Влияние Зон Гинье--Престона На Динамический Предел Текучести Сплавов При Ударно-Волновом Нагружении

Abstract

Теоретически исследовано движение ансамбля краевых дислокаций при ударно-волновом воздействии на сплав, содержащий зоны Гинье-Престона. Получено аналитическое выражение вклада зон Гинье-Престона в величину динамического предела текучести и показано, что этот вклад зависит от плотности подвижных дислокаций. Численные оценки показали, что образование этих зон приводит к существенному увеличению динамического предела текучести сплавов. DOI: 10.21883/JTF.2017.05.44458.1948 Техника ударных волн является мощным инструмен-том изучения материалов при экстремально высоких скоростях деформирования с хорошо контролируемыми условиями нагружения [1,2]. Импульсы ударной нагрузки создаются в образцах исследуемых материалов ударни-ками, разогнанными с помощью взрывных устройств, пневматических ствольных установок [3,4], воздействи-ем высокоинтенсивного лазерного или корпускулярного излучения [5], а также методом динамического канально-углового прессования [6,7]. При этом скорость пла-стической деформации достигает значений 10 3 −10 7 s −1 , а дислокации совершают надбарьерное скольжение и движутся со скоростями v ≥ 10 −2 c, где c -скорость распространения поперечных звуковых волн в кристал-ле. Это так называемая динамическая область, в которой дислокация преодолевает встречающиеся на ее пути препятствия без помощи термических флуктуаций.Существенное влияние на движение дислокаций, а следовательно, и на механические свойства кристаллов, оказывает динамическое взаимодействие дислокаций с зонами Гинье-Престона, образующимися в сплавах в ре-зультате искусственного или естественного старения [8].В работах [8,9] методом молекулярной динамики ана-лизировалось движение краевой дислокации в упругом поле зон Гинье−Престона. В настоящей работе пока-зано, что возрастание плотности подвижных дислока-ций при высокоскоростном деформировании приводит к возникновению эффекта сухого трения при их дина-мическом взаимодействии с зонами Гинье-Престона, в результате чего возрастает динамический предел теку-чести сплава.Пусть бесконечные краевые дислокации совершают скольжение под действием постоянного внешнего на-пряжения σ 0 в положительном направлении оси OX с постоянной скоростью v в кристалле, содержащем хаотически распределенные зоны Гинье-Престона. Ли-нии дислокаций параллельны оси OZ, их векторы Бюр-герса b = (b, 0, 0) одинаковы и параллельны оси OX.Плоскость скольжения дислокаций совпадает с плоско-стью XOZ. Положение k-ой дислокации определяется функцией(1)Здесь w k (y = 0, z , t) -случайная величина, описы-вающая изгибные колебания дислокации, возбужденные ее взаимодействием с хаотически распределенными де-фектами. Среднее значение этой величины по длине дислокации и по хаотическому распределению дефектов равно нулю.Зоны Гинье-Престона будем считать одинаковыми, имеющими радиус R, и распределенными случайным образом в плоскостях, параллельных плоскости сколь-жения дислокации XOZ. Такая ситуация реализуется, например, в сплавах Al-Cu, где зоны Гинье-Престона имеют форму пластинок моноатомной толщины [9].Уравнение движения k-ой дислокации мо...