УДК 539.3

 

В настоящий момент актуальной проблемой является задача моделирования эволюции структуры поликристаллов на различных масштабных уровнях, которая определяет макросвойства материала. При термомеханической обработке поликристаллических материалов происходит значительное изменение как дефектной, так и зеренной (субзеренной) структуры. На последнюю существенным образом влияет процесс рекристаллизации, в результате которого происходит образование малодефектных зародышей рекристаллизации и их последующий рост за счет поглощения более дефектных соседних зерен. Целью представляемой работы являлась разработка математической модели для описания поведения поликристаллических материалов при пластическом деформировании и последующем нагреве до температур рекристаллизации, основной задачей - описание эволюции зеренной структуры поликристаллов в этом процессе. Рассматривается механизм рекристаллизация, основанный на перемещении исходных участков границ зерен. В результате предварительной холодной пластической деформации в соседних зернах на дефектах (в первую очередь дислокациях) накапливается энергия, разница этой энергии в соседних зернах является основной движущей силой миграции межзеренной границы. При росте рекристаллизованного зерна происходит увеличение протяженности новой большеугловой границы, затраты на образование которой не должны превышать уменьшения запасенной энергии за счет устранения дефектов. В рассматриваемом механизме деформирования субзерна, расположенные вблизи межзеренной границы, являются зародышами рекристаллизации. Они начинают мигрировать вглубь более дефектного зерна при выполнении критерия рекристаллизации Бейли-Хирша. В работе рассматриваются поликристаллические материалы с низкой энергией дефекта упаковки, для которых влияние нагрева на субзеренную структуру несущественно. Для расчета запасенной энергии в зернах и субзернах используется двухуровневая статистическая модель, в рамках которой рассмотрение ведется на уровне отдельных зерен и субзерен. Полагается, что пластическая деформация осуществляется скольжением краевых дислокаций. Предлагается способ выделения плоских участков (фасеток) границ новых (рекристаллизованных) зерен, основанный на минимизации межзеренной энергии в окрестности новой границы. Данный подход позволяет описать ряд наблюдаемых экспериментальных эффектов рекристаллизации - вытянутость рекристаллизованных зерен в первоначальном направлении рекристаллизации и появление фасеток границ, обеспечивающих подвижность границы.

Ключевые слова: двухуровневая модель, физические теории пластичности, статическая рекристаллизация, миграция межзеренных границ, зеренная структура

DOI 10.24411/1683-805X-2018-12003

 

П.В. Трусов, Н.С. Кондратьев  Двухуровневая упруговязкопластическая модель: применение к анализу эволюции зеренной структуры при статической рекристаллизации // Физ. мезомех. - 2018. - Т. 21. - № 2. - С. 21-32