В. И. СУРИН, Н. А. ЕВСТЮХИН
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
РЕЛАКСАЦИОННЫЕ МЕХАНИЗМЫ
МЕЗО- И МАКРОСТРУКТУРНОЙ ДЕФОРМАЦИИ
В ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МЕТАЛЛАХ И СПЛАВАХ
Релаксационные механизмы образования мезо - и макроструктурной деформации в поликристаллическом алюминии, меди и оловянно-свинцовом сплаве ПОС–76 исследованы с помощью анализа амплитудно-временных, амплитудно-частотных и фазо-частотных спектров контактной разности потенциалов
При холодной пластической деформации (ХПД) металлов и сплавов процессы релаксации внутренних напряжений подчиняются законам поведения неоднородных систем, находящихся в неравновесном состоянии. В этом состоянии с увеличением степени деформации возрастает роль некристаллографического течения и конвективного характера пластической деформации [1]. В металлических материалах возникают автоволны локализованной пластической деформации.
В соответствии с принятой классификацией релаксационных процессов в настоящей работе рассматриваются результаты исследования ХПД указанных материалов методом контактной разности потенциалов (КРП) [2].
В свете современных физических представлений релаксационные механизмы образования остаточной деформации в металлических материалах носят волновой характер.
Законы изменения энергии электрона от импульса для деформированной и недеформированной кристаллической решетки отличаются друг от друга не только за счет явной зависимости от параметра решетки, но и благодаря изменению области определения квазиимпульса электрона из-за изменений размеров и формы зоны Бриллюэна. В связи с этим в условиях неоднородной деформации металлов и сплавов изменяется локальная плотность и работа выхода электронов. На поверхности деформируемого образца функция распределения электрического потенциала подчиняется волновому уравнению вследствие образования стоячих и бегущих волн поверхностной деформации.
Определение наиболее активных (действующих) источников внутренних напряжений, формирующих огибающую спектра измеренного сигнала, проводили на основе разработанного метода КРП-спектрометрии.
На мезоструктурном уровне основным механизмом образования полос локализованной деформации является сдвиг одной части зерна относительно другой, происходящий вследствие локального кристаллографического лавинообразного скольжения. Данный процесс рассматривается как когерентное поведение дислокационного ансамбля, способное вызвать фрагментацию в соседних зернах. На более высоком структурном уровне (образование полосы Людерса) в него вовлекаются конгломераты зерен или значительные объемы матрицы. В этом случае образование аккомодационных и поворотных мод деформации контролируется механизмом Эшелби [3] и характеризуется критическими значениями внутренних напряжений, возникающих в области разрыхлений структуры или порообразований, или дислокаций Сомилиана.
Увеличение деформации одного знака (например, сжатие) в активных зернах и, как следствие этого локализация ее в виде полос скольжения, приводит к аккомодационным сдвиговым процессам в соседних зернах. При этом в последних возникают значительные поворотные моменты, например, как в случае алюминия, сопровождающиеся усилением вихревой составляющей наведенных электрических полей. Образование существенной неоднородной деформации происходит и в зонах сильно стесненной деформации, например, в зонах стыка трех зерен и др.
Полученная временная зависимость числа действующих источников внутренних напряжений для алюминия подтверждает периодический (волновой) характер их срабатывания.
Проведен анализ распределений по амплитуде сигналов КРП для меди. Предварительно из спектра алгебраически вычиталась составляющая КРП, связанная с атермической компонентой внутренних напряжений. Результаты показывают, что наилучшее совпадение достигается с функцией нормального распределения. При этом центр группирования лежит около нуля микровольт.
Список литературы
1. , Елсукова и разрушение поликристаллов при знакопеременном нагружении как диссипативный процесс // Синергетика и усталостное разрушение металлов. Сб. трудов. М.: Наука. 1989. С.113–138.
2. , , Чугунов система контроля роста трещин в хрупких материалах // Сб. научных трудов. Научная сессия МИФИ–2000. М.: МИФИ. 2000. Т.10. С.69–70.
3. Эшелби Дж. Континуальная теория дислокаций. / Пер. с англ. под редакцией . М.: Издательство иностранной литературы. 1963. С.248.
