Критическая деформация до начала интенсивной фрагментации Текст научной статьи по специальности «Физика»

ISSN 1810-0198. Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки

УДК 536:539.312

DOI: 10.20310/1810-0198-2016-21-3-1164-1165

КРИТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ ДО НАЧАЛА ИНТЕНСИВНОЙ ФРАГМЕНТАЦИИ

© Л.С. Метлов

Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина, г. Донецк, Украина, e-mail: lsmet@fti.dn.ua

Предельная деформация до начала активной стадии фрагментации в процессе интенсивной пластической деформации связывается со скрытым параметром задачи, связанным с развитием дислокационной структуры. Выбор более высоких значений параметров задачи, отвечающих за генерацию дислокаций, приводит к более раннему началу активной стадии фрагментации.

Ключевые слова: фрагментация; структурные дефекты; неравновесная термодинамика.

Известны двухдефектные модели фрагментации твердых тел для описания фрагментации зеренной структуры в процессе интенсивной пластической (ме-гапластической) деформации (ИПД), которые базируются на учете двух типов дефектов, границ зерен и пористости [1]. В то же время хорошо известно, что большую роль в процессах могут играть дислокации, которые отвечают собственно за пластическую деформацию и играют главную роль в установлении предела пластического течения. Их роль отображена в другой двухдефектной модели, в которой за базовые принимаются такие дефекты, как дислокации и границы зерен [2]. Отметим, что неучет важной роли дислокаций в моделях типа [1] может вызвать трудности в описании начала активной стадии фрагментации, и предельную деформацию (или время) до этой стадии приходится вводить «руками».

Такая ситуация связана с тем, что для моделей типа [1] дислокации являются скрытым параметром, что и требует для приведения в соответствие с действительностью введения такой корректировки. Роль дислокаций на процессы фрагментации легко выявить в рамках двухдефектной модели типа [2]. На рис. 1 приведены результаты расчетов кинетических кривых для плотностей дислокаций (О) границ зерен ^В) при двух значениях константы, отвечающих за интенсивность генерации дислокаций. При большем значении этой константы активная стадия фрагментации (участок кривой GB с большим наклоном) начинается относительно рано (жирная кривая). При малом значении этой константы эта стадия отодвигается на более поздние времена (тонкая кривая). Учитывая, что накопленная деформация пропорциональна времени деформирования, можно утверждать, что критическая деформация в этом случае увеличится на величину, пропорциональную Дест ~ AB.

Таким образом, в рамках модели неравновесной эволюционной термодинамики, описанной в [2], критическая деформация до начала активной фрагментации является естественным следствием учета вклада дислокаций в процессы фрагментации при ИПД, и в

Рис. 1. Зависимость твердости от накопленной деформации после различных видов обработки

этом случае нет необходимости вводить ее как некоторый дополнительный внесистемный параметр.

Отметим, что трехдефектная модель, заявленная ранее в [3] в рамках неравновесной эволюционной термодинамики, в которой учитываются такие дефекты, как дислокации, границы зерен и микропористость, перекрывает обе рассмотренные выше модели [1-2].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Beygelzimer Ya.E. Grain refinement versus voids accumulation during severe plastic deformations of polycrystals: mathematical simulation // Mechanics of materials. 2005. V. 37. P. 753-767.

2. Metlov L.S. Nonequilibrium dynamics of a two-defect system under severe load // Phys. Rev. E. 2014. V. 90. P. 022124(8).

3. Метлов Л.С., Давиденко А.А. Анализ кривых упрочнения, полученных в процессе ИПД // Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки. Тамбов, 2013. Т. 18. Вып. 4. С. 1964-1965.

Поступила в редакцию 10 апреля 2016 г.

2016. Т. 21, вып. 3. Физика

UDC 536:539.312

DOI: 10.20310/1810-0198-2016-21-3-1164-1165

CRITICAL DEFORMATION BEFORE INITIATION OF INTENSIVE FRAGMENTATION

© L.S. Metlov

Donetsk Institute for Physics and Engineering, Donetsk, Ukraine, e-mail: lsmet@fti.dn.ua

Critical deformation before an active stage of fragmentation during severe plastic deformation is influenced of a hide parameter of problem related to dislocation structure evolution. Choosing of higher parameter replied for generation of dislocation goes to earlier initiation of the active stage of fragmentation. Key words: fragmentation; structural defects; nonequilibrium thermodynamics.

REFERENCES

1. Beygelzimer Ya.E. Grain refinement versus voids accumulation during severe plastic deformations of polycrystals: mathematical simulation. Mechanics of materials, 2005, vol. 37, pp. 753-767.

2. Metlov L.S. Nonequilibrium dynamics of a two-defect system under severe load. Phys. Rev. E, 2014, vol. 90, p. 022124(8).

3. Metlov L.S., Davidenko A.A. Analiz krivykh uprochneniya, poluchennykh v protsesse IPD. Vestnik Tambovskogo universiteta. Seriya Estestvennye i tekhnicheskie nauki — Tambov University Reports. Series: Natural and Technical Sciences. Tambov, 2013, vol. 18, no. 4, pp. 1964-1965.

Received 10 April 2016

Метлов Леонид Семенович, Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина, г. Донецк, Украина, доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник, ведущий научный сотрудник отдела физики высоких давлений и перспективных технологий, e-mail: lsmet@fti.dn.ua

Metlov Leonid Semenovich, Donetsk Institute for Physics and Engineering, Donetsk, Ukraine, Doctor of Physics and Mathematics, Senior Research Worker, Leading Research Worker of Physics of High Pressure and Prospective Technologies Department, e-mail: lsmet@fti.dn.ua