СЛАБОУСТОЙЧИВОЕ СОСТОЯНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

С.В. Макаров ORCID logo , В.А. Плотников ORCID logo , Б.Ф. Демьянов, А.И. Потекаев показать трудоустройства и электронную почту
Получена 21 августа 2018; Принята 11 октября 2018;
Цитирование: С.В. Макаров, В.А. Плотников, Б.Ф. Демьянов, А.И. Потекаев. СЛАБОУСТОЙЧИВОЕ СОСТОЯНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ. Письма о материалах. 2019. Т.9. №1. С.27-32
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2019-1-27-32

Аннотация

В поле механических напряжений состояние кристаллической решетки, именуемое слабосустойчивым, представляет собой делокацизацию атомов, характеризуемое 20% смещением их из положения равновесия.Состояние кристаллической среды, находящейся в условиях тепловых флуктуаций и механических напряжений, именуемое слабоустойчивым, определяется смещением атомов на расстояния 0,15 – 0,20 от положения равновесия. Такое смещение атомов отвечает критерию плавления кристаллов Линдемана, а состояние атомного ансамбля можно характеризовать как делокализованное. Состояние делокализации означает переход атома через максимум силы взаимодействия и характеризуется сильной ангармонической составляющей колебаний и размягчением упругих модулей. Именно состояние делокализации атомного ансамбля и является слабоустойчивым состоянием кристаллической решетки. Cлабоустойчивое состояние металлических материалов проявляется в широком круге явлений. К ним относятся аномальное снижение упругих модулей при термоупругих мартенситных превращениях, структурно-фазовые переходы второго рода с образованием длиннопериодических структур, скачкообразная пластическая деформация, наиболее ярко проявляющаяся в алюминии и его сплавах, увеличение скорости деформации в ходе ползучести в ультразвуковом поле при статической нагрузке. В данной работе представлены результаты анализа слабоустойчивого состояния кристаллической среды, прежде всего, при пластической деформации, то есть в процессах, обусловленных смещением атомов из положения равновесия. В этих процессах слабоустойчивое состояние системы может возникнуть в поле механических напряжений и тепловых флуктуаций при наложении акустического поля стоячих волн, сформированных первичными сигналами акустической эмиссии, совместное действие которых позволяет преодолеть потенциальный барьер процесса. В таком состоянии колебательное смещение акустической стоячей волны, выступает фактором самоорганизации, то есть может быть достаточным для активации коррелированного дислокационного скольжения, фактически атермического надбарьерного скольжения в слабоустойчивом состоянии кристаллической решетки.

Ссылки (46)

1. I. Nakanishi. Softening of the lattice and the nature EMF. The shape memory effect in alloys. Moscow, Metallurgiya (1979) 155 p. (in Russian) [И. Никаниши. Смягчение решетки и природа ЭЗФ. Эффект памяти формы в сплавах. Москва, Металлургия (1979) 155 с.].
2. A. I. Potekaev, A. A. Klopotov, E. V. Kozlov, V. V. Kulagina. Pretransitional weakly stable structures in nickelide titanium. Tomsk, NTL (2004) 296 p. (in Russian) [А. И. Потекаев, А. А. Клопотов, Э. В. Козлов, В. В. Кулагина. Слабоустойчивые предпереходные структуры в никелиде титана. Томск, НТЛ (2004) 296 с.].
3. K. Mukherjee, M. Chandrasekaran, F. Millo. Transformation of the pre-martensitic phase into martensitic associated with the shape memorization effect. The shape memory effect in alloys. Moscow, Metallurgiya (1979) p. 128 - 171. (in Russian) [К. Мукердж, М. Чандрэсикэрэн, Ф. Милилло. Превращение предмартенситной фазы в мартенсит, связанное с эффектом запоминания формы. Эффект памяти формы в сплавах. Москва, Металлургия (1979) с. 128 - 171.].
4. A. I. Potekaev, S. V. Dmitriev, V. V. Kulagin et al. Weakly stable long-period structures in metal systems. Tomsk, NTL (2010) 308 p. (in Russian) [А. И. Потекаев, С. В. Дмитриев, В. В. Кулагина и др. Слабоустойчивые длиннопериодические структуры в металлических системах. Томск, НТЛ (2010) 308 с.].
5. A. I. Potekaev, M. D. Starostenkov, V. V. Kulagina. Influence of point and planar defects on structural-phase transformations in the pre-transition weakly stable region of metal systems. Tomsk, NTL (2014) 488 p. (in Russian) [А. И. Потекаев, М. Д. Старостенков, В. В. Кулагина. Влияние точечных и планарных дефектов на структурно-фазовые превращения в предпереходной слабоустойчивой области металлических систем. Томск, НТЛ (2014) 488 с.].
6. S. V. Makarov, V. A. Plotnikov, A. I. Potekaev. Russian Physics Journal. 54 (3), 314 (2011).
7. V. R. Regel, A. I. Slutsker, E. V. Tomashevsky. Kinetic nature of strength of solids. Moscow, Nauka (1974) 560 p. (in Russian) [В. Р. Регель, А. И. Слуцкер, Э. В. Томашевский. Кинетическая природа прочности твердых тел. Москва, Наука (1974) 560 с.].
8. A. I. Slutsker, A. I. Mihailin, I. A. Slutsker. Phys.-Usp. 37, 335 (1994). Crossref
9. G. M. Poletaev, M. D. Starostenkov. Physics of the Solid State, 51 (4) 686 (2009). (in Russian) [Г. М. Полетаев, М. Д. Старостенков. ФТТ, 51 (4) 686 (2009).].
10. M. S. Feldman, G. M. Poletaev, R. Y. Rakitin, M. D. Starostenkov. Fundamental problems of modern materials science. 2 (1), 64 (2005) (in Russian) [М. С. Аксенов, Г. М. Полетаев, Р. Ю. Ракитин, М. Д. Старостенков. Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2 (1), 64 (2005).].
11. A. I. Slutsker. Physics of the Solid State. 46 (9) 1606 (2004) (in Russian) [А. И. Слуцкер. ФТТ. 46 (9) 1606 (2004).].
12. M. M. Myshlyaev. Creep of polygonized structures. Imperfections of the crystal structure and martensitic transformations. Moscow, Nauka (1972), pp. 194 - 234. (in Russian) [М. М. Мышляев. Ползучесть полигонизованных структур. Сб. Несовершенства кристаллического строения и мартенситные превращения. Москва, Наука (1972), с. 194 - 234.].
13. V. V. Rybin. Large plastic deformation and fracture of metals. Moscow, Metallurgiya (1986), 224 p. (in Russian) [В. В. Рыбин Большие пластические деформации и разрушение металлов. Москва, Металлургия (1986) 224 с.].
14. L. B. Zuev, V. I. Danilov, V. V. Gorbatenko. Technical Physics. 65 (5) 91 (1995). (in Russian) [Л. Б. Зуев, В. И. Данилов, В. В. Горбатенко. ЖТФ. 65 (5) 91 (1995).].
15. G. A. Malygin. Phys.-Usp., 42 887 (1999).
16. V. E. Panin, V. A. Likhachev, Yu. V. Grinyaev. Structural levels of deformation of solids. Novosibirsk, Nauka (1985) 230 p. (in Russian) [В. Е. Панин, В. А. Лихачев, Ю. В. Гриняев. Структурные уровни деформации твердых тел. Новосибирск, Наука (1985) 230 с.].
17. N. А. Koneva, L. I. Trishkina, A. I. Potekaev, E. V. Kozlov. Structural-phase transformations in weakly stable states of metallic systems under thermal and force effects. Tomsk, NTL (2015) 344 p. (in Russian) [Н. А. Конева, Л. И. Тришкина, А. И. Потекаев, Э. В. Козлов. Структурно-фазовые превращения в слабоустойчивых состояниях металлических систем при термосиловом воздействии. Томск, НТЛ (2015) 344 с.].
18. V. N. Bovenko. Bulletin of the Academy of Sciences of the USSR. Metals. 1, 129 (1984). (in Russian) [В. Н. Бовенко. Изв. АН СССР. Металлы. 1, 129 (1984).].
19. V. A. Plotnikov V. A., Makarov. Russian Physics Journal. 48 (11), 1142 (2005).
20. V. A. Plotnikov, S. V. Makarov. Deformation and destruction of materials. 3, 27 (2005). (in Russian) [В. А. Плотников, С. В. Макаров. Деформация и разрушение материалов. 3, 27 (2005).].
21. V. P. Lebedev, V. S. Krylov, S. V. Lebedev, S. V. Savic. Physics of the Solid State. 49 (11), 1994 (2007). (in Russian) [В. П. Лебедев, В. С. Крыловский, С. В. Лебедев, С. В. Савич. ФТТ. 49 (11), 1994 (2007).].
22. N. N. Peschanskaya, V. V., Shpeisman, A. B. Sinani, B. I. Smirnov. Physics of the Solid State. 46 (11), 1991 (2004). (in Russian) [Н. Н. Песчанская, В. В. Шпейзман, А. Б. Синани, Б. И. Смирнов. ФТТ. 46 (11), 1991 (2004).].
23. M. A. Lebyodkin, I. V. Shashkov, T. A. Lebedkina and V. S. Gornakov. Materials Science Forum. 783 - 786, 204 (2014).
24. S. V. Makarov, V. A. Plotnikov, A. I. Potekaev. Russian Physics Journal. 54 (3), 314 (2011).
25. S. V. Makarov, V. A. Plotnikov, A. I. Potekaev. Russian Physics Journal. 57 (4), 436 (2014).
26. J. Robinson. International Materials Reviews. 39, 217 (1994).
27. Y. Estrin, L. P. Kubin. Materials Science and Engineering, A. 137, 125 (1991).
28. M. M. Krishtal. The Physics of Metals and Metallography. 75 (5), 480 (1993).
29. M. M. Krishtal, D. L. Merson. The Physics of Metals and Metallography. 81 (1), 104 (1996).
30. A. A. Shibkov, A. E. Zolotov, M. F. Zheltov, M. F. Hasanov, A. A. Denisov. Physics of the Solid State. 56 (5), 848 (2014). (in Russian) [А. А. Шибков, А. Е. Золотов, М. Ф. Желтов, М. Ф. Гасанов, А. А. Денисов. ФТТ. 56 (5), 848 (2014).].
31. V. G. Badalyan, N. N. Vorontsov, V. F. Kazantsev et al. The Physics of Metals and Metallography. 54 (6), 1191 (1982). (in Russian) [В. Г. Бадалян, Н. Н. Воронцов, В. Ф. Казанцев и др. ФММ. 54 (6), 1191 (1982).].
32. V. F. Kazantsev, V. G. Badalyan. The Physics of Metals and Metallography. 55 (1), 191 (1983). (in Russian) [В. Ф. Казанцев, В. Г. Бадалян. ФММ. 55 (1), 191 (1983).].
33. S. A. Zhernov, I. F. Omelyanenko, A. F. Sirenko. The Physics of Metals and Metallography. 58 (3), 589 (1984). (in Russian) [С. А. Жернов, И. Ф. Омельяненко, А. Ф. Сиренко. ФММ. 58 (3), 589 (1984).].
34. L. Hausson, F. Tholen. Ultrasonics. March, 57 (1978).
35. V. I. Ushakov, I. F. Omelyanenko, A. F. Sirenko. The Physics of Metals and Metallography. 59 (5), 584 (1985). (in Russian) [В. И. Ушаков, И. Ф. Омельяненко, А. Ф. Сиренко. ФММ. 59 (5), 584 (1985).].
36. M. M. Myshlyaev, V. V., Shpeisman, V. V. Klubovich, M. M. Kulak, G. Liu. Physics of the Solid State. 57 (10), 1986 (2015). (in Russian) [М. М. Мышляев, В. В. Шпейзман, В. В. Клубович, М. М. Кулак, Г. Лю. ФТТ. 57 (10), 1986 (2015).].
37. S. V. Makarov, V. A. Plotnikov, A. I. Potekaev, L. S. Grinkevich. Russian Physics Journal. 57 (12), 1676 (2015).
38. S. V. Makarov, V. A. Plotnikov, A. I. Potekaev. Russian Physics Journal. 57 (7), 950 (2014).
39. E. V. Kozlov, L. E. Popov, M. D. Starostenkov. Russian Physics Journal. 15 (3), 107 (1972). (in Russian) [Э. В. Козлов, Л. Е. Попов, М. Д. Старостенков. Изв. ВУЗов. Физика. 15 (3), 107 (1972).].
40. B. F. Demyanov, A. S. Dragunov, A. V. Weckman. Bulletin of the Altai State University. 1 / 2 (65), 158 (2010). (in Russian) [Б. Ф. Демьянов, А. С. Драгунов, А. В. Векман. Известия Алтайского государственного университета. 1 / 2 (65), 158 (2010)].
41. A. V. Weckman, B. F. Demyanov, A. S. Dragunov. The Physics of Metals and Metallography. 116 (6), 586 (2015).
42. F. A. Lindemann. Phys. Z. 11, 609 (1911).
43. M. N. Magomedov. Study of interatomic interaction, vacancy formation and self-diffusion in crystals. Moscow, Fizmatlit (2010) 544 p. (in Russian) [М. Н. Магомедов. Изучение межатомного взаимодействия, образования вакансий и самодиффузии в кристаллах. Москва, Физматлит (2010) 544 с.].
44. D.S. Sanditov. Journal of Experimental and Theoretical Physics. 142(1), 123 (2012). (in Russian) [Д.С. Сандитов. ЖЭТФ. 142(1), 123 (2012).].
45. E.E. Slyadnikov. Physics of the Solid State. 46(6), 1065 (2004). (in Russian) [Е.Е. Слядников. ФТТ. 46(6), 1065 (2004).].
46. O. Guerrero, M. Marucho. Journal of Materials Science and Engineering B. 3, 153 (2013).

Другие статьи на эту тему