ИСТИНА

Цель диссертационной работы состоит в теоретическом исследовании движения уединенной краевой дислокации и малоугловой ГЗ наклона как совокупности краевых дислокаций в чистых ГЦК металлах (алюминий, медь и никель) и в алюминиево-медных сплавах (твердый раствор меди в алюминиевой матрице и сплав с наноразмерными медными кластерами), а также в разработке соответствующих теоретических моделей. Методы исследования. Для разработки теоретической модели движения ГЗ и уединенной дислокации использовался аппарат механики сплошной среды, где сдвиговое напряжение, действующее на каждую зернограничную дислокацию, определяется с учетом локального распределения напряжений в кристалле. В случае ГЗ, также учтены силы междислокационного взаимодействия. Численный эксперимент в диссертационной работе реализован с помощью метода классической МД в программном пакете LAMMPS. Начальные атомные структуры создавались в программе ATOMSK. Визуализация атомных структур, анализ кристаллической решетки и поиск дефектов проводился в программном пакете OVITO, в частности, поиск дислокаций производился с помощью алгоритма DXA. Для подбора параметров теоретической модели в соответствии с данными МД моделирования применен алгоритм Байеса. Теоретическая модель движения краевой дислокации в алюминии с наноразмерными кластерами меди основана на рассмотрении движения дислокаций и её взаимодействия с препятствиями в рамках механики сплошной среды и параметризована на данных МД Результаты и положения, выносимые на защиту: 1. Теоретическая модель движения малоугловых ГЗ наклона как совокупности краевых дислокаций с учетом локального распределения напряжений в кристалле и междислокационных взаимодействий. Учет этих факторов позволяет описать стадии движения ГЗ, связанные с изменением профиля локальных напряжений, а так же изменение формы ГЗ в ходе еёдвижения, связанное с междислокационным взаимодействием. Упрощенная теоретическая модель движения ГЗ (без учета междислокационных сил и решения уравнения движения только относительно среднего положения ГЗ) в случае чистых ГЦК металлов дает приемлемые результаты в сравнении с численным МД экспериментом. 2. Существование стадии быстрого движения ГЗ, соответствующей ситуации, когда зона пластически отрелаксированных напряжений в окрестности дислокации больше не увеличивается. При этом релаксация средних напряжений не снижает скорость ГЗ, что позволяет зернограничным дислокациям быстро проходить большие расстояния в кристалле. Эта стадия особенно четко проявляется для субмикрокристаллических и микрокристаллических зерен. 3. Атомы твердого раствора повышают напряжения, необходимые для движения дислокации примерно в 8.5 раз для случая 0.5 % концентрации растворенных атомов. Преодоление зон высокой концентрации растворенных атомов осуществляется за счет перерезания или ползучести. Движение малоугловой ГЗ наклона в твердом растворе можно описать, используя теоретическую модель движения ГЗ для чистого алюминия, с повышением предела текучести и модуля сдвига по сравнению с чистым алюминием. 4. Теоретическая модель движения дислокации в алюминии с наноразмерными кластерами меди, которая учитывает как возможность перерезания, так и обхода нанокластера с образованием петли Орована. Параметры теоретической модели идентифицируются методом Байеса на данных численного МД эксперимента. Теоретическая модель и МД моделирование показывают, что дислокация при взаимодействии перерезает кластеры до 1.2 нм включительно или обходит путем образования петли Орована кластеры больших размеров. 5. Теоретическая модель движения дислокации в алюминии с наноразмерным кластером меди, обобщается в схеме двухмерной дискретной дислокационной динамики для перехода на мезомасштабный уровень. Полученные результаты показывают хорошее соответствие с экспериментальными данными по сдвиговым напряжениям (порядка 220 МПа) для сплава AA2024, упрочненного кластерами нанометрового размера, сформированными в результате циклического нагружения.