Внутреннее трение на границах зерен в нанокристаллическом материале с порами

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Рассматривается математическая модель внутреннего трения в поликристаллическом материале с наномасштабным размером зерен. Их границы содержат поры, как в тройных стыках зерен, так и между ними. Под действием переменных нормальных границе напряжений плоские участки границы являются периодически действующими источниками и стоками вакансий. Вследствие наличия этих потоков осуществляется взаимное смещение смежных зерен. В зависимости от температуры диффузионная длина вакансий меньше, либо сравнивается с расстоянием между порами. На графике зависимости внутреннего трения от температуры имеется излом между прямолинейными участками. Из положения излома можно оценить средний размер плоских участков границы. Эффективная энергия активации процесса в этих случаях зависит от температуры и различается в два раза. При температурах, когда концентрация тепловых вакансий в границе превышает геометрически необходимую величину концентрации структурных вакансий, энергия активации еще более увеличивается. Температура перехода к этому значению определяется степенью неравновесности структуры границы.

Об авторах

Виктор Геннадьевич Кульков

Национальный исследовательский университет «Московский Энергетический Институт

Национальный исследовательский университет «Московский Энергетический Институт, Филиал в г. Волжский

Валентина Викторовна Кулькова

Национальный исследовательский университет «Московский Энергетический Институт

Национальный исследовательский университет «Московский Энергетический Институт, Филиал в г. Волжский

Список литературы

  1. Гусев, А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии / А.И. Гусев. - М.: Физматлит, 2005. - 416 с.
  2. Matsui, I. Relationship between grain boundary relaxation strengthening and orientation in electrodeposited bulk nanocrystalline Ni alloys / I. Matsui, M. Kanetake, H. Mori, Y. Takigawa, K. Higashi // Materials Letters. - 2017. - V. 205. - P. 211-214. doi: 10.1016/j.matlet.2017.06.094.
  3. Varshney, P. Effect of grain boundary relaxation on the corrosion behaviour of nanocrystalline Ni-P alloy / P. Varshney, S. Chhangani, M.J.N.V. Prasad, S. Pati, S. Gollapudi // Journal of Alloys and Compounds. - 2020. - V. 830. - Art. № 154616. - 9 p. doi: 10.1016/j.jallcom.2020.154616.
  4. Мулюков, Р.Р. Сверхпластичность ультрамелкозернистых сплавов: Эксперимент, теория, технологии / Р.Р. Мулюков, Р.М. Имаев, А.А. Назаров и др.; под ред. Р.Р. Мулюкова и др. - М.: Наука, 2014. - 284 с.
  5. Nazarov, A.A. On the structure, stress fields and energy of nonequilibrium grain boundaries / A.A. Nazarov, A.E. Romanov, R.Z. Valiev // Acta Metallurgica et Materialia. - 1993. - V. 41. - I. 4. - P. 1033-1040. doi: 10.1016/0956-7151(93)90152-I.
  6. Чувильдеев, В.Н. Неравновесные границы зерен в металлах. Теория и приложения / В.Н. Чувильдеев. - М.: Физматлит, 2004. - 304 с.
  7. Shabashov, V.A. Deformation-induced nonequilibrium grain-boundary phase in submicrocrystalline iron/ V.A. Shabashov, V.V. Ovchinnikov, R.R. Mulyukov, R.Z. Valiev, N.P. Filippova // Nanostructured Materials. - 1999. - V. 11. - I. 8. - P. 1017-1029. doi: 10.1016/S0965-9773(99)00383-9.
  8. Андриевский, Р.А. Прочность наноструктур / Р.А. Андриевский, А.М. Глезер // Успехи физических наук. - 2009. - Т. 179. - Вып. 337. - С. 337-358. doi: 10.3367/UFNr.0179.200904a.0337.
  9. Chai, Z. The kinetics of nanostructural relaxation in electrodeposited Ni upon low-temperature annealing: an in-situ X-ray diffraction investigation / Z. Chai, Z. Yu, X. Chen // Journal of Materials Research and Technology. - 2022. - V. 18. - P. 4099-4103. doi: 10.1016/j.jmrt.2022.04.098.
  10. Бетехтин, В.И. Влияние противодавления при равноканальном угловом прессовании на образование нанопористости в ультрамелкозернистой меди / В.И. Бетехтин, Е.Д. Табачникова, А.Г. Кадомцев, М.В. Нарыкова, R. Lapovok // Письма в журнал технической физики. - 2011. - Т. 37. - Вып. 16. - С. 52-55.
  11. Бетехтин, В.И. Нанопористость ультракристаллических алюминия и сплава на его основе / В.И. Бетехтин, А.Г. Кадомцев, V. Sklenicka, I. Saxl // Физика твердого тела. - 2007. - Т. 49. - Вып. 10. - С. 1787-1790.
  12. Hartland, P. Grain growth with boundary pores / P. Hartland, A.G. Crocker, M.O. Tucke // Journal of Nuclear Materials. - 1988. - V. 152. - I. 2-3. - P. 310-322. doi: 10.1016/0022-3115(88)90342-X.
  13. Blanter, M.S.Internal friction in metallic materials. A handbook / M.S. Blanter, I.S. Golovin, H. Neuhauser, H.-R. Sinning // In: Springer Series in Materials Science. - V. 90. - Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2007, - XVII, 542 p. doi: 10.1007/978-3-540-68758-0.
  14. Дешевых, В.В. Высокотемпературный фон внутреннего трения в нанокомпозиционном материале / В.В. Дешевых, В.Г. Кульков, Л.Н. Коротков, Д.П. Тарасов // Композиты и наноструктуры. - 2012. - № 2 (14). - С. 24-34.
  15. Alfreider, M. Probing defect relaxation in ultra-fine grained Ta using micromechanical spectroscopy / M. Alfreider, I. Issa, O. Renk, D. Kiener // Acta Materialia. - 2020. - V. 185. - P. 309-319. doi: 10.1016/j.actamat.2019.12.011.
  16. Кульков, В.Г. Зернограничное внутреннее трение в пористом ультрамелкозернистом материале / В.Г. Кульков, В.В. Кулькова // Альтернативная энергетика и экология. - 2015. - № 17-18. - С. 100-104. doi: 10.15518/isjaee.2015.17-18.014.
  17. Кульков, В.Г. Внутреннее трение на границах зерен, содержащих протяженные поры / В.Г. Кульков, А.А. Сыщиков // Письма в журнал технической физики. - 2019. - Т 45. - Вып. 3. - С. 23-25. doi: 10.21883/PJTF.2019.03.47267.17580.
  18. Новик, А. Релаксационные явления в кристаллах / А. Новик, Б. Берри; пер. с англ. - М.: Атомиздат, 1975. - 472 с.
  19. Золотухин, И.В. О высокотемпературном фоне внутреннего трения в кристаллических и аморфных твердых телах / И.В. Золотухин, Ю.Е. Калинин // Физика твердого тела. - 1995. - Т. 37. - Вып. 2. - С. 536-545.
  20. Калинин, Ю.Е. Высокотемпературный фон внутреннего трения в твердых телах / Ю.Е. Калинин, Б.М. Даринский // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2012. - № 5. - С. 15-18.
  21. Гриднев, С.А. О вакансионной природе высокотемпературного фона внутреннего трения в твердых телах / С.А. Гриднев, Ю.Е. Калинин // Журнал технической физики. - 2022. - Т. 92. - Вып. 2.- С. 242-249. doi: 10.21883/jtf.2022.02.52013.146-21.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).