В [1] автором предлагалась модель влияния размеров областей локализации деформации (модель ОЛД), для объяснения изменения прочностных свойств, их связи между собой и связи ударной вязкости, пределов текучести, прочности и твердости с различными параметрами скорости прохождения упругих волн в металле.
Одним из возможных механизмов изменения прочностных свойств металла является образование областей локализации деформации. Эти области обладают большой плотностью дефектов и инициируют изменение внутренней структуры, в том числе изменение границ и размеров. Если рассматривать материал как совокупность взаимодействующих областей локализованной деформации во внешнем поле напряжений, то можно предположить, что эти области диффундируют под влиянием напряжений температур, магнитных и электрических полей. При высокой плотности дислокаций в металле происходят структурные изменения, сопровождающиеся процессами переноса веществ и энергии. При достижении критического состояния металл переходит в другое состояние и процессы диффузии меняют свою интенсивность. Сразу после перехода скорость диффузии должна падать, так как уменьшается концентрация диффундирующих элементов.
Если в модели ОЛД принять, что повышение механического напряжения приводит к резкому повышению скорости движения ОЛД, то это приведет к интенсивному росту размера этих областей в локальной области материала, то есть к его разрушению. Таким образом, увеличение скорости диффузии структурных элементов приводит к возрастанию размера ОЛД.
Если концентрация ОЛД достаточно велика между ними возможен обмен энергией, что приводит к возникновению новых микродеформаций и увеличению размеров ОЛД, в результате чего их сближение становится еще более значительным. Важным для данной модели является утверждение, что скорость обмена энергией определяется скоростью передачи упругих возмущений. В [2] в рамках модели ОЛД показано, что скорость упругих волн возрастает с увеличением размера ОЛД.
Для описания влияния коэффициента диффузии ОЛД и их размером предлагается зависимость в виде: D =kVξ, где D – коэффициент диффузии, V – скорость упругих волн, ξ – размер ОЛД, k – безразмерный коэффициент, зависящий от состояния материала. Из этого следует, что возрастание размера ОЛД, и приводит к увеличению коэффициента диффузии ОЛД, значит, увеличивается степень взаимодействия областей локализации деформации, что может привести к увеличению плотности дислокаций и увеличению размеров ОЛД, то есть, увеличение величины ξ становится еще более значительным.
Таким образом, резкому возрастанию структурных изменений при действии критических факторов можно найти объяснение в рамках предложенной модели диффузии областей локализации деформации.
Библиографический список
- Муравьёв В.В., Сухарев Е.М., Ермолаева З.И. Связь скорости ультразвука с ударной вязкостью и технология контроля качества конструкционных сталей // Контроль. Диагностика. 2002. №7. С.49-55.
- Сухарев Е.М. Исследование связи скорости ультразвука с ударной вязкостью и разработка методики контроля качества конструкционных сталей: дис. … канд. техн. наук. Сибирский гос. университет путей сообщения, Новосибирск, 2000.