Кузнецов П.В., Петракова И.В., Гунько А.Д

Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск, Россия

[email protected]

В работе [1] было показано, что на фольгах монокристалов алюминия [100]<001>, наклеенных на плоские образцы высокопрочных сплавов, которые подвергаются циклическому растяжению в упругой области, образуются перио- дические структуры различного масштаба, самопоподобные в диапазоне линейных размеров от долей микрона до нескольких сотен микрон. Эти данные, являются яс- ным свидетельством самоорганизации деформационной структуры фольг моно- кристаллов алюминия при несвободном циклическом растяжении, однако меха- низм самоорганизации остается невыясненным до настоящего времени.

Проведенный анализ показал, что при несвободном циклическом растяжении кристаллов алюминия кубической ориентации возрастает роль поверхностного ме- ханизма релаксации упругой энергии – нестабильности Гринфельда. Нестабиль- ность Гринфельда имеет чисто упругое происхождение и заключается в следую- щем. Когда материал имеет поверхность, на которой масса может перераспреде- ляться каким – либо соответствующим транспортным механизмом, твердое тело может понизить свою упругую энергию путем образования поверхностных моду- ляций.

Длина волны поверхностных модуляций контролируется балансом между упругой энергией, которая стремится к огрублению поверхности и поверхностным натяжением, которое разглаживает ее и в рамках линейного приближения может быть определена как [2]:

l > l = p g E

c s2

где γ, E и σ, соответственно, поверхностное натяжение, модуль Юнга, и напряже- ние. Величину дестабилизирующего напряжения и поверхностное натяжение мо- гут быть оценены на основе приближений механики и АСМ измерений, соответст- венно.

Подтверждение нашей гипотезы было получено при сравнении эксперимен- тальных данных с оценками по модели Гринфельда. Периоды квадратных решеток, образующиеся после разного числа циклов, удовлетворительно согласуется с оцен- ками, полученными в рамках линейного приближения модели Гринфельда. Неста- бильность Гринфельда возникает в определенных граничных условиях под дейст- вием определенных критических напряжений, что обеспечивает самоподобие структур и обеспечивает дополнительный и альтернативный дислокационному скольжению канал снижения упругой энергии нагруженных кристаллов алюминия при напряжении выше предела текучести.

1. Кузнецов П.В., Петракова И.В., Гордиенко Ю.Г., Засимчук Е.Э., Карбовский В.А. Фи- зическая мехомеханика. (2007). Т.10. В.6. С.33-42.

2. Гринфельд M.A. Неустойчивость границы раздела между негидростатически напря- женным упругим телом и расплавом// ДАН СССР. (1986) Т. 290. С. 1358.

Дата добавления: 2017-01-14