвиговых напряжений) у мэст остановки кристаллов.

Аначдз взаимодействия леФошалии и тоедин в тслозиях

Ш2йй<?Р9АИСК?т,.СРвД У- ДеЙ9ТВВД надрздедий джатия

Раскрытие трещин пересекагадишся двойниками или мартенснт-иыми кристаллами представляет частную реализацию зарождения трещин сосредоточенными сдвигали, выходящими к границам раздела сред (рис. 7 а). С использованием критерия (3) объединения дислокаций в микротрешну около границ неоднородности и полу-

ЧЭННОЙ ранее А.В. Armstrong , А.К. -sad аппроксимации ПЛОТНОСТИ распределения дислокаций в скоплениях, выводящих к границам сред с разными модулями, потучены следующие соотношения, характернаукаде величину напряжений сдвига, положение которых Еедет к раскрытию трещин:

Здесь: fffi+f)эффективные модули

сдвига срэд; £ - протяженность сдвига; ¿с - численный множитель порядка единицы; и** - определенная ранее протяженность ядра типа плоскости ослабленной связи, сформировавшегося у лидирующей „.лслокация, вышедшей к границе раздела сред. Данное со-othouiqe: ..) учитывает эффекты неоднородности модулей и сил сцепло-¡шя.срщ и зйфзкгы неоднородности материала относительно возможности формирования - осредоточенных сдвигов и иллюстрируется i о.' 7,

■ Отмеченные ранее особенности межкристаллитннх сдвигов также проявляются в величине напряжений раскрытия трещин. Полученные в работе для данного случая критерии, учитывающие влияние напряжений несоответствия, иллюстрируемые на рис. 8, имеют вид:

а)

1 У" *

Рио. 7 а) Схема раскрытия трещин сдвигом, выходящим к гран -де кристаллитов и б) зависимости напряжений раскрытия от размера дефекта для разных значений (сплошные ,

линии)(пунктир) и Г=1, 5; 1,25; I; 0,75; 0,5; 0,25

а)

(кривые 1+5).

•е-

I.

о* а I! »,»

и /л

л.

Рис, 8. Схема (а) и кривые: напряжения - протяженность сдвига, для раскрытия трещин межристаллитным сдвигом (5)

"И

/ & 3

Рис. 9. Изображение сечения отслаивающегося материала (а) и графики адгезионной потери устойчивости 1+6 для расных значен. I отношения модулей пленки и подложки:

ШУ/гУ^/гЭ)^ /ЩхЗсТ7*? ; А =0;О,1;

0,25;0,5;1 соответственно.

г

'"де: - константа взаимодействия межкристаллитных дислокаций (в случае изотропных сред/&),

- плотность распределения "фона" фиктивных дислокаций, описывающие несоответствие решеток фаз, ^^ки^ безразмерная протяженность сосредоточенного сдвига,

Согласно (14) в случае формирования достаточно протяженных границ, способных к проскальзыванию, наличие несоответствия может существеюю облегчить зарождение трещин и даже сделать возможным последнее в отсутствии вяешних нагрузок. Вместе с тем, для малых размеров частиц зависимость (14) более резкая, чем зависимость Пегча-Холла, так что вероятность растрескивания частиц о уменьшением их размера быстро уменьшается (это отвечает наблюдениям М.А.Шгрем&яя и л.сипапа ).

. Роль пластической деформации в развитии трещин существенна также в создании "пластических зон" около них. Равновесные и критические размеры трещин зависят как от интенсивности сдвига, раскрывающего их, так и от параметров пластических зон. Дгш простых вариантов зон этот аспект проблемы обсуждается в работах Леонова-Панасюка, о.оидаен, в,виьу, д.соъъгеи,к.зихп-аеп.с.Аъяхпзоп, А.Я.Красовского, Д.Броека. Однако, до исследований. автора отсутствовали рассмотрения, определяющие характеристики трещин через распределения реальных дислокаций в "зонах"; им^лииеся же физические модели "зон" не были приспособлены для описания трещин в несимметричных и неоднородных условиях. В рамках настоящей работы впервые найдены общие соотношения, связывакщке коэффициенты интенсивности напряжений трещин с плотностью распределения реальных дислокаций в "эочах". Развита асимметричная сверхдислокацпонная модель пластической зоны трещин с расклиниванием, находящихся в поле асимметричных напряжений. Показано, что в общем анизотропном случае, мощность сдвига '"зонн" пропорциональна напряжениям раскрывающим трещину и обратно пропорционально разности напряжений сопротивления , перемещении формирующих ее дислокаций и компонент внешних на' пряжений, способствующих их распространению. Протяженность "зон" обратно пропорциональна второй степени указанных величин. Согласно оценка!,!, формирований "зон" резко меняет эффективную

поверхностную энергию дажэ в весьма хрупких средах.

Развитая модель и полученные закономерности имеют и более общий смысл, так как они определяют интенсивность и относительную протяженность произвольных взаимопревращавдихся сдвиговых дефектов в зависимости от отношения движущих сил, поджимандах каждый из дефектов к месту взаимопревращения. Так, пр раскрытии трещин сосредоточенными сдвигами в условиях действия высоких давлений лишь небольшая часть сдвига раскрывается е трещину ' и устанавливается динамическое равновесие относительно обмена дислокациями сдвигового дефекта к трещины, характеризуемое зависимостями:

тяженность сдвига с нормалью Г1 и направлением /2- *" ). Уменьшение размеров равновесных трещин слупи? гчкннм фактором пластифицирующего воздействия приложения к материалу давлений, по величине превосходящих пороговое (порядка предела текучее "ч материала). Зависимости (15) подтверждаются данными экспериментов по рассеянию света деформируемых ЩГК-кристаллов (■ Л.Н.Поляков) и по изменению плотности гидроэкструдируемшс сталей (Я.Б. Гуревич, В Д. Дмитриев).

Соотношения (II), саязываядае равновесные и критические параметры трещин с интегральными характеристиками распрэделе-ния у их устья объемных сил и дислокаций, дают также количественную характеристику воздействия на прочностные свойства изменений, обусловленные диффузионными и бэздийузионкнми лрввраг щениями под действием напряжений трещин. Уменьшение критического и увеличение равновесного размеров трещин происходит при уменьшении сил адгезии в их устье (обусловленном, например, изменением концентраций примеси л образованием двойных электрических слоев вдоль их берегов,.выделением легкоплавких фаз), росте локальных растягивающих напряжений и интенсивности раскрывшегося в них сдвига, уменьшении параметров "пластических

. зон". Приближение равновесных размеров имевдихся в материале трещин к критическим приводит к. возникновению трещин, способных к самоускорянцемуся распространению.

Около свободных поверхностей, ограничивающих неоднородные среда, наличие продольных сжимающих напряжений, препятствующих развитию обычных мод растрескивания, может приводить к формированию выпучивавдихся над нарушениями сялошости, параллель-яыми поверхности, участков материала и развитию явлений типа отгпаивания и расслаивания. Создание высоких продольных свободной поверхности материала снимающих напряжений над областями с нарушенной адгезией, залегающими на глубине /4 приводит сначала к потере эйлеровой устойчивости - прогибу внешнего слоя материала, а затем - к расширению областей нарушения адгезии, то есть лотере адгезионной усг' йчивости. Расчет энергии дачной системы проведенный с учетом изменений упругой энергии при выпучивании приповерхностного слоя (который полагается вытянутым в одном измерении с поперочным сечением, изображенном на рис. 9) и увеличения энергии, обусловленного расширением областей потери адгезии с эффективной поверхностной энергией Ы и шириной ¿у ) позволил определить следукщие значения отведенной деформации сжатия в поверхностном слое, которые приводят к адгезионной потере устойчивости:

/-;-г

Здесь вгчдены безразмерные параметры: <5 - €y£'D/Зо(}

- мо#ул» отслаиващагося материала, £PfJ) ï>f - модули основы;

0,1; ■ /¿?G/l(?-j>) , А. - размер области со-

о,лдоточения ад сцепления у края поднятий.

Графические иллюстрации полученных завискмостэй приведены на рис. 9 б. Кривые начерчены для разных значений параметра неоднородности , Видно, что существенное изменение хода ■ отслаиьаяия, проявляющееся в увеличении стесненной деформации, влекущей распространение поднята, и даже в исчезновении равновесных'параметров поднятий, происходит при ' X > 0,2 (что

отвечает более, чем четырехкратному отношению модулой сдвига &/<$■ )•

Разработанная теория била успешно применена для объяснения явлений отслаивания и расслаивания в пленочних системах (напыление на ситади пленки ТУ и Мо) и использована в ряде технологических разработок.

Динамику развития коллективных дислокационных процессов, предшествующих и способотвумцих формировании условий дая развития критических событий, также может стать фактором, определяющим выбор протекания тех гаи шшх из возмогших событий, осо--беняо в условиях импульсннх воздействий на материал при пр; ю-жении к его поверхности высоких динамических нагрузок или же в ходе развития систем сосредоточенных сдвигов. .

В работе рассмотрены процессы формирования и объединения линейных дефектов за ступенями на перемещающихся (близких к винтовым) дислокациях, встречающих дислокации "леса"; обраэо-. ваши при их слиянии призматических дислокационных диполей с возрастающим разнесением дислокаций л формирования затем динамических источников дислокаций.

В материалах с относительно низко- энергией дефекта упаковки ( ), дая которых \ )о> , возможно распространение на значительные расстояния частичных дислокаций, имеющих: высокую подвижность, а при выполнении условий, сформулированных в работа дая разных режимов перемещения дислокаций, - формирование остаточной субструктуры из дефектов упаковки и образование критических конфигураций для двухедвигового и одно-сдвигового их наслаивания. Простейшее из этих условий: (Т- > 31/1 , где -"V - амплитуда сдвиговых напряжений/ í - вреда действия галпульса нагрузки,' ¿3 -константа демпфирования дая частичных дислокаций. - путь, • который необходимо им пройти для формирования остаточной субструктуры (порядка расстояния меяду полосами скольжения). Полученные результаты использована для определения условий ударной обработки ауе.тбнитннх статей с низкой энергией дефэктов упаковки.

Обобщение автором нн случай скоплений двнкуаглхся о вязким тройном СЬ и обладающих массой /72 дислокаций ш-

О (17)

' тсда дискретного описания (метода Зшелби-Франка-Набарро), •доводимое введением зависящих от времени полиномов — О:/*)) , где - положение к -ой из у/ дислока-

ций скопления, позволило получить следующие уравнения в частных производных:

' описывающие дшшмкку скоплений, в котором целые функции ^ , . А" связаны с дробно-рациональной функцией, описыващей дейотвутие напряжения: бф: , а поли-

ном (.V определяется одновременно с из (17),

. Развитый метод позволил получить решение задач о динамике скоплений и, „в частшоти, описать приближение дислокационных .ансамблей к новым положениям равновесия в случае изменения внешней нагрузки. Характер перемещения скоплений в новые пело-кешя равновесия существенно зависит от соотношения параметров, определяющих деж$ирутацие и инерционные свойства дислокаций. В случае юс перемещения в квадратичной потенциальной яме:

¡¿¿Су — -с/йг ■ при наличии у дислокаций ориентации с систем® педагабов одного знака, способных к подбарьерному перемещению в рельефе Пайарлса второго рода (в соответствии с теорией А.М.Косевича, Д.Ы.Пушкарева, Б,В.Петрова, А.И.Ландау)

движение дислокаций скопления характеризуется частотами:

^ *-)&//>? - • (18)

и при выполнении условий

о/> ьу^т, ' (19)

может осуществляться колебательный тип подхода скоплений к новому положению равновесия; тогда как при

о/< (У^) С/> (20)

' ( >5^.-1) низкочастотных мод движения являются релаксационными,

а ( ) высокочастотных - колебательными.

Другим важным тилом перемещений является приближение дислокаций к новым положениям равновосия при увеличении напряжений, поджимающих скопление к запертой дислокации, колебательное движение которого характеризуется следующими мишшалыюй и максимальной частота«:

(21)

Здесь: - плотность материала, - поджимающие напря-

жения. »

Реализация условий слабого демпфирования сосредоточе1ших сдвигов, чему способствует снижение температуры (влекущее быот- . рое уменьшение констант демпфирования (З.И.Альшщ, В.Л.Инденбом, З.Я.Кравчеюсо)), повышение градиентов внутренних напряжений и уменьшение вероятности возбуждения вторичных релаксационных процессов, сопрововдается развитием сдвигов в динамическом режиме, а следовательно, способствует проявлению черт атермичнос-■ ти у критических деформационных явлений.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДИ

I. Определяющее значение в инициировании и многозвенном • реинициировании критических деформационных явлений потери устойчивости в неоднородных кристаллических материалах с развитой системой внутренних ловэрхноотей раздала имеют процессы флукту-ационного образования многодолинных перевальных конфигураций из перегибов на дислокациях около границ раздела. Важнейшие из1 этих процессов: прохождение дислокациями границ при взаимодействии с оистемой других приграничных дефектов и оставляемых в границах искажений; объединение и трансформация дислокаций с! участием граничной субструктур«. Данные процессы проходят под воздейотвием таких существенных факторов, как: неоднородность лсгльных напряжений и эффективных упругих модулей сред, разрывность _нутренних деформаций, перестройка ж изменение разме- .

•ров ядер дислокаций, обусловленных неоднородностью структуры и состава материала. Влияние указанных факторов отражают полученные в работе критерии односдвигового и двухсдвигового наслаивания дефектов упаковки, объединения дислокаций в приграничные микротрещшш, прохождения дислокациями когерентных границ. Согласно этим критериям для протекаяия критических процессов требуется приближение локальных сдвиговых напряжений или двужищих сил иной природы у границ к критическим значениям,•определяемом упругими модулями сред, геометрическими и энергетическими параметрами критических конфигураций.

2. Существенную роль в подготовке элементарных деформационных критических явлений и последующем их развитии на меэо-уровне играют сосредоточенные сдвиговые процессы, типа развития полос скольжения, двойников, ламелей мартенсита, трещин.

В диссертации развита описывающая эти процессы теория плоских дислокационных скоплений в неоднородных твердых телах. Полученные в работе явные выражения, определяющие в рамках теории упругости анизотропных и изотропшх сред плотность дислокационных распределений в сдвиговых дефектах, а также поля упругих напряжений и смещений от дефектов, находящихся в поле напряжений, описываемых .рациональными функциями координат, использование функций Грина упругих сред с дефектами типа дислокационных скоплений дали возможность характеризовать влияние на развитие сдвигов элементов вторичной субструктуры, определить равновесные и критические параметры сдвиговых дефектов в условиях образования зон пластичности около их концов.

3. Разработанная в диссертации теория межфазных сдвигов позволила провести учет влияния рассогласования модулей и собственных деформаций граничащих сред на интенсивность напряжений около'способных к проскальзыванию областей вдоль границ раздела. Она дает мэру интенсификации одвигообразования вдоль границ в среде с меньшими и ого ослабления в среде с большими модулями, определяет степень изменения интенсивности сдвиговых процессов у границ разрыва внутренних напряжений и сопротивлений

' распространению деформация.

4. Развитое в работе континуально-дислокационное описание деформационних явлений при мартенситнкх превращениях позволило

проанализировать влияние на полноту лревраще:шя искажений диск-линационного типа, возникающих в местах сопряжения мартенсит-шах кристаллов (данный фактор приводит к смене известных ранее зависимостей деформации осуществляемой отдельными кристаллами от величины движущей силы превращения на более быстрые в случае формирования системы взаиморелаксирутодих сдвигов), разработать количественные подхода к описанию вероятностно-эста$етной передачи деформационного возбуздешш в ходе превращения с учо- • -том множественности вторичных сдвиговых процессов у препятствий.

5. Сформулированные в работе количественные критерии раскрытия трощин сдвиговыми дефектами, обобщающие критерии Зинара-Стро-Владамирова-Орлова, определяют зависимости напрякений раскрытия трещин от размера способных к одвигообразованию об- ' ластей материала при учете специфики шкроструктурнш: параметров деформационного зарождения трещин и фаг:тороз упругой неоднородности во внутренне структурированных материалах. Согласно данным критериям резкое облегчение образования трещин происходит при выходе сосредоточенной деформации к границам со средами, имещимк существенно меньший эффективный модуль сдвига, в условиях, когда низка энергия сцепления сред, но волико сопротивление деформационнаи релаксационным процессам.

6. Полученные в работе соотношения, определяющие, ко официанты интенсивности напряжений, равновесные и критические параметры трещин через плотности распределения и кристаллогесмат- -рические характеристики отдельных дислокаций в пластических зонах и распределе!шя объемных сил в зонах нелинейности около концов трещин, а также разработанная асимметричная сверхдислокационная модель пластической зоны трещины с расклиниванием позволяют учитывать влияние анизотропии, неоднородности и сложно-напряженного состояния материала на критические состояния трещин.

7. Найдены зависимости размеров микротрещин, раскрывающихся при деформации под давлением та частично залечиваемых давлением от величины давления: о ростом последнего от пороговых значений (порядка напряжения течения материала) лрогяаашгооть трещин убивает обратно пропорционально второй, а их раскрытие- •

обратно пропорционально первой степени давлений.

Созданная в работе количественная теория явлений отслаивания и расслаивания материалов в условиях действия приповерхностных продольный сжимающих напряжений дает критерии адгезионной потери устойчивости, учитывающие возможную послойную неоднородность упругих модулей сред. Условия адгезионной потери устойчивости: достижение деформаций сжатия критических значений ~(j-t-, где Л- - толщина поверхностного слоя о модулем сдвига <5 . с/ - эффективная поверхностная анергия межслойных трещин. Уменьшение модулей основы приводит' к увеличению критических значений деформации отслаивания.

8. Исследование динамики шкрострукгурных процессов, возбуждаемых в реальных кристаллических материалах под действием динамических нагрузок показало, что действие динамических нагрузок с амплитудой выше критической вызывает множественное формирование дислокационных диполей и образование при их слиянии динамических источников дислокаций; в сплавах с относительно низкой энергией дефектов упаковки происходит распространение последних и создание центров односдвигсвого и двухсвигового наслаивания, приводящее к множественному развитию двойников и микрокристаллов полигипных и мартокситннх фаз.

• Сделанное обобщение (на случай движущихся с вязким трением и обладающих инерцией дислокаций) метода дискретного описания дислокационных ансамблей позволило предсказать возможность смены релаксационных и колебательных мод движения и определить характерные времена динамики сдвиговых дефектов. Реализация колебательных мод движения дефектов должна способствовать ускорению их. подхода к препятствиям и проявлению атершгческих черт в кинетике соответствующих критических явлений.

Основные результаты диссертации опубликованы в статьях:

1. Соловьев В.А. К теории дефектов типа плоских скоплений дислокаций .-Сборник: Проблемы металловедения и физики металлов, J№ 3, М., Металлургия, 1976, с.258-270.

2. Solov'ev V.A. The Stress Field near the Dislocation Pile-Up Type Defects in Aniootropic .Elasticity.-Hiyelca etatus soli-di, 1974, vol.65(b), p.$57-868.

3. Соловьев В.А, Поле напряжений плоских скоплений дислокаций в анизотропной теории упругоети.-Прикл. матек. и механика, 1975, т.39, вит. 5, с.942-050.

4. Соловьев В.А., Сачко В.Н. Поля напряжений вокруг дефектов типа дислокационных скоплений в изотропных и анизотропных кристаллах. - Кристаллография, 1976, т.21, вып.5, с.377-885.

5. Solar'ev V.K, .Zolotarev S.N. The Ieotropio limit .in Anisotropic Dislocation Theory.Green'a functions in a Crystal, Containing a Dislocation Pile-Up.-ihysica status eolidi, 1979, vol.91(b), H 1, p.319-323.

6. Соловьев В.А., Плахотник В.Т. Распределение дислокаций несоответствия и превращения вдоль меяфазных границ.-Кристаллография, 1980, т.25, И 2, с.312-318.

7. Сачко D.H., Соловьев В.А. Упругие поля, возкикаицие при развитии деформации вдоль пло-ской границы раздела кристаллических сред.- Кристаллография, 1980, т.25, » 4, с.682-892.

8. Соловьев В.А., Русакова И.А., Гашевский В.А. Упругие смещения . :юло скоплений дислокаций. Зйектроннет. кроскопический контраст от дефектов типа скоплений.-Доклады АН СССР, 1977, т.239, Ji 6, с.1327-1330.

9. Соловьев В.А., Русакова И.А., Утевский Д.М. Машинное 'моделирование электрошюмикросдопЕческого контраста от дефектов типа дислокационных скоплений.-Известия АН СССР, сер. Физическая, 1980, г.44, Я 6, с.ПЭв-ЬыД.

Ю.Палкова М.Н., Соловьев В.А., Зайченко С.Г. Анализ особенно-' стой юерэдоточекяой деформации гетерофазных кристаллических материалов.-Физика мет. и металловед., I9B3, т.55, шп. 3, с.576-582.

11.Плахотник В.Т., Соловьев В.А. Влияние различия упругих модулей сопрягающихся сред на расщепление дислокаций вблизи от • межфазных границ.-Металлофизика, 1983, т.5, Л 4, с.81-84.

12.Гашевский В.А., Соловьев В.А., Шермергор Т.Д. Распределение дислокаций в поле кусочно-непрерывных напряжений.-Сборник: Оизические основы микроадектронникй.-М,, ШЭТ, с.37—15.

13.Соловьев В.А. К дислокационной теории мартэноитных (бездиффузионных) превращений.-Физика твердого тела, 1973, т.15,

Л 6, с .1742-1751.

14. Соловьев В.А. Дислокационные представления в теории мар?ен-,ситных превращений.-Сборник: Мартекскткые превращения

иС0МАТ-77)к., Науковадудаа, 1978, с.93-97.

15. Соловьев В.А". Дефекты кристаллической рекетки и зарождение новой фазы в твердом состоянии,-Сборник: Кинетика и механизмы химических реакций в твердых телах.-Черноголовка, Изд. АН СССР, 1981, с,161-175.

16. Соловьев В.А. Дислокационное описание особенностей деформационных процессов, протекающих в хода мартенситных превращений. -Сборник: Мартенситные превращения в сталях и сплавах.-М., Металлургия, 1981, с.13-19.

Л. Соловьев В.А. Механизма образования новой фазы на дефектах упаковки. Кинетические типы их действия.-Физика металлов и металловед., 1976, т.41, выя. 5, с.942-950.

18. Поздняков В.А., Соловьев В.А. О термофлуктуационном и квантовом зарождении новой фазы в кристаллах (механизм наслаивания дефектов упаковки).-Доклады АН СССР, 1980, т.252,

№ 2, с.339-343.

19. Поздняков В.А., Соловьев В.А. Распространение и взаимодействие дефектов упаковки в кристаллах при ударном нагружении.-Доклады' АН СССР, 1962, г.266, №2, с.338-342.

20. Поздняков В.А., Соловьев В.А., Борисов В.Т. Распространение и наслаивание дефектов упаковки в кристаллических материалах под'действием ударных нагрузок.-Сборник: Взаимодействие дефектов кристаллической решетки и свойства металлов и сшпаьов. Тула/ 1983, с.91-96.

21. Соловьев В.А., Грязнов В.Г. Критерий дислокационного зарождения трощин около мелфазных границ.-Доклады АН СССР, 1988, т.301, И 3, с.614-61,.

22. Соловьев В.Л., Плахотник В.Т., Сачко В.Н. Критерий зарождения трещин в местах остановки мемфазшх сдвиговых процессов.-Кристаллография, 1985, т.30, вып. 6, с.1136-1139.

23. Соловьев В.А. Возможность создания упрочненной приповерхностной структуры, содержащей гианарные дефекты в материалах с низкой энергией дефектов упаковки,-Сборник: Физика и технология обработки поверхности металлов, Л., 1984,с.52-54.

24. Поздняков Б.А., Соловьев В.А., Длакотник В.Т., Борисов В.Т. Формирование дефектной структуры при высокоскоростной деформации,-Сборник "Прочность и пластичность металлов и сплавов", М., Металлургия, 1986, с.24-32.

25. Бараз А.Р., Золотарев С.Н,, Мологалов Б,В., Соловьев В.А. Пластическая релаксация внутренних напряжений, в^ лпшалцих при механическом двойкиковашш в монокристаллах .ниобия при 4,2 К. - Физика низких температур, 1979, т.5, Л 4,

с. 390-399.

26. Золотарев С.Н., Молотилов Б.В., Соловьев В.А. Структура зоны пластической релаксации у вершины "хрупкой" трвщи"ч,-Физика твердого тела, 1976, т.10, C.36L5-36I9.

27. Solûv'ev V.A. the "Superdlslocatlon"Model of a Plastlo Zone near a Wedge-Shaped Crack.-Phyeioa statue solldi, 1978, vol.54 (a), M 1, p.297-304.

28. Solov'ev V.A. .Streltaov v.A. Oa the Crack Nucleation in Hydrostatically Compressed Crystals.-Phyaica status solldi, 1978, vol.49 (a), N 1, p. K145-KH8.

29. Соловьев В.А., Стрельцов В.А. Трещины в га:ростатичэски . -сжатых кристаллах.-Сборник: Физика и техника высоких давлений, К., Наукова думка, 1981, вып. 3, 0.19-24.

30. Абрамов A.A., Сачко В.Н., Соловьев В.А., Шермергор Т.Д. Адгезионная устойчивость и отслаивание пленок.-Физика твердого тела, 1976, т.18, № 6, с.1756-1758.

31. Сачко В.Н., Соловьев В.А., Шермергор Т.Д. Влияние напряжений в подложке на отслаивание пленок.-Сборник трудов по проблемам микроэлектронники, M., 1976, выл. 30, с.48-53.

32. Соловьев З.А., Сачко В.Н., Шермергор Т.Д. Теория отслаивания пленок и защитных покрытий.-Поверхность, 1982,, Ü 10, с.51-58.

33. Соловьев В.А. Кинетика расползания полигональной стенки дислокаций.-Доклада АН СССР, 1969, т.185, И 5, о.1037- . 1040.

34. Соловьев В.А. О кинетике изменения плоских скоплений дислокаций.-Физика метал, и металловед., 1972, т.33, вып. 4,

с.690-697.

■35. Соловьев В.А.Малые колебания плоских скоплений дислокаций.-Физика мэтал. и металловед., I97V2, т.34, вып. 4, с.636-841.

36. Соловьев В,А. О роли инерциалькых свойств дислокаций в механическом поведении кристаллов, -Сборник: Проблемы металловедения и физики метагдов, Ji I, М., Металлургия, 1972,

о.<¡27-233.

37. Соловьев В.А. К динамике дислокационных скоплений.-Сборник: Динамика дислокаций, Киев, Наукова думка, 1975, с.168-172.

38. Кулемин A.B., Соловьев В.А., Зажбрвдкяй В.Н., Жиряков В.В. Исследование атермического мартенситного превращения методом акустической эмиссии.-Физика метал, и металловед., 1979, г. 48, вып. I, с.136-140.

Московский институт стали и сплавов Ленинский проспект, 4 Л-18824 19.09.89

Заказ i'L {$, Объем 2 п.л. Тираж 100 экз. Типография ЭОЗ МИСяС, ул.Орджоникидзе/ 8/9.