Овсянніков Олександр Володимирович. Особливості пластичної деформації та руйнування перехідних ОЦК металів у нанообємі. : Дис... канд. наук: 01.04.13 - 2007.
Анотація до роботи:
Овсянніков О.В. Особливості пластичної деформації та руйнування перехідних ОЦК металів у нанооб’ємі. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізики-математичних наук за спеціальністю 01.04.13 – фізика металів. – Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НВН України, Київ, 2006.
У роботі наведено результати комп’ютерного моделювання деформації та руйнування нанокристалів молібдену та заліза. Проведено аналіз атомних перебудов та деформаційно-силових закономірностей.
Виявлено, що при одновісному розтягу перехід від пружних до пластичних деформацій пов’язаний з утворенням дефектів зсуву під дією локальних дотичних напружень. Досліджено вплив температури на напруження границі плинності, створено фізичну модель, що описує отримані залежності.
Проведено моделювання тривісного рівномірного розтягу кулеподібних нанокристалів молібдену та заліза. Показано, що у широкому інтервалі температур руйнуванню передує пластична деформація.
Перехід нанокристала від пружних до пластичних деформацій пов’язаний з явищем втрати стабільності кристалічної гратки, але, у відміну від однорідно деформованої ідеальної гратки, втрата стабільності відбувається не в усьому нанокристалі одночасно, а локально на окремій його ділянці, з наступним поширенням на весь об’єм.
Початок пластичної деформації на нанорівні, в умовах одновісного розтягу пов’язаний з явищем локальної зсувної нестабільності кристалічної гратки, що призводить до утворення дислокацій та двійників. При цьому, у відмінність від монокристалів, критичною подією є не початок їх руху, а реалізація силових умов їх утворення.
При розтязі перехідних ОЦК - металів вздовж кристалографічного напрямку [100] закон Шміда не виконується, що проявляється у зменшені величини критичного напруження зсувної нестабільності при зростанні рівня нормальних розтягуючих напружень. При цьому максимальне відхилення спостерігається тоді, коли значення критичної деформації втрати стабільності кристалічної гратки під дією розтягуючих напружень, рівне, або дещо менше відповідної деформації зсувної нестабільності. У цьому випадку зсувна нестабільність ініціюється в умовах, коли незначна зміна нормальних напружень може суттєво впливати на взаємодію атомів, що належать до прилеглих площин зсуву.
Температурна залежність величини критичного напруження переходу від пружних до пластичних деформацій на нанорівні обумовлена флуктуаціями локальних дотичних напружень, які генеруються тепловими коливаннями атомів. При цьому слід підкреслити, що на відміну від класичних монокристалів, зменшення із зростанням температури обумовлене термічною активацією утворення дислокацій, а не активацією їх руху в гратці.
Особливість руйнування перехідних ОЦК- металів на нанорівні, полягає у тому, що при гранично низьких температурах (30К), та гранично жорстких умовах навантаження (гідростатичний розтяг), розрив атомних зв’язків та виникнення тріщин відбувається не на стадії однорідної пружної деформації кристалічної гратки, а реалізується лише після порушення регулярної структури кристала.
У нанокристалах ОЦК металів не спостерігається зкорельований (одночасний) розрив атомних зв’язків у певній площині, як це припускають існуючі моделі теоретичної міцності. Розрив атомних зв’язків носить флуктуаційний характер, а область у якій відбувається цей розрив завжди локалізована.
4. S.A. Kotrechko, A.V. Filatov and A.V. Ovsjannikov. Molecular dynamics simulation of deformation and failure of nanocrystals of bcc metals. // Theoretical and Applied Fracture Mechanics. - V.45, Issue 2 , April 2006, Pages 92-99.
