Внутреннее трение, обусловленное миграцией межкристаллитной границы в металле
В.Г. Кульков, В.В. Кулькова
филиал ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «Московский Энергетический Институт» в городе Волжском
DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.159
Оригинальная статья
Аннотация: Рассматривается модель внутреннего трения на мигрирующей межкристаллитной границе. Под действием переменного внешнего напряжения, ориентированного нормально к границе, происходит
сжатие и растяжение сопрягающихся кристаллитов. Вследствие их анизотропии и взаимного разворота модули Юнга в направлении действия напряжения различны. Объемная плотность
упругой энергии в кристаллитах различна. Это приводит к возникновению эффективной движущей силы миграции границы. В качестве модели выбран квадратный сегмент границы, закрепленный по периметру тройными стыками зерен. Противодействующим является напряжение Лапласа со стороны искривленной границы. Дифференциальное уравнение связи смещения границы с полным
напряжением решается методом Фурье. На основе этого решения рассчитывается внутреннее трение. Спектр времен релаксации состоит из серии линий. Каждая из них соответствует пику Дебая. Главный пик имеет значительную величину, на него накладываются более мелкие пики. Результирующий максимум внутреннего трения уширяется по сравнению с пиком Дебая.
Ключевые слова: движущая сила, миграция межкристаллитной границы, пик внутреннего трения, время релаксации
- Кульков Виктор Геннадьевич – д.ф.-м.н., профессор, филиал ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «Московский Энергетический Институт» в городе Волжском
- Кулькова Валентина Викторовна – к.ф.-м.н., доцент, филиал ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «Московский Энергетический Институт» в городе Волжском
Ссылка на статью:
Кульков, В.Г. Внутреннее трение, обусловленное миграцией межкристаллитной границы в металле / В.Г. Кульков, В.В. Кулькова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2022. — Вып. 14. — С. 159-167. DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.159.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Новик, А. Релаксационные явления в кристаллах / А. Новик, Б. Берри. – М.: Атомиздат, 1975. – 472 с.
2. Blanter, M.S. Internal friction in metallic materials / M.S. Blanter, I.S. Golovin, H. Neuhäuser, H.-R. Sinning. – Heidelberg: Springer Berlin, 2007. – 542 p. DOI: 10.1007/978-3-540-68758-0.
3. Гриднев, С.А. О вакансионной природе высокотемпературного фона внутреннего трения в твердых телах / С.А. Гриднев, Ю.Е. Калинин // Журнал технической физики. – 2022. – Т. 92. – Вып. 2. – С. 196-202. DOI: 10.21883/JTF.2022.02.52013.146-21.
4. Мулюков, Р.Р. Сверхпластичность ультрамелкозернистых сплавов: Эксперимент, теория, технологии / Р.Р. Мулюков, Р.М. Имаев, А.А. Назаров и др. – М.: Наука, 2014. – 284 с.
5. Гусев, А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии / А.И. Гусев. – М.: Физматлит, 2005. – 416 с.
6. Kê, T.S. Experimental evidence of the viscous behavior of grain boundaries in metals / T.S. Kê // Physical Review. – 1947. – V. 71. – I. 8. – P. 533-546. DOI: 10.1103/PhysRev.71.533.
7. Ханнанов, Ш.Х. Стесненное зернограничное проскальзывание и неупругость поликристаллов / Ш.Х. Ханнанов, С.П. Никаноров // Журнал технической физики. – 2006. – Т. 76. – Вып. 1. – С. 54-59.
8. Кульков, В.Г. Диффузионная модель внутреннего трения в нанокристаллическом материале // Журнал технической физики. – 2007. – Т. 77. – № 3. – С. 43-48.
9. Кульков, В.Г. Внутреннее трение на границах зерен, содержащих протяженные поры / В.Г. Кульков, А.А. Сыщиков // Письма в журнал технической физики. – 2019. – Т. 45. – Вып. 3. – С. 23-25. DOI: 10.21883/PJTF.2019.03.47267.17580.
10. Кульков, В.Г. Вклад зернограничных пор в высокотемпературный фон внутреннего трения в металлах с ультрамелким зерном / В.Г. Кульков // Известия РАН. Серия физическая. – 2020. – Т. 84. – № 9. – С. 1232-1235. DOI: 10.31857/S0367676520090227.
11. Gottstein, G. Grain boundary migration in metals: thermodynamics, kinetics, applications / G. Gottstein, L.S. Shvindlerman. – Boca Raton, FL: CRC Press, 2010. – 674 p. DOI: 10.1201/9781420054361.
12. Чувильдеев, В.Н. Неравновесные границы зерен в металлах. Теория и приложения / В.Н. Чувильдеев. – М.: Физматлит, 2004. – 304 с.
13. Орлов, А.Н. Границы зерен в металлах / А.Н. Орлов, В.Н. Перевезенцев, В.В. Рыбин. – М.: Металлургия, 1980. – 154 с.
14. Kul’kov, V.G. Migration of an incommensurate high-angle grain boundary / V.G. Kul’kov, A.S. Polyakov // Russian Metallurgy (Metally). – 2012. – V. 4. – P. 263-268. DOI: 10.1134/S0036029512040064.
15. Günster, C. Migration of grain boundaries in Zn / C. Günster, D.A. Molotov, G. Gottstein // Acta Materialia. – 2013. – V. 61. – I. 7. – P. 2363-2375. DOI: 10.1016/j.actamat.2013.01.007.
16. Illgen, G. Thermal stability of SPD-processed aluminum alloys – Internal friction as an indication for recovery, recrystallization and abnormal grain growth / G. Illgen, B. Bohne, M.F.-X. Wagner, Ph. Frint // Journal of Materials Research and Technology. – 2022. – V. 17. – P. 1752-1759. DOI: 10.1016/j.jmrt.2022.01.149.
17. Кульков, В.Г. Внутреннее трение на границах зерен с нелинейной вязкостью / В.Г. Кульков // Металлы. – 2005. – № 4. – С. 69-73.
18. Головин, И.С. Зернограничная релаксация в меди до и после равноканального углового прессования и рекристаллизации / И.С. Головин // Физика металлов и металловедение. – 2010. – Т. 110. – № 4. – С. 424-432.
19. Кульков, В.Г. Межзеренное скольжение по границе с уступами / В.Г. Кульков // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. – 2005. – № 8. – С. 84-87.