Влияние слабых электрических потенциалов на релаксацию напряжений в алюминии

Невский, Сергей Андреевич

Влияние слабых электрических потенциалов на релаксацию напряжений в алюминии тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Невский, Сергей Андреевич АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Новокузнецк МЕСТО ЗАЩИТЫ

2012 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.07 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Влияние слабых электрических потенциалов на релаксацию напряжений в алюминии»

Автореферат диссертации на тему "Влияние слабых электрических потенциалов на релаксацию напряжений в алюминии"

На правах рукописи

Невский Сергей Андреевич

ВЛИЯНИЕ СЛАБЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕНЦИАЛОВ НА РЕЛАКСАЦИЮ НАПРЯЖЕНИЙ В АЛЮМИНИИ

Специальность 01.04.07 - Физика конденсированного состояния

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 7 2012

Новокузнецк - 2012

005043588

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учр^ ждении высшего профессионального образования "Сибирский государственный инду стриальный университет"

Научный руководитель доктор физико-математических наук,

профессор Громов Виктор Евгеньевич

Официальные оппоненты: Шаркеев Юрий Петрович,

доктор физико-математических наук, профессор, ФГБУН Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук, заведующий лабораторией наноструктур-ных биокомпозитов

Молотков Сергей Григорьевич, кандидат физико-математических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Кузбасская государственная педагогическая академия», доцент кафедры физики и методики преподавания физики

Ведущая организация ФГУП Центральный научно-

исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина

Защита состоится "5" июня 2012 года в 12 00 часов на заседании диссертационного сове та Д 212.252.04 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреж дении высшего профессионального образования "Сибирский государственный индуст риальный университет" по адресу: 654007, г. Новокузнецк, Кемеровской области, ул Кирова, 42. Факс (3843) 46-57-92. E-mail: d212_252_04@sibsiu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в Научно-технической библиотеке Сибирског» государственного индустриального университета

Автореферат разослан «¿£ » апреля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор химических наук, профессор

В.Ф. Горюшкин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Экспериментальные исследования пластических и прочностных свойств металлов помимо методов активной деформации и ползучести предусматривают метод релаксации напряжений. Изучение релаксации напряжений важно не только с научной, но и с практической точки зрения. В условиях релаксации напряжений работают все напряженные механические соединения и упруго-напряженные детали. В ряде случаев, при расчетах на прочность, критерии релаксации напряжений становятся решающими. В этой связи актуальной проблемой физики конденсированного состояния и физического материаловедения является разработка способов управления релаксацией напряжений. Одним из таких способов являются внешние энергетические воздействия. Однако для разработки способов управления пластической деформацией с помощью этих воздействий необходимо изучение физической природы влияния этих воздействий.

К настоящему времени установлено, что обработка токовыми импульсами, сильные электрические и магнитные поля, а также радиационные воздействия оказывают существенное влияние на процессы пластической деформации. Несмотря на большие успехи в этой области, остаются практически не изученными вопросы, связанные с влиянием слабых электрических воздействий, к числу которых относится воздействие слабыми электрическими потенциалами. До сих пор это воздействие исследовалось применительно к деформации ползучести. Релаксация напряжений в условиях приложения электрических потенциалов практически не исследовалась.

Цель работы: выявление закономерностей влияния слабых электрических потенциалов и контактной разности потенциалов на характеристики релаксации напряжений технически чистого алюминия и изменение дислокационной субструктуры.

Для достижения поставленной цели в работе были решены следующие задачи:

1. Установить закономерности изменения характеристик процесса релаксации напряжений при влиянии электрического потенциала и контактной разности потенциалов.

2. Проанализировать эволюцию дислокационной субструктуры алюминия при релаксации напряжений как в обычных условиях, так и при воздействии электрического потенциала.

3. Выявить механизм влияния слабых электрических потенциалов и контактной разности потенциалов на релаксацию напряжений.

Научная новизна. Впервые проведены исследования влияния слабых электрических потенциалов на процесс релаксации напряжений в алюминии. Установлено, что при подключении к образцам технически чистого алюминия электрического потенциала от стабилизированного источника питания средняя скорость релаксации напряжений увеличивается, а активационные параметры снижаются. При подключении металлов с иной, чем у алюминия, работой выхода наблюдается немонотонное изменение средней скорости релаксации.

Исследования дислокационной подсистемы материала показали, что в образцах, испытанных на релаксацию напряжений при воздействии электрического потенциала, происходит увеличение объемных долей дислокационных субструктур и скалярной плотности дислокаций.

Предложен механизм влияния слабых электрических потенциалов на релаксации напряжений, который заключается в том, что при подключении электрического потен циала происходит перераспределение электронной плотности в поверхностных слоя: материала, которое приводит к изменению условий самоорганизации дислокационные субструктур, что проявляется в изменении их объемных долей.

Научная и практическая значимость исследования заключается в том, что егс результаты способствуют более глубокому пониманию природы влияния слабых энер гетических воздействий на структуру и свойства материалов, что позволит разработап принципы управления релаксацией напряжений в деталях ответственного назначения Сформированный в работе банк экспериментальных данных об изменении параметро] процесса релаксации позволит провести математическое моделирование процесса ре лаксации напряжений в условиях слабых энергетических воздействий.

Полученные в работе данные о влиянии электрического потенциала на процес< релаксации напряжений могут быть использованы для разработки способов регулиро вания эффектов упругого механического последействия и эффекта Баушингера npi операциях обработки металлов давлением. Рассмотренное внешнее воздействие може' быть использовано в качестве способа снижения остаточных напряжений в сварных уз лах после сварки проводников при производстве различных электромеханических уст ройств ответственного назначения.

Результаты работы могут быть использованы при разработке учебных программ i курсов лекций по физике конденсированного состояния и физическому материаловеде нию.

Реализация результатов. Установленные закономерности изменения параметро] процесса релаксации напряжений при воздействии слабых электрических потенциало] реализованы: в ОАО «НИИ Электромеханических приборов» при отработке режимо] термоэлектрической тренировки тонкопленочных наборов резисторов и гибридных ин тегральных схем; в Институте проблем прочности им. Г.С. Писаренко HAH Украинь при расчете и анализе напряженно-деформированного состояния деталей, работающи; в условиях релаксации напряжений; в НОЦ «Нанотехнологии и наноматериалы» Там бовского государственного университета при изучении механических свойств сплаво] на основе алюминия, обладающих прерывистой текучестью; в Институте физики им J1.B. Киренского СО РАН при изучении электрических свойств материалов для датчи ков, чувствительных к слабым электрическим полям; в НИТУ «Московский институ сталей и сплавов» при разработке тестовых механических испытаний на упругое по следействие; в ООО «Сибирские промышленные технологии» при отработке операщн заневоливания пружин подвески; в ООО «Ремкомплект» при отработке технологи! операций листовой штамповки.

Личный вклад состоит в проведении экспериментов по установлению влияни: слабых электрических потенциалов на процесс релаксации напряжений, в обработк полученных результатов, формулировке положений, выносимых на защиту, и основны: выводов, а также в написании статей, тезисов докладов и подготовке их к публикации.

Достоверность полученных результатов обеспечена корректностью поставленньг задач исследования, большим объемом экспериментальных данных и привлечение? статистических методов их обработки, анализом литературных данных и критические

сопоставлением установленных в работе закономерностей с результатами других авторов, а также справками об использовании результатов.

Научные результаты, выносимые на защиту:

1. Закономерности изменения характеристик релаксации напряжений при слабых электрических воздействиях, заключающиеся:

- в увеличении глубины релаксации, средней скорости релаксации и снижении активационного объема вне зависимости от знака подключаемого потенциала;

- в обнаружении немонотонной зависимости средней скорости релаксации напряжений и активационного объема от контактной разности потенциалов при подключении металлов с отличной от алюминия работой выхода.

2. Совокупность экспериментальных данных, показывающих влияние слабых электрических потенциалов на характеристики дислокационной субструктуры алюминия, которая позволяет установить закономерности изменения этой субструктуры в условиях данных воздействий.

3. Механизм влияния слабых электрических потенциалов, заключающийся в том, что при изменении электрического потенциала поверхности происходит изменение поверхностной энергии, меняющее условия самоорганизации дислокационной субструктуры в поверхностных слоях материала и, соответственно, скорость релаксации напряжений.

Апробация работы и публикации. Материалы диссертационной работы доложены на следующих научных мероприятиях: 3-й Международной конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов», Москва, 2009; IV научной школе «Физическое материаловедение», Тольятти, 2009; Всероссийской научной конференции молодых ученых «Наука, Технологии, Инновации», Новосибирск, 2009; V Научно-технической конференции «Физические свойства металлов и сплавов», Екатеринбург, 2009; Всероссийской Байкальской конференции по наноструктурным материалам: «Байкал-Нано», Иркутск, 2009; X Международной научно-технической Уральской школе-семинаре металловедов-молодых ученых, Екатеринбург, 2009; VI Всероссийской конференции «Механика микронеоднородных материалов и разрушение», Екатеринбург, 2010; XVIII республиканской конференции «ФКС — 18», Гродно, 2010; 6-й Международной конференции: «Фазовые превращения и прочность кристаллов», Черноголовка, 2010; Международной конференции «Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений», Тамбов, 2010; XXII международной конференции «Релаксационные явления в твердых телах». Воронеж, 2010; Международной научно-технической конференции «Современное материаловедение и нанотехнологии», Комсомольск на Амуре, 2010; 50-м международном симпозиуме «Актуальные проблемы прочности», Витебск, 2010; VII Всероссийской конференции «Физико-химия неорганических материалов», Москва, 2010; 51-й Международной конференции «Актуальные проблемы прочности», Харьков, 2011; V Российской научно-технической конференции «Ресурс и диагностика материалов и конструкций», Екатеринбург, 2011; XVII Международной конференции «Современная техника и технологии», Томск, 2011; V Международной научной школе «Физическое материаловедение», Тольятти, 2011; VI Научно-технической конференции «Физические свойства металлов и сплавов», Екатеринбург, 2011; II Московских чтениях по проблемам прочности, Черноголовка, 2011.

Работа выполнена в рамках грантов ФЦП «Научные и научно-педагогические кад ры инновационной России на 2009-2013 г.г.» (гос. контракт № П411) и РФФИ (проекты 10-07-00172-а; 11-08-90712 - моб_ст).

По материалам диссертации опубликовано 29 печатных работ, в том числе 8 статей в журналах, включенных в Перечень ВАК.

Соответствие диссертации паспорту специальности. Диссертационная работе по своим целям, задачам, содержанию, методам исследования и научной новизне соответствует пункту 1 «Теоретическое и экспериментальное изучение физической природы свойств металлов и их сплавов, неорганических и органических соединений, диэлектриков и в том числе материалов световодов как в твердом, так и в аморфном состоянии в зависимости от их химического, изотопного состава, температуры \ давления» паспорта специальности 01.04.07 - Физика конденсированного состояния (технические науки).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, основных выводов, приложения и списка цитируемой литературы, включающегс 159 наименований. Диссертация включает 136 страниц, 63 рисунка, 18 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность научной работы, показана научная новизне и практическая ценность исследований, сформулированы положения, выносимые ж защиту, излагается личный вклад автора.

Первый раздел «Пластическая деформация в условиях внешних электрических воздействий» является обзорным. В нем проанализировано состояние вопроса с влиянии внешних энергетических воздействий на процесс пластической деформации приведены основные концепции релаксации механических напряжений. Рассмотрень работы по изучению импульсного токового воздействия и воздействия сильными электростатическими полями. Отмечено, что влияние слабых энергетических воздействий изучено в значительно меньшей степени. В заключительной части сформулироваш цель работы и основные задачи.

Во втором разделе «Материал и методика исследований» обоснован выбор материала для исследований и методик экспериментов. Описаны принцип действия г схема установки для испытаний на релаксацию напряжений, способы подключенш электрического потенциала, методы обработки релаксационных кривых и определения параметров процесса релаксации. Для выявления изменений тонкой структуры алюми ния в процессе релаксации напряжений проводились электронио-микроскопическис исследования на просвечивающем электронном микроскопе ЭМ - 125. Приведены методики определения характеристик дефектной субструктуры. Для решения поставленных в работе задач в качестве объекта исследования был выбран технически чисты? алюминий А 85, образцы которого подвергались отжигу при температуре 773 К в течении 2-х часов.

Эксперимент на релаксацию напряжений проводился следующим образом. В течение 30 с проводилось нагружение образца, затем по достижении определенного напряжения, которое составляло во всех экспериментах Оо = 57 МПа, нагружение прекращалось, и далее фиксировался спад усилия. Подключение электрического потенциала от стабилизированного источника питания и металлов с разной работой выхода

-|существлялось в момент начала релаксации напряжений. Во избежание протекания тока через образец, он и испытательная установка изолировались от земли. Статистическая обработка проводилась по 10 образцам во всех состояниях. Эффект влияния электрических воздействий характеризовался величинами относительных значений средней скорости релаксации и активационного объема, которые определялись как 5 = (i)ei — Do) / Do ; с = CYei - УоУуо, где i)ei, yei - значения средней скорости релаксации и активационного объема в случае электрического воздействия, i>o, уо - значения данных параметров без воздействия.

В третьем разделе «Результаты экспериментальных исследований релаксации напряжений прп изменении электрического потенциала поверхности» рассмотрены результаты исследований релаксации напряжений при влиянии электрического потенциала и контактной разности потенциалов. Установлено, что при подключении потенциала от стабилизированного источника питания средняя скорость релаксации напряжений увеличивается, а активационный объем уменьшается. Причем знак потенциала не играет роли. На рисунке 1 приведены зависимости изменений средней скорости релаксации 8 (кривая 1) и активационного объема £ (кривая 2). Известно, что пластическая деформация при низких температурах протекает за счет скольжения дислокаций, которое блокировано препятствиями, преодолеваемыми термофлуктуацион-ным путем. При этом активационный объем у = bid, где Ъ - вектор Бюргерса (6= 0,286 нм), d - поперечник локального стопора, / - длина дислокационной петли. Принимаем d и ft, тогда I к у/Ь2. Порядок величины / ~ р"'/2, где р - плотность дислокации «леса», может определяться средним расстоянием между локальными стопорами. В ГЦК материалах такими стопорами являются дислокации «леса». Оценки плотности дислокаций «леса», частоты колебаний дислокационного сегмента по формуле v0 = Vpb-Jp , где vD - частота Дебая, b - модуль вектора Бюргерса, р - плотность дислокаций, которая вычисляется как р = ¿V , показывают, что они увеличиваются с ростом потенциала (таблица 1).

Рисунок 1 — Зависимости относительных значений средней скорости релаксации (1) и активационного объема (2) от электрического потенциала

Таблица 1 - Значение активационного объема, плотности дислокаций и частоты колебаний дислокационного сегмента при различных значениях потенциала

ф,в -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5

у, Ю^'м3 1,19 1,35 1,29 1,70 1,41 1,27 1,39

р, 10" см_/ 4,72 3,67 4,02 2,31 3,36 4,15 3,46

Уо, 101и с"' 1,97 1,73 1,81 1,38 1,65 1,84 1,68

Влияние контактной разности потенциалов на процесс релаксации напряжений неоднозначно. Рисунок 2а демонстрирует изменение 5 при подключении к образцам металлов с иной, чем у алюминия, работой выхода. Зависимость 5 от возникающей контактной разности потенциалов Дф носит немонотонный характер. В области положительной контактной разности потенциалов резкое возрастание 5 наблюдается при подключении меди, а затем при подключении N1 и Сг она снижается. Присоединение железа не влияет на изменение средней скорости релаксации. Установленные изменения средней скорости релаксации связаны с изменением активационных параметров процесса релаксации напряжений. При подключении металлов с отличной от алюминия работой выхода наблюдается немонотонный характер

Рисунок 2 - Зависимость относительных значений средней скорости релаксации (а) и активационного объема (б) от контактной разности потенциалов

зависимости изменения относительного значения активационного объема С, от Дф (рисунок 26). Минимальные значения £ наблюдаются при подключении меди и титана, а в случае N4 и Zr происходит его увеличение. При подключении свинца значение Сръ = -0,02, то есть несколько меньше, чем при подключении титана (^п = -0,01), но, по-видимому, активационный объем должен увеличиваться, так как процесс релаксации в данном случае замедляется (рисунок 2а). Полученные результаты свидетельствуют об изменении частоты колебаний дислокационного сегмента, причем при Дф = 0,15 В и Дф = -0,25 В она будет максимальной. В таблице 2 приведены значения плотности дис-

локаций и частоты колебаний сегмента. Действительно, при подключении меди и свинца частота колебаний сегмента выше, чем при подключении других металлов.

Установленные выше изменения характеристик процесса релаксации напряжений связаны с изменением его поверхностной энергии. Анализ литературных источников показал, что при электрическом контакте металлов происходит выделение энергии, которая идет на перестройку дислокационной подсистемы материала, что и приводит к изменениям характеристик пластичности. При электрическом контакте алюминия с металлами с отличной работой выхода его поверхностная энергия принимает вид \\'=\Уо + We, где \¥е - составляющая поверхностной энергии, обусловленная перераспределением электронной плотности при электрическом воздействии, Wo — поверхностная энергия в обычных условиях.

Таблица 2 — Изменение плотности дислокаций и частоты колебаний дислокационного сегмента при подключении различных металлов

Параметр Подключаемый металл

Ъх РЬ Т1 - Бе Си N1 Сг

Плотность дислокаций, р, Ю11 см"2 2,30 3,07 3,01 2,97 3,20 3,96 2,16 1,57

Частота колебаний сегмента, Ю10 Гц 1,37 1,58 1,57 1,56 1,62 1,80 1,33 1,13

Результаты расчетов составляющей данной энергии по формулам (1) и (2), полученным, исходя из модели плоского конденсатора, согласно которой, образующийся, при изменении электрического состояния поверхности образца, двойной электрический слой представляется как конденсатор, показаны в таблицах 3 и 4.

1 Е0К<р

<1Х ¿2

ех е-

(1)

2 У

В случае контакта алюминия со стабилизированным источником питания:

.1££о

2 с1

(2)

Видно, что при положительной контактной разности потенциалов идет рост величины (таблица 3), причем при подключении № и Сг она больше, чем при подключении меди. Как было указано выше, при подключении N1 и Сг скорость релаксации замедляется, а при подключении Си увеличивается. Это позволяет предположить двоякую роль изменения поверхностной энергии материала. С одной стороны, это изменение влияет на условия перемещения дислокаций, снижая силу сопротивления их движению и тем самым ускоряя процесс пластической деформации. С другой стороны, оно может способствовать образованию дефектов, блокирующих их перемещение.

Таблица 3 - Значения составляющей поверхностной энергии алюминия, обусловленной перераспределением электронной плотности при контакте с металлами, имеющими _разную работу выхода _

Подключаемый металл Контактная разность потенциалов Д<р, В |ид,дж/м2

Цирконий -0,35 0,010

Свинец -0,25 0,20

Титан -0,16 0,31

Железо 0,06 0,016

Медь 0,15 0,30

Никель 0,25 0,36

Хром 0,33 0,40

При контакте со стабилизированным источником питания (таблица 4) энергия, выделяющаяся с единицы площади образца, за счет релаксации электронной плотности на порядок превышает величину поверхностной энергии материала без подключения потенциала. Выделение такой значительной энергии может повлиять на образование и размножение дислокаций, что не может не отразиться на дефектной субструктуре материала и, как следствие, на параметрах процесса релаксации напряжений.

Таблица 4—Значения составляющей поверхностной энергии алюминия, обусловленной перераспределением электронной плотности при подключении электрического потенциала от стабилизированного источника питания

Потенциал |ф|, В Дж/м2

0,5 5,76

1 23,05

1,5 51,87

Таким образом, предлагаемый механизм влияния электрического потенциала, заключается в следующем: при подключении к алюминию, испытуемому на релаксацию напряжений, электрического потенциала происходит изменение его поверхностной энергии за счет перераспределения электронов, которое интенсифицирует образование дислокаций и меняет условия их перемещения, что должно привести к перестройке его тонкой структуры и, соответственно, увеличению средней скорости релаксации и снижению активационного объема.

Раздел 4 «Влияние электрического потенциала на дислокационную субструктуру алюминия при релаксации напряжений» посвящен изучению эволюции дислокационной субструктуры при воздействии слабых электрических потенциалов

Результаты электронно-микроскопических исследований показали, что в случае подключения электрического потенциала и в обычных условиях, в материале

_аблюдаются четыре типа субструктур: хаотическая, сетчатая, полосовая и фрагментированная.

В области, прилегающей к поверхности нагружения, в обычных условиях феобладает полосовая дислокационная субструктура (рисунок 3 а), тогда как при юдключении потенциала ее объемная доля падает, но растет объемная доля эавноосных фрагментов (рисунок 3 б).

Рисунок 3 — Дислокационные субструктуры при релаксации напряжений полосовая субструктура (а), фрагментированная (б) (область вблизи поверхности нагружения)

На рисунке 4 приведены зависимости объемных долей этих дислокационных субструктур. Видно, что объемная доля равноосных фрагментов в поверхностном слое зыше, чем в центре образца. Это говорит о том, что фрагментация зерен в поверхност-1ых слоях протекает быстрее, чем в центральном слое. Приложение электрического потенциала увеличивает скорость фрагментации. Наличие субструктур, таких, как полосовая и фрагментированная, говорит о присутствии ротационной моды пластической деформации, проявление которой усиливается с подведением электрических потенциалов.

Основным типом субструктуры в объеме зерен и фрагментов является структура дислокационного хаоса, которая распределена по всему объему структурного элемента, а сетчатая субструктура располагается вблизи его границы. С приложением электрического потенциала в поверхностном слое материала снижается доля хаотической дислокационной субструктуры и, соответственно, увеличивается доля сетчатой субстуктуры. При потенциале 0,5 В объемная доля хаотической субструктуры составляет 0,87, а при ! ер = 1 В - 0,6; тогда как в обычных условиях Ру = 0,96. В центральном слое объемная доля дислокационного хаоса в обычных условиях составляет 0,97; при ф = 0,5 В — 0,865, соответственно при потенциале 1 В Ру=0,94.

Причиной такого расположения хаотической и сетчатой субструктур является несовместность деформации структурных элементов, которая является причиной возникновения изгибных экстинкционных контуров (рисунок 5). Расчет амплитуды полей внутренних дальнодействующих напряжений показал, что в обычных условиях она составляет 248 МПа, а при потенциалах 0,5 В и 1 В - 407 МПа и 300 МПа соответственно.

Рисунок 4 — Зависимости объемной доли типов дислокационной субструктуры от при- . ложенного потенциала для разных мест препарирования образцов 1 - в центральной зоне; 2 - на поверхности. I, II - средняя объемная доля полосовой субструктуры и равноосных фрагментов, соответственно

Значение скалярной плотностг: дислокаций составляет при потенциал-0,5 В — 0,6-Ю10 см"2, а при потенциал. 1 В - 1,45 • 1010 см"2, тогда как в случа релаксации напряжений без подключения потенциала - 1,13 • Ю10см"2.

Структура области, удаленной о поверхности нагружения, отличаете от области, прилегающей к ней. В нег: отсутствует фрагментированная субструктура, объемная доля полосовоп субструктуры в обычных условиях незначительна (рисунок 6 в). Основньп типом субструктуры, как и в область', прилегающей к торцу образца, является субструктура дислокационного хаоса (рисунок 6 а), также выявлено формирование сетчатой субструктуры (рисунок 6 б).

При подключении потенциала 0,5 В объемная доля хаотической субструктуры с ; объеме зерен и в субграницах полосовой субструктуры уменьшается, тогда как объемная доля сетчатой субстуктуры растет. При потенциале 1 В доля хаотической суб структуры увеличивается, соответственно уменьшается доля сетчатой субструктур! (таблица 5). Объемная доля полосовой субструктуры с ростом потенциала увеличивается до 0,04 при потенциале 0,5 В и до 0,21 при (р = 1 В. В случае образцов, испытанны: без подключения потенциала, ее Ру = 0,03.

Рисунок 6 - Дислокационные субструктуры алюминия, формирующиеся при релаксации напряжений, стрелкой на (г) обозначен изгибный экстинкционный контур (область, удаленная от поверхности нагруження)

Таблица 5—Влия ние электрического потенциала на дислокационную субструктуру алюминия

Потенциал, В Объемная доля Ру

Тип ДСС

хаотическая сетчатая

0 0,89 0,11

0,5 0,87 0,13

1 0,97 0,03

На рисунке 7 представлены зависимости, демонстрирующие роль величины потенциала в формировании дислокационной субструктуры алюминия, подвергнутого испытанию на релаксацию напряжений в условиях сжатия, в области удаленной от поверхности нагружения.

Из анализа представленных на рисунке 7 зависимостей следует, что приложение электрического потенциала сопровождается существенным (в -2,5 раза) ростом скалярной плотности дислокаций (кривая 1), снижением в ~2,7 раза лиргейной плотности изгибных экстинкционных контуров (кривая 3) и в -1,2 раза величины средних поперечных размеров изгибных экстинкционных контуров (кривая 2). Линейная плотность изгибных экстинкционных контуров связана с потенциалом линейной зависимостью, подчиняющейся уравнению /7 = -0,26^ + 0,4133 (коэффициент корреляции г2=0,998),

I |2 6939 9

а плотность дислокаций уравнением: р = 0,808 + \,\Щ ' (г = 0,988). Ширина изгибных экстинкционных контуров связана с величиной электрического потенциала уравнением /? = ехр(-0,516-0,7495^+ 0,6064<р2) (г2=0,986).

ф, в

Рисунок 7 - Зависимости скалярной плотности дислокаций р (1), средних поперечных размеров изгибных экстинкционных контуров Ь (2) и линейной плотности изгибных экстинкционных контуров г| (3) от величины электрического потенциала

Амплитуда полей внутренних дальнодействующих напряжений составила при потенциале 0,5 В - 191 МПа, а при потенциале 1 В - 177 МПа. В обычных условиях значение данной амплитуды составляет 153 МПа.

Таким образом, при подключении электрического потенциала к металлу, испытываемому на релаксацию напряжений, происходит перестройка дислокационных субструктур. Это выражается в формировании развитых дислокационных субструктур, ха, рактерных для поворотной моды пластичности, что возможно в случае повышена _ плотности дислокаций. Увеличение плотности дислокаций при подключении электри: ческого потенциала свидетельствует об активизации дислокационных источников, чт: является возможной причиной повышения скорости релаксации напряжений.

Установленные в работе закономерности изменения параметров дислокационно субструктуры при воздействии потенциала позволяют сделать заключение о том, чт предлагаемый механизм влияния электрического потенциала на процесс релаксаци: напряжений, выдвинутый в разделе 3, может иметь место.

В пятом разделе приведены направления реализации результатов диссертацион ного исследования.

В приложении приведены справки о практическом использовании результато. диссертационной работы.

Основные выводы:

1. Установлен эффект изменения характеристик процесса релаксации механически: напряжений алюминия, который заключается в увеличении средней скорости ре лаксации в 1,1 раза при ф = 0,5 В и в 1,5 раза при ф = 1 В и уменьшении величин!" активационного объема в 1,2 раза при ф = 0,5 В и в 1,3 раза при ф = 1 В.

2. Показано, что контактная разность потенциалов, возникающая при подключение металлов с иной, чем у алюминия, работой выхода приводит к немонотонном, изменению средней скорости релаксации в интервале -0,35 < Дф < 0,33 В. Максимум эффекта влияния приходится на значение Дф = +0,16 В (средняя скорость

релаксации увеличивается в 1,3 раза), а минимум на Дер = -0,25 В (средняя скорости релаксации уменьшается в 1,2 раза).

3. Установлены закономерности изменения характеристик дислокационных субструктур в условиях слабых электрических потенциалов, которые заключаются в том, что при подключении к образцам, испытуемым на релаксацию напряжений, слабых электрических потенциалов происходит увеличение объемной доли равноосных фрагментов в 1,6 раза при ср = 0,5 В и в 3,9 раза при ф = 1 В в области вблизи поверхности нагружения. Объемная доля полосовой субструктуры в данной области уменьшается в 1,2 раза и в 3,1 раза при ф = 0,5 В и 1 В соответственно. В области, удаленной от поверхности нагружения, объемная доля полосовой субструктуры увеличивается в 1,3 раза при потенциале 0,5 В и в 7 раз при ф = 1

B, а фрагментированная субструктура практически отсутствует. Совокупность этих результатов позволяет сделать заключение об усилении ротационной моды пластичности при подключении электрических потенциалов.

4. Обнаружено, что в образцах, испытанных на релаксацию напряжений с подключением электрического потенциала, скалярная плотность дислокаций увеличивается в 2,5 раза в области, удаленной от поверхности нагружения и в 1,3 раза в области вблизи поверхности нагружения при потенциале 1 В по сравнению с образцами, испытанными на релаксацию напряжений без подключения электрического потенциала.

5. Предложен механизм влияния электрического потенциала на процесс релаксации напряжений, заключающийся в изменении поверхностной энергии, вследствие перераспределения электронной плотности, которая приводит к перестройке дислокационной субструктуры, приводящей к увеличению средней скорости релаксации напряжений и снижению активационного объема.

6. Установленный факт увеличения средней скорости релаксации при подключении электрических потенциалов использован: для снижения напряжений в сварном узле при компрессионной сварке алюминиевых проводников в интегральных схемах цифро-аналоговых преобразователей, что позволило улучшить их электрические характеристики (ОАО «НИИ ЭМП»); для минимизации влияния эффекта упругого механического последействия и эффекта Баушингера при операциях листовой штамповки, что позволило повысить выход готовой продукции на 8 % (ООО «Сибпромтех» и ООО «Ремкомплект»).

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах: В зкурналах из Перечня ВАК

1. Невский, С. А. Изменение активационного объема процесса релаксации напряжений алюминия при воздействии слабых электрических потенциалов и подключения различных металлов [Текст] / С. А. Невский, С. В. Коновалов, В. Е. Громов // Фундаментальные проблемы современного материаловедения—2010. - № 1.—С. 17—20.

2. Невский, С. А. Релаксация напряжений алюминия при подключении разнородных металлов [Текст] / С. А. Невский, С. В. Коновалов, В. Е. Громов // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки - 2010. - № 6. -

C. 49-51.

3. Невский, С. А. Влияние электрического потенциала поверхности алюминия .. релаксацию напряжений [Текст] / С. А. Невский, С. В. Коновалов, В. Е. Громов, Журнал технической физики. - 2011. - Т. 81. -Вып. 6. - С. 133-136.

4. Невский, С. А. Эволюция дислокационной субструктуры алюминия при релаксг ции напряжений в условиях слабых электрических воздействий [Текст] / С. А. Невский, Ю. Ф. Иванов, С. В. Коновалов [и др.] // Вопросы материаловедения. 2011. -№ 4. - С. 45-51.

5. Невский С. А. Влияние внешних электрических воздействий на процесс релаксг ции механических напряжений алюминия [Текст] / С. А. Невский, С. В. Конов; лов, С. Н. Кульков [и др.]. // Фундаментальные проблемы современного матери; доведения. - 2011. - № 4. - С. 23-26.

6. Иванов, Ю. Ф. Влияние электрического потенциала на процесс перестройки дис локационных субструктур алюминия при релаксации напряжений [Текст] / К Ф. Иванов, С. А. Невский, С. В. Коновалов [и др.] // Научно-технические ведоме ста СПбГПУ. Серия "Физико-математические науки". -№1(116). - 2011. - С. 78 81.

7. Петрунин, В. А. О влиянии слабых электрических воздействий на релаксацир механических напряжений в алюминии [Текст] / В. А. Петрунин, С. А. Невскш С. В. Коновалов [и др.] // Ученые записки Петрозаводского государственног университета. Серия «Естественные и технические науки». - 2011. - № 2 (115). С. 85-88.

8. Петрунин, В. А. Исследование релаксации напряжений при изменении электри ческого потенциала поверхности алюминия, деформированного сжатием [Текст / В. А. Петрунин, С. А. Невский, С. В. Коновалов [и др.] // Вестник Тамбовског университета. Серия «Естественные и технические науки». — 2011. — Т. 16. — Выг 3. - С. 826-828.

В других изданиях

1. Невский, С. А. Методическое обеспечение исследования релаксации напряжени при внешних энергетических воздействиях [Текст] / С. А. Невский, С. В. Коне валов, В. Е. Громов // Вестник горно-металлургической секции РАЕН. Отделени металлургии. - 2009. - Вып. 24. - С. 179-184.

2. Невский, С. А. О влиянии слабых электрических потенциалов на релаксацию ш пряжений в алюминии [Текст] / С. А. Невский, С. В. Коновалов, В. Е. Громов > Вестник горно-металлургической секции РАЕН. Отделение металлурги. - 2009. Вып. 25.-С. 119-123.

3. Невский, С. А. Релаксация напряжений в алюминии при воздействии электриче ского потенциала [Текст] / С. А. Невский, В. А. Петрунин, С. В. Коновалов [; др.] // Вестник РАЕН. Западно-Сибирское отделение. - 2010. - Вып. 12. - С. 143 146.

4. Невский, С. А. Возможный механизм релаксации механических напряжений пр; воздействии электрических потенциалов [Текст] : сб. науч. тр / С. А. Невский, С В. Коновалов, В. Е. Громов // Влияние электромагнитных полей на пластичност и прочность материалов. - Новокузнецк: СибГИУ, 2011. — С. 46-50.

5. Невский, С. А. Влияние электрического потенциала на энергетические параметр! процесса релаксации напряжений в алюминии [Текст] / С. А. Невский, С. В. Кс

новалов, В. Е. Громов // Материалы 3-й Международной конференции: «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов». - Москва: ИМЕТ РАН им.

A.A. Байкова, 2009. -Ч. 1.-С. 151.

6. Невский, С. А. О влиянии электрического потенциала на процесс релаксации напряжений в алюминии / С.А. Невский, С. В. Коновалов, М. В. Пономарева // Сборник трудов X Международной научно-технической Уральской школы-семинара металловедов-молодых ученых. - Екатеринбург: УГТУ - УПИ, 2009. -С. 254-256.

7. Невский, С. А. Релаксация напряжений в алюминии в условиях влияния электрических потенциалов [Текст] : сб. тез. докл. / С. А. Невский С. В. Коновалов, В. Е. Громов // Сборник трудов IV научной школы: «Физическое материаловедение» -Тольятти: ТГУ, 2009. - С. 79-80.

8. Невский, С. А. Роль электрического потенциала в изменении скорости релаксации напряжений алюминия [Текст] : сб. тез. докл. / С. А. Невский С. В. Коновалов, В. Е. Громов // Материалы 6-й Международной конференции: «Фазовые превращения и прочность кристаллов». - Черноголовка: ИФТТ РАН, 2010. -С.143.

9. Невский, С. А. Отклик параметров процесса релаксации напряжений на воздействие электрическими потенциалами [Текст] : сб. материалов / С. А. Невский С.

B. Коновалов, В. Я. Целлермаер [и др.] // Материалы Международной научно-технической конференции « Современное материаловедение и нанотехнологии». - Комсомольск на Амуре: КнАГТУ, 2010. - С. 210-213.

10. Невский, С. А. Роль контактной разности потенциалов в изменении активаци-онных параметров процесса релаксации напряжений в алюминии [Текст] : сб. материалов / С. А. Невский, С. В. Коновалов, М. В. Пономарева [и др.] // Материалы 50-го международного симпозиума «Актуальные проблемы прочности». -Витебск: ИТА HAH Беларуси, 2010. -Т.1 - С. 116.

11. Невский, С. А. Поведение параметров процесса релаксации напряжений алюминия А 85 при воздействии электрического потенциала [Текст] : сб. материалов /

C. А. Невский // Сборник материалов VII Всероссийской конференции «Физико-химия неорганических материалов». — Москва: ИМЕТ РАН им. A.A. Байкова, 2010-С. 509-510.

12. Невский, С. А. Исследование влияния электрического потенциала на величину релаксационной податливости алюминия [Текст] : сб. тез. докл. / С. А. Невский, С. В. Коновалов, М. В. Пономарева [и др.] // Тезисы докладов XXII международной конференции «Релаксационные явления в твердых телах». -Воронеж: ВГТУ. 2010. — С.17-18.

13. Невский, С. А. Влияние элекфическош потенциала на процесс перестройки дислокационных субсгруктур алюминия [Текст]: сб. материалов / С. А. Невский, С. В. Коновалов, Ю.Ф. Иванов [и др.] // Материалы 51-й Международной конференции «Актуальные проблемы прочности». -Харьков: ННЦ ХФТИ, 2011. -С. 63.

14. Невский, С. А. Влияние электрического потенциала на эволюцию дислокационных субсгруктур алюминия [Текст]: сб. материалов / С. А. Невский, С. В. Коновалов, М. В. Пономарева [и др.] // Материалы V Российской научно-технической конференции «Ресурс и диагностика материалов и конструкций». - Екатеринбург: ИМАШ УрО РАН, 2011. - С. 4.

Подписано в печать «23» апреля 2012 г. Формат 60 х 84

Бумага писчая. Печать офсетная Усл. печ.л. 1,05 Уч.-изд. л. 1,17 Тираж 100 Заказ №272

Издательский центр ФГБОУ ВПО «СибГИУ», 654007, Новокузнецк, ул. Кирова, 42.

Текст научной работы диссертации и автореферата по физике, кандидата технических наук, Невский, Сергей Андреевич, Новокузнецк

61 12-5/2815

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский государственный индустриальный университет»

На правах рукописи

Невский Сергей Андреевич

ВЛИЯНИЕ СЛАБЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕНЦИАЛОВ НА РЕЛАКСАЦИЮ НАПРЯЖЕНИЙ В АЛЮМИНИИ

Специальность 01.04.07 - Физика конденсированного состояния

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель д.ф.-м.н., профессор Громов В. Е.

Новокузнецк - 2012

Содержание

Введение.................................................................................. 3

1 .Пластическая деформация в условиях внешних электрических воздействии.............................................................................. 9

1.1. Основные концепции релаксации напряжений............................. 9

1.2.Пластичность металла в условиях электрических полей................. 23

1.2.1. Влияние электрического тока на релаксацию напряжений............. 23

1.2.2. Пластичность металлов в условиях слабых электрических воздействий.............................................................................. 28

1.2.3.Влияние электростатических полей на активную пластическую деформацию металлов................................................................. 37

1.3. Теоретические исследования поверхности металлов..................... 40

1.3.1. Теория функционала плотности............................................. 40

1.3.2. Поверхностная энергия в электрическом поле.......................... 45

1.4. Постановка цели и задач исследования...................................... 47

2.Материал и методика исследований............................................. 48

2.1. Материал для исследований и способы

изменения электрического состояния.............................................. 48

2.2. Описание экспериментальной установки.................................... 49

2.3. Определение характеристик релаксации напряжений..................... 51

2.4. Методика электронно-микроскопических исследований................ 55

2.5.Методика количественной обработки результатов измерений характеристик тонкой структуры.................................................. 57

2.6. Методика рентгенографических исследований............................ 60

3.Результаты экспериментальных исследований релаксации напряжений при изменении

электрического потенциала поверхности образца............................. 61

3.1. Изучение макро и микропараметров релаксации напряжений

при изменении электрического потенциала от стабилизированного источника питания...................................................................... 61

3.2. Изучение макро и микропараметров релаксации напряжений при подключении металлов с иной, чем у алюминия работой выхода..................................................................................... 67

3.3. Обсуждение результатов........................................................ 70

3.4. Основные выводы................................................................. 79

4. Влияние электрического потенциала на дислокационную

субструктуру при релаксации напряжений....................................... 81

4.1. Структура исходного состояния.............................................. 81

4.2.Структура алюминия после релаксации напряжений

в обычных условиях и при подключении потенциала......................... 84

4.2.¡.Структура алюминия после

релаксации напряжений вблизи поверхности нагружения образца........ 84

4.2.2.Структура алюминия после релаксации напряжений в области удаленной от поверхности нагружения........................................... 87

4.2.3. Структура алюминия при релаксации напряжений в центральной части образцов.......................................................................... 88

4.3. Структура алюминия после релаксации напряжений при воздействии потенциалов 0,5 В и 1 В.............................................................. 91

4.3.1. Структура поверхностного слоя вблизи поверхности нагружения.. 91

4.3.2. Структура алюминия в поверхностном слое в области удаленной от поверхности нагружения при потенциалах 0,5 В и 1 В........................ 93

4.3.3. Структура алюминия в центральной зоне образцов при потенциалах 0,5 В и 1 В................................................................ 93

4.4. Обсуждение результатов........................................................ 95

4.5. Выводы по разделу............................................................... 100

5. Направления практической реализации результатов диссертационного

исследования........................................................................................................................................................102

Основные выводы..............................................................................................................................................108

Литература............................................................................................................................................................110

Приложение........................................................................................................................................................128

Введение

Для достижения поставленной цели в работе были решены следующие задачи:

Предложен механизм влияния слабых электрических потенциалов на релаксацию напряжений, который заключается в том, что при подключении электрического потенциала происходит перераспределение электронной плотности в поверхностных слоях материала, которое приводит к изменению условий самоорганизации дислокационных субструктур, что проявляется в изменении их объемных долей.

Научная и практическая значимость исследования заключается в том,

что его результаты способствуют более глубокому пониманию природы

влияния слабых энергетических воздействий на структуру и свойства материалов, что позволит разработать принципы управления релаксацией напряжений в деталях ответственного назначения. Сформированный в работе банк экспериментальных данных об изменении параметров процесса релаксации позволит провести математическое моделирование процесса релаксации напряжений в условиях слабых энергетических воздействий.

Полученные в работе данные о влиянии электрического потенциала на процесс релаксации напряжений могут быть использованы для разработки способов регулирования эффектов упругого механического последействия и эффекта Баушингера при операциях обработки металлов давлением. Рассмотренное внешнее воздействие может быть использовано в качестве способа снижения остаточных напряжений в сварных узлах после сварки проводников при производстве различных электромеханических устройств ответственного назначения.

Результаты работы могут быть использованы при разработке учебных программ и курсов лекций по физике конденсированного состояния и физическому материаловедению.

Реализация результатов. Установленные закономерности изменения параметров процесса релаксации напряжений при воздействии слабых электрических потенциалов реализованы: в ОАО «НИИ Электромеханических приборов» при отработке режимов термоэлектрической тренировки тонкопленочных наборов резисторов и гибридных интегральных схем; в Институте проблем прочности им. Г.С. Писаренко HAH Украины при расчете и анализе напряженно-деформированного состояния деталей, работающих в условиях релаксации напряжений; в НОЦ «Нанотехнологии и наноматериалы» Тамбовского государственного университета при изучении механических свойств сплавов на основе алюминия, обладающих прерывистой текучестью; в Институте физики им. JI.B. Киренского СО РАН при изучении электрических свойств материалов для датчиков, чувствительных к слабым электрическим полям; в НИТУ «Московский институт сталей и сплавов» при разработ-

ке тестовых механических испытаний на упругое последействие; в ООО «Сибирские промышленные технологии» при отработке операции заневоли-вания пружин подвески; в ООО «Ремкомплект» при отработке технологий операций листовой штамповки.

Личный вклад состоит в проведении экспериментов по установлению влияния слабых электрических потенциалов на процесс релаксации напряжений, в обработке полученных результатов, формулировке положений, выносимых на защиту, и основных выводов, а также в написании статей, тезисов докладов и подготовке их к публикации.

Достоверность полученных результатов обеспечена корректностью поставленных задач исследования, большим объемом экспериментальных данных и привлечением статистических методов их обработки, анализом литературных данных и критическим сопоставлением установленных в работе закономерностей с результатами других авторов, а также справками об использовании результатов.

Научные результаты, выносимые на защиту:

Апробация работы и публикации. Материалы диссертационной работы доложены на следующих научных мероприятиях: 3-й Международной конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов», Москва, 2009; IV научной школе «Физическое материаловедение», Тольятти, 2009; Всероссийской научной конференции молодых ученых «Наука, Технологии, Инновации», Новосибирск, 2009; V Научно-технической конференции «Физические свойства металлов и сплавов», Екатеринбург, 2009; Всероссийской Байкальской конференции по наноструктурным материалам: «Байкал-Нано», Иркутск, 2009; X Международной научно-технической Уральской школе-семинаре металловедов-молодых ученых, Екатеринбург, 2009; VI Всероссийской конференции «Механика микронеоднородных материалов и разрушение», Екатеринбург, 2010; XVIII республиканской конференции «ФКС - 18», Гродно, 2010; 6-й Международной конференции: «Фазовые превращения и прочность кристаллов», Черноголовка, 2010; Международной конференции «Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений», Тамбов, 2010; XXII международной конференции «Релаксационные явления в твердых телах». Воронеж, 2010; Международной научно-технической конференции «Современное материаловедение и нанотехноло-гии», Комсомольск на Амуре, 2010; 50-м международном симпозиуме «Актуальные проблемы прочности», Витебск, 2010; VII Всероссийской конференции «Физико-химия неорганических материалов», Москва, 2010; 51-й Международной конференции «Актуальные проблемы прочности», Харьков, 2011; V Российской научно-технической конференции «Ресурс и диагностика материалов и конструкций», Екатеринбург, 2011; XVII Международной

конференции «Современная техника и технологии», Томск, 2011; V Между-

народной научной школе «Физическое материаловедение», Тольятти, 2011; VI Научно-технической конференции «Физические свойства металлов и сплавов», Екатеринбург, 2011; II Московских чтениях по проблемам прочности, Черноголовка, 2011.

Работа выполнена в рамках грантов ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 г.г.» (гос. контракт № П411) и РФФИ (проекты 10-07-00172-а; 11-08-90712 - моб_ст).

Соответствие диссертации паспорту специальности. Диссертационная работа по своим целям, задачам, содержанию, методам исследования и научной новизне соответствует пункту 1 «Теоретическое и экспериментальное изучение физической природы свойств металлов и их сплавов, неорганических и органических соединений, диэлектриков и в том числе материалов световодов как в твердом, так и в аморфном состоянии в зависимости от их химического, изотопного состава, температуры и давления» паспорта специальности 01.04.07 - Физика конденсированного состояния (технические науки).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, основных выводов, приложения и списка цитируемой литературы, включающего 159 наименований. Диссертация включает 136 страниц, 63 рисунка, 18 таблиц.

Автор считает свои приятным долгом выразить благодарность за полезные обсуждения результатов работы и постоянную поддержку научному руководителю д.ф.-м.н., профессору Громову В.Е., к.т.н., доценту Коновалову C.B., д.т.н., профессору Будовских Е.А., д.ф.-м.н., профессору Иванову Ю.Ф., д.ф.-м.н., профессору Кулькову С.Н., к.ф.-м.н., доценту Петрунину В.А., к.ф.-м.н., доценту Коваленко В. В., к.т.н., доценту Мартусевич Е.В., к.т.н., доценту Филипьеву P.A., к.т.н., ст. преподавателю Загуляеву Д. В.

1. ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ В УСЛОВИЯХ ВНЕШНИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ 1.1 Основные концепции релаксации напряжений

Релаксацией напряжений принято называть самопроизвольное уменьшение напряжений в нагруженном жестком теле при постоянной общей деформации [1]. Кривой релаксации напряжений называется зависимость напряжений от времени, представленную графически. Типичные кривые релаксации представлены на рисунке 1.

т 8оо /ш то

X, ч

Рисунок 1.1- Типичные кривые релаксации

Условия протекания процесса релаксации напряжений выражаются следующим уравнением [2]:

sei +£pi =const, (1.1)

где ве/ - упругая деформация, ер/ - пластическая деформация. Условие постоянства общей деформации наблюдается вследствие возрастания пластической деформации за счет убыли упругой деформации.

К настоящему времени разработаны теории релаксации напряжений, основанные на термодинамическом подходе [2 - 8]. Суть термодинамического подхода заключается в том, что процесс пластической деформации рассматривается как термически активированный процесс отрыва дислокации от стопоров, который описывается законом Аррениуса:

е = £0ехр

' и-г^ст-ет^

(1.2)

кТ

Ч У

гд�