Механизм твердорастворного упрочнения: квазилокализация дислокационных кинков

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Чувствительность механических свойств материалов к нарушениям трансляционной инвариантности кристаллической решетки создает возможность манипулировать этими свойствами в желаемом направлении посредством легирования или создания твердых растворов. В работе теоретически изучены механизмы такого манипулирования применительно к материалам, в которых подвижность дислокаций контролируется в основном потенциальным рельефом кристаллической решетки – так называемым рельефом Пайерлса. Вследствие концентрации легирующих атомов в дислокационных ядрах, играющих роль ловушек для этих атомов, динамические свойства дислокаций изменяются, что приводит и к модификации макроскопических механических свойств материала. Теория влияния легирования на кинковый механизм преодоления барьеров Пайерлса построена с учетом неупорядоченности содержания атомов раствора в дислокационных ядрах. При этом непосредственное описание кинетики характерных для кинков элементарных процессов заменено статистическим описанием. Рассмотрено разнонаправленное воздействие флуктуаций распределения атомов раствора, повышающих частоту образования пар кинков, но тормозящих распространение кинков вдоль дислокационных линий. Торможение кинков может приводить к аномальному характеру их подвижности, называемому квазилокализацией. Найдены условия преобладания ускоряющего или тормозящего фактора, соответствующих в макроскопическом плане упрочнению или разупрочнению материала.

Об авторах

Б. В. Петухов

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова ФНИЦ “Кристаллография и фотоника” РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: petukhov@ns.crys.ras.ru
Россия, 119333, Москва

Список литературы

  1. Pink E., Arsenault R.J. // Prog. Mater. Sci. 1979. V. 24. P. 1.
  2. Astie P., Peyrade J.P., Groh P. // Scr. Metall. 1982. V. 16. P. 977.
  3. Caillard D. // Acta Mater. 2013. V. 61. P. 2793.
  4. Chomel P., Cottu J.P. // Acta Mater. 1982. V. 30. P. 1481.
  5. Gupta C., Chakravarty // Phys. Stat. Sol. A. 2009. V. 206. P. 685. https://www.doi.org/10.1002/pssa.200824289
  6. Hu Y.-J. Fellinger M.R., Butler B.G., Paramore J.D., Ligda J.P., Chai Ren., Fang Z.Z., Middlemas S.C., Hemker K.J. // Int. J. Refr. Met. Hard Mater. 2018. V. 75. P. 248. https://www.doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2018.04.021
  7. Okazaki K. // J. Mater. Sci. 1996. V. 31. P. 1087.
  8. Raffo P.I. // J. Less-Com. Met. 1968. V. 17. P. 133.
  9. Romaner L., Ambrosch-Draxl C. // Phys. Rev. Lett. 2010. V. 104. P. 195503. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevLett.104.195503
  10. Zhao Y., Marian J. // Modelling Simul. Mater. Sci. Eng. 2018. V. 26. P. 045002. https://www.doi.org/10.1088/1361-65Xaaaecf
  11. Vaid A., Wei D., Bitzek E., Nasiri S., Zaiser M. // Acta Materialia. 2022 V. 236. P. 118095. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2022.118095
  12. Samolyuk G.D., Osetsky Y.N., Stoller R.E. // J. Phys.: Condens. Matter. 2012. V. 25. № 2. P. 025403. https://doi.org/10.1088/0953-8984/25/2/025403
  13. Hachet G., Caillard D., Ventelon L., Clouet E. // Acta Mater. 2022 V. 222. № 1. P. 117440. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.117440
  14. Barrera O., Bombac D., Chen Y., Daff T.D., Galindo-Nava E., Gong P., Haley D., Horton R., Katzarov I., Kermode J.R., Liverani C., Stopher M., Sweeney F. // J. Mater. Sci. 2018. V. 53. P. 6251. https://doi.org/10.1007/s10853-017-1978-5
  15. Петухов Б.В. // Известия РАН. Серия физическая. 2022. Т. 86. № 10. С. 1513. https://doi.org/10.31857/S0367676522100155
  16. Guyot P., Dorn J.E. // Can. J. Phys. 1967. V. 45. P. 983.
  17. Nadgorny E. // Prog, Mater. Sci. 1988. V. 31. P. 1.
  18. Seeger A. // Mater. Sci. Eng. A. 2004. V. 370. P. 50.
  19. Gong P., Katzarov I.H., Nutter J., Paxton A.T., Rainforth W.M. // Sci. Reps. 2020. V. 10. P. 10209. https://doi.org/10.1038/s41598-020-66965-z
  20. Messerschmidt U. Dislocation Dynamics During Plastic Deformation / Ed. Hull R. et al. Berlin, Heidelberg: Springer Series in Material Science, 2010. 503 p. https://doi.org/10.1007/978-3-642-03177-9
  21. Caillard D., Martin J.L. Thermally Activated Mechanisms in Crystal Plastisity. Amsterdam etc: Pergamon, 2003. 433 p.
  22. Петухов Б.В. Динамика дислокаций в кристаллическом рельефе. Дислокационные кинки и пластичность кристаллических материалов. Saarbrücken: Lambert Academic Publishing, 2016. 385 p.
  23. Koizumi H., Kirchner H.O.K., Suzuki T. // Philos. Mag. A. 1994. V. 69. P. 895.
  24. Ngan A.H.W. // Philos. Mag. A. 1999. V. 79:7. P. 1687. https://www.doi.org/10.1080/01418619908210387
  25. Mori H. // Mater. Trans. 2014. V. 55. № 10. P. 1531.
  26. Xиpт Дж., Лoтe И. Teopия диcлoкaций. M.: Aтoмиздaт, 1972. 598 c.
  27. Katzarov I.H., Drenchev L.B. // Crystals. 2022. № 12. P. 518. https://doi.org/10.3390/cryst12040518
  28. Петухов Б.В. //Физ. мет. и металловед. 1983. Т. 56. № 6. С. 1177.
  29. Wen M., Fukuyama S., Yokogawa K. // Acta Mater. 2003. V. 51. P. 1767.
  30. Wang Y., Wang X., Li Q., Xu B., & Liu W. // Journal of Materials Science. 2019. V. 54. № 15. P. 10728. https://doi.org/10.1007/s10853-019-03564-y
  31. Петухов Б.В. // Поверхность. Рентеген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2022. Т. 16. № 1. С. 107. https://doi.org/10.31857/S1028096022010149
  32. Katzarov I.H., Drenchev L.B., Pashov D.L., Zarrouk T.N.A.T., Al-lahham O., Paxton A.T. // Phys. Rev. Mat. 2022. V. 6. P. 063603. https://doi.org/10.1103/PhyRevMaterials.6.063603
  33. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. Москва: Физматлит, 2004. 496 с.
  34. Лифшиц И.М., Гредескул С.А., Пастур Л.А. Введение в теорию неупорядоченныз систем. М.: Наука, 1982. 360 с
  35. Петухов Б.В. // ЖЭТФ. 2010. Т. 137. № 1. С. 48.
  36. Maresca F., Curtin W.A. // Acta Mater. 2020. V. 162. P. 144 https://doi.org/10.1016/j.actamat.2019.10.007
  37. Suzuki H. / Dislocations in solids, V. 4. Ed. Nabarro F.R.N. North Holland, Amsterdam, 1980. P. 191.
  38. Antillon E., Woodward. C., Rao S.I., Akdim B. // Acta Mater. 2021. V. 215. P. 117012.
  39. Петухов Б.В. // ФТТ. 1988. Т. 30. № 10. С. 2893.
  40. Foss S., Korshunov D., Zachary S. An introduction to Heavy-Tailed and Subexponential Distributions / N.Y.: Springer New York, 2011. 123 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4419-9473-8
  41. Iunin Yu.L., Nikitenko V.I., Orlov V.I., Petukhov B.V. // Phys. Rev. Lett. 1997. V. 78. № 16. P. 3137. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.78.3137
  42. Bouchaud J.-P., Georges A. // Phys. Rep. 1990. V. 195. P. 127. https://doi.org/10.1016/0370-1573(90)90099-N
  43. Учайкин В.В. // УФН. 2003. Т. 173. № 8. С. 847.
  44. Петухов Б.В. // ФТТ. 1993. Т. 35. № 5. С. 1121.
  45. Петухов Б.В. // ФТТ. 2022. Т. 64. № 12. С. 1972.
  46. Ghafarollahi A., Curtin W. // Acta Mater. 2021. V. 215. № 6. P. 117078. https;//doi.org/j.actamat.2921.117o78
  47. Caillard D. // Acta Mater. 2011. V. 59. P. 4974. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2011.04.048
  48. Caillard D. // Acta Mater. 2016. V. 112. P. 273. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.04.018

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (54KB)
Метаданные
3.

Скачать (90KB)
Метаданные
4.

Скачать (86KB)
Метаданные
5.

Скачать (52KB)
Метаданные

© Б.В. Петухов, 2023