Особенности деформации и разрушения тонких листов ультрамелкозернистого сплава ВТ6

Власов Н.М.

РЕЛАКСАЦИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В НАНОКОМПОЗИТАХ

Региональный образовательный научный центр МГОУ Подольск Московской области, Россия [email protected]

Прочность нанокомпозита определяется приемлемым тепловым контактом между сферическими включениями и окружающей матрицей. Нарушение контакта сопровождается увеличением теплового сопротивления и ростом температуры. В макроскопическом масштабе происходит повышение уровня возникающих термо- напряжений при тепловом нагружении. Одна из возможных причин нежелательно- го явления – диффузионная релаксация остаточных напряжений. Целью данного сообщения является анализ релаксации остаточных напряжений в окрестности сферических включений нанокомпозита вследствие диффузионного потока вакан- сий. Физический смысл появления остаточных напряжений заключается в сле- дующем. При тепловом нагружении сферическое включение оказывает давление на окружающую матрицу. Это приводит к пластическому течению материала и по- явлению остаточных напряжений. Характерной особенностью последних является логарифмическая зависимость первого инварианта их тензора от радиальной коор- динаты. Такая зависимость позволяет получить точное аналитическое решение за- дачи диффузионной кинетики.

Потенциал взаимодействия (энергия связи) вакансий с полем остаточных на- пряжений определяется известным соотношением

V = - s ll d v,

где s ll – первый инвариант тензора остаточных напряжений, d v – изменение объема материала при размещении вакансии. Для s ll < 0 (напряжения сжатия) и d v < 0 (ва- кансии уменьшают параметр кристаллической решетки) потенциал V принимает отрицательное значение. Это соответствует притяжению вакансии к области сжи- мающих напряжений и ее вытеснению из области напряжений растяжения. Диффу- зионный поток вакансий усиливается за счет поля остаточных напряжений.

Кинетика диффузионного процесса описывается уравнением параболического типа при соответствующих начальном и граничных условиях. Получено точное аналитическое решение уравнения диффузии для логарифмической координатной зависимости поля остаточных напряжений. Приведены аналитические зависимости изменения радиуса матрицы в окрестности сферического включения нанокомпози- та за счет диффузионного потока вакансий. Релаксация остаточных напряжений сопровождается нарушением теплового контакта между матрицей и нановключе- нием. Это приводит к локальному повышению теплового сопротивления и увели- чению температуры. Результаты теоретического анализа привлекаются для обос- нования прочностной надежности нанокомпозитов в условиях теплового нагруже- ния.

1. Л.В. Ковтанюк, Е.В. Мурашкин. Формирование полей остаточных напряжений у оди- ночных сферических включений в упругопластической среде. МТТ, 2009, №1, с. 94- 104.

2. Н.М. Власов, И.И. Федик. Диффузионная релаксация остаточных напряжений. ДАН, 2000, т. 375, №3, с. 334-337.

Дата добавления: 2017-01-14