Самоорганизация кристаллов при пластической деформации

Рассмотрена возможность самоорганизации кристаллов при пластической деформации в виде элементов полосовой структуры — MBs и SBs. Они способствуют продолжению деформации при торможении дислокационного скольжения путём перехода к гидродинамическому течению (ГТ) вещества внутри этих элементов. Показано различие свойств MBs и SBs, с одной стороны, и элементов релаксационной структуры (ячеек, полигонов, рекристаллизованных зёрен) — с другой. Предложена синергетическая модель образования MBs и теоретически показано, что локализованное в MBs и SBs ГТ может обеспечить формоизменение кристалла, функционально совпадающее с тем, которое наблюдается экспериментально.Розглянуто можливість самоорганізації кристалів під час пластичної деформації у вигляді елементів штабової структури — MBs і SBs. Вони сприяють продовженню деформації при гальмуванні дислокаційного ковзання шляхом переходу до гідродинамічної течії (ГТ) речовини всередині цих елементів. Показано відмінності властивостей MBs і SBs, з однієї сторони, та елементів релаксаційної структури (комірок, полігонів, рекристалізованих зерен) — з іншої. Запропоновано синергетичний модель утворення MBs і теоретично показано, що локалізована в MBs і SBs гідродинамічна течія може забезпечити формозміну кристалу, що функціонально збігається з тим, що спостерігається експериментально.We consider possibility of the self-organization of crystals during the plastic deformation in the form of band-structure elements—MBs and SBs. They contribute to prolongation of the deformation under the dislocation slide braking whereby the hydrodynamic flow within the MBs and SBs. The distinctions between the properties of MBs and SBs, on the one hand, and elements of relaxation structure (cells, polygonal structure, and recrystallized grains), on the other one, are shown. The synergetic model of MBs formation is proposed. Authors reveal the localized in MBs and SBs hydrodynamic flow to ensure the crystal forming, which functionally agrees with experimentally observed data

Гармонический анализ субструктурных параметров деформированных металлов

The substructure parameters in tension- and rolling-deformed nickel, Al, and Al-alloy are determined by X-ray diffraction peak profile analysis. It is shown by theoretical calculations that the Fourier coefficients of profiles can be obtained from the experimental curve but not from the α1-curve profile. The non-monotone change of the substructure parameters during the deformation process and a drastic decrease of microstresses in blasted tension-deformed specimens are described. These X-ray data are compared with the TEM information

Некоторые соображения об образовании дефектов в кристаллах на атомном уровне

Рассмотрены колебания и взаимодействие двух положительных ионов, погружённых в электронный газ, в том числе и в областях, далёких от линейного поведения. Показано, что, для того, чтобы движение ионов было неустойчивым, необходимо, чтобы они хоть иногда в процессе своих колебаний отходили друг от друга на расстояния, больше 1,5α. Для одновалентных металлов оценены колебательная энергия иона, необходимая, чтобы это произошло, а также вероятность появления таких ионов. Полученные результаты обобщены на металлический образец. Рассмотрен случай большого числа «неустойчивых ионов».Досліджено коливання та взаємодію двох позитивних йонів, яких занурено у електронний газ, в тому числі і в областях, які є далекими від лінійної поведінки. Показано, що, для того, щоб рух йонів був неусталеним, необхідно, щоб вони хоч іноді під час своїх коливань відходили один від одного на віддаль, більшу, ніж 1,5α. Для металів з валентністю, рівною одиниці, оцінено коливну енергію йону, яка потрібна для цього, а також ймовірність появи таких йонів. Одержані результати були узагальнені на металевий зразок. Досліджено випадок великої кількості «неусталених йонів».Oscillations and interaction of two positive ions embedded into electron gas are investigated including the region far from the linear behaviour. As shown, in order to be unstable movement of the ions, it is necessary that they go away one another on a distance larger than 1.5α at least sometimes during their oscillations. The vibrational energy of ion, which is necessary in order to take place for this separation, and probability of appearance of such ions are estimated for a univalent metals. The obtained results are generalized on a bulk metal. A case of a large number of ‘unstable ions’ is investigated

Самоорганизация в вязких жидкостях

В настоящей работе аморфное тело рассмотрено как жидкость с очень большим коэффициентом вязкости η. Её поведение изучалось с помощью уравнений Навье–Стокса и уравнения непрерывности. Показано, что процесс релаксации жидкости к нагрузке растяжения–сжатия может быть неустойчивым. Найдено ещё одно, кроме ранее уже известного, стационарное состояние жидкости в виде периодически (по координате) чередующихся зон высокой и низкой плотности, что обеспечивает пластичность аморфного тела.В роботі аморфне тіло розглянуто як рідину з дуже великим коефіцієнтом в’язкости η. Її поведінка вивчалася за допомогою рівнянь Нав’є–Стокса та рівняння неперервности. Показано, що процес релаксації рідини до навантаження розтягання–стиснення може бути нестійким. Знайдено ще один, окрім раніше вже відомого, стаціонарний стан рідини у вигляді зон високої та низької густини, які чергуються періодично (за координатою), що забезпечує пластичність аморфного тіла.In this article, an amorphous solid is considered as a liquid with a very large coefficient of viscosity η. Its behaviour is studied by means of the continuity equation and Navier–Stokes equations. As revealed, the process of the relaxation of a liquid to a stress–strain loading can be unstable. An additional stationary state of a liquid, besides well-known one, is found. In this state, zones of the high and low densities are periodically alternate (by coordinate) that provides the plasticity of an amorphous solid

Возможный механизм образования зародышей каналов гидродинамического пластического течения в кристаллах

В данной работе усовершенствована система уравнений, описывающих процессы зарождения и агломерации точечных дефектов в пластически деформируемых металлах. Несколькими способами показана возможность образования зародышей гидродинамических каналов из агломератов. Показано, что при сверхнизких температурах, даже при небольших нагрузках, возможно появление очень больших концентраций вакансий в металле, что может привести к его разрушению.У даній роботі вдосконалено систему рівнянь, які описують процеси зародження та аґломерації точкових дефектів у пластично деформованих металах. Декількома способами показано можливість утворення зародків гідродинамічних каналів з аґломератів. Показано, що при наднизьких температурах, навіть при невеликих навантаженнях, можлива поява дуже великих концентрацій вакансій в металі, що може призвести до його руйнування.n a given work, the set of equations describing the processes of the origin and agglomeration of point defects in plastically deformed metals is improved. Using several methods, the possibility of nucleation of hydrodynamical channels from agglomerates is shown. As shown, the appearance of very high concentration of vacancies in metal is possible at ultralow temperatures and even under light loads that can leads to the destruction of metal

Физическое обоснование возможности использования монокристальных сенсоров для анализа деформационной поврежденности элементов конструкций

Показано, что с помощью качественного и количественного (фрактального) анализа панорам деформационного рельефа монокристального сенсора определенной кристаллографической ориентации, жестко скрепленного с механически нагружаемым объектом, можно обнаружить локализацию повреждения как в макроскопически однородных, так и неоднородных (например, сварных) конструкционных элементах. Изучена внутренняя структура рельефных полос на разных масштабных уровнях, что свидетельствует об их определяющей роли в реализации гидродинамического пластического течения кристалла при заторможенности дислокационного скольжения. Рассмотрена возможность практического использования монокристальных сенсоров.Показано, що за допомогою якісного і кількісного (фрактального) аналізу панорам деформаційного рельєфу монокристального сенсора визначеної кристало-графічної орієнтації, жорстко з’єднаного з механічно навантаженим об’єктом, можно виявити локалізацію пошкодження як в макроскопічно однорідних, так і в неоднорідних (наприклад, зварених) конструкційних елементах. Вивчено внутрішню структуру рельєфних смуг на різних масштабних рівнях, що свідчить про їх головну роль в реалізації гідродинамічної пластичної течії кристалу при загальмованості дислокаційного ковзання. Розглянуто можливість практичного використання монокристальних сенсорів.We demonstrate that application of qualitative and quantitative (fractal) analyses of panoramic view of strain relief of a monocrystal sensor with the specific crystallographic orientation, which is rigidly fixed to a mechanically loaded object, allows one to reveal defect localization both in homogenic, and heterogenic (e.g., welded) structural components. Our studies of the internal structure of strain-relief bands of various scale levels confirm their critical role in realization of hydrodynamical plastic yield of crystal in the case of glide dislocation braking. We discuss the possibility of practical application of monocrystal sensors

Предел текучести в субмикро­объемах монокристаллов

Методом наноиндентирования исследована специфика перехода от упругого к упругопластическому деформированию в бездефектных монокристаллах при локализации деформации в субмикронной области. Для испытанных монокристаллов на глубинах около 20—50 нм наблюдали резкий переход от упругой к упругопластической деформации. Для нахождения предела текучести по данным наноиндентирования использован анализ напряженно-деформированного состояния в области контакта. Показано, что предел текучести в субмикрообъемах монокристаллов в десятки-сотни раз превосходит их предел текучести на макроскопическом уровне и приближается к величине теоретического предела упругости на сдвиг. В рамках феноменологической модели зарождения дислокаций обсуждается механизм перехода от упругого к упругопластическому деформированию. Показано, что переход вызван гомогенным зарождением дислокаций в контакте

Дослідження процесу прояви площадок текучості при імпульсних підвантаженнях алюмінієвих сплавів

Stretching platforms of fluidity of various extent are experimentally fixed for the first time at disposable pulse loadings of sheet aluminium alloys D16 and 2024-T3 at the set level of static deformation at room temperature at the subsequent static. The physical and mathematical model of the given process is offered.Впервые, при одноразовых импульсных подгрузках листовых алюминиевых сплавов Д16 и 2024-Т3 при комнатной температуре, при заданном уровне статической деформации, при последующем статическом растяжении экспериментально зафиксированы площадки текучести различной протяженности. Предложена физическая и математическая модель данного процесса

Релаксационные процессы при пластической деформации металлических материалов

Исследуется структурообразование в пластически деформируемых металлических материалах в процессе деформации и разрушения. Представлены экспериментальные результаты исследования деформированного прокаткой никеля до ~50 и ~80% с использованием статистического анализа ТЕМ структур. Показано, что деформационное разупрочнение обусловлено кристаллизацией жидкоподобной структуры каналов гидродинамического пластического течения материала. Рассматривается возможный механизм рекристаллизации и свойства релаксационных структур, начиная от микрозерен (зародышей кристаллизации) до выросших рекристаллизованных зерен.Дослiджується структуроутворення в пластично деформованих матерiалах в процесi деформацiї та руйнування. Наведенi експериментальнi дослiдження деформованого нiкелю до ~50 та ~80% з використанням статистичного аналiзу ТЕМ-структур. Показано, що деформацiйне знемiцнення обумовлено кристалiзацiєю рiдиноподiбної структури каналiв гiдродинамiчної пластичної течiї матерiалу. Розглядається можливий механiзм рекристалiзацiї та властивостi релаксацiйних структур вiд початку утворення мiкрозерен (зародкiв кристалiзацiї) до зростання рекристалiзованих зерен.The structure formation in plastically deformable metal materials during the deformation and fracture is investigated. The results of experimental studies of nickel deformed by rolling to 50–80% with the use of the statistical analysis of TEM structures are presented. It is shown that the deformational softening is caused by the crystallization of a liquid-like structure of the channel hydrodynamic plastic flow of the material. The possible mechanism of recrystallization and the properties of relaxation structures, from micrograins (nuclei of crystallization) to recrystallized grains are considered

Research methods of properties of dissipative structures formed while the impulse energy input into the material

Впервые исследованы свойства диссипативных структур, образующихся при импульсном вводе энергии в материал.The properties of dissipative structures formed in materials under dynamic non-equilibrium processes are analyzed for the first time