Механизм формирования контакта между сдавливаемыми кристаллическими телами

Механизм формирования контакта между сдавливаемыми кристаллическими телами

Предложен и экспериментально апробирован механизм заключительной стадии формирования контакта при высокой температуре после образования в плоскости контакта замкнутых пор. Этот механизм состоит в том, что поры, залечиваясь дислокационно-диффузионным механизмом, образуют скопления призматических дисл...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Вопросы атомной науки и техники
Дата:2013
Автори: Бойко, Ю.И., Волосюк, М.А., Кононенко, В.Г.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2013
Теми:
Физика радиационных и ионно-плазменных технологий
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111556
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Механизм формирования контакта между сдавливаемыми кристаллическими телами / Ю.И. Бойко, М.А. Волосюк, В.Г. Кононенко // Вопросы атомной науки и техники. — 2013. — № 5. — С. 163-167. — Бібліогр.: 16 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-111556
record_format dspace
spelling Бойко, Ю.И.
Волосюк, М.А.
Кононенко, В.Г.
2017-01-10T18:01:29Z
2017-01-10T18:01:29Z
2013
Механизм формирования контакта между сдавливаемыми кристаллическими телами / Ю.И. Бойко, М.А. Волосюк, В.Г. Кононенко // Вопросы атомной науки и техники. — 2013. — № 5. — С. 163-167. — Бібліогр.: 16 назв. — рос.
1562-6016
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111556
538.94:539.214
Предложен и экспериментально апробирован механизм заключительной стадии формирования контакта при высокой температуре после образования в плоскости контакта замкнутых пор. Этот механизм состоит в том, что поры, залечиваясь дислокационно-диффузионным механизмом, образуют скопления призматических дислокационных петель вакансионного типа, которые чередуются со скоплениями ранее образовавшихся призматических петель внедрения. Между вакансионными и внедренными петлями устанавливается диффузионное взаимодействие, приводящее к рекомбинации дефектов разного знака, завершению формирования контакта, залечиванию пор, уменьшению напряжений и плотности дислокаций в контактной области.
Запропонований і експериментально апробований механізм завершальної стадії формування контакту при високій температурі після утворення в площині контакту замкнутих пор. Цей механізм полягає в тому, що пори, заліковуючись дислокаційно-дифузійним механізмом, утворюють скупчення призматичних дислокаційних петель вакансійного типу, які перемежовуються зі скупченнями призматичних петель впровадження, що раніше утворилися. Між вакансійними і упровадженими петлями встановлюється дифузійна взаємодія, що приводить до рекомбінації дефектів різного знаку, завершення формування контакту, заліковування пор, зменшення напружень і густини дислокацій в контактній області.
The mechanism was proposed and experimentally approved for the final stage of the high temperature contact formation after generation of closed pores in the contact plane. The mechanism is that the pores being healed by the dislocation-diffusion mechanism form assemblages of vacancy type prismatic dislocation loops which alternate with clusters of previously formed interstitial prismatic loops. Between the vacancy-type loops and interstitial ones the diffusion interaction is established resulting in recombination of defects with different signs, the contact formation, pore healing, and decreasing stress and dislocation density in the contact area.
ru
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
Вопросы атомной науки и техники
Физика радиационных и ионно-плазменных технологий
Механизм формирования контакта между сдавливаемыми кристаллическими телами
Механізм формування контакту між здавлюваними кристалічними тілами
Mechanism of contact formation between squeezed crystalline solids
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Механизм формирования контакта между сдавливаемыми кристаллическими телами
spellingShingle Механизм формирования контакта между сдавливаемыми кристаллическими телами
Бойко, Ю.И.
Волосюк, М.А.
Кононенко, В.Г.
Физика радиационных и ионно-плазменных технологий
title_short Механизм формирования контакта между сдавливаемыми кристаллическими телами
title_full Механизм формирования контакта между сдавливаемыми кристаллическими телами
title_fullStr Механизм формирования контакта между сдавливаемыми кристаллическими телами
title_full_unstemmed Механизм формирования контакта между сдавливаемыми кристаллическими телами
title_sort механизм формирования контакта между сдавливаемыми кристаллическими телами
author Бойко, Ю.И.
Волосюк, М.А.
Кононенко, В.Г.
author_facet Бойко, Ю.И.
Волосюк, М.А.
Кононенко, В.Г.
topic Физика радиационных и ионно-плазменных технологий
topic_facet Физика радиационных и ионно-плазменных технологий
publishDate 2013
language Russian
container_title Вопросы атомной науки и техники
publisher Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
format Article
title_alt Механізм формування контакту між здавлюваними кристалічними тілами
Mechanism of contact formation between squeezed crystalline solids
description Предложен и экспериментально апробирован механизм заключительной стадии формирования контакта при высокой температуре после образования в плоскости контакта замкнутых пор. Этот механизм состоит в том, что поры, залечиваясь дислокационно-диффузионным механизмом, образуют скопления призматических дислокационных петель вакансионного типа, которые чередуются со скоплениями ранее образовавшихся призматических петель внедрения. Между вакансионными и внедренными петлями устанавливается диффузионное взаимодействие, приводящее к рекомбинации дефектов разного знака, завершению формирования контакта, залечиванию пор, уменьшению напряжений и плотности дислокаций в контактной области. Запропонований і експериментально апробований механізм завершальної стадії формування контакту при високій температурі після утворення в площині контакту замкнутих пор. Цей механізм полягає в тому, що пори, заліковуючись дислокаційно-дифузійним механізмом, утворюють скупчення призматичних дислокаційних петель вакансійного типу, які перемежовуються зі скупченнями призматичних петель впровадження, що раніше утворилися. Між вакансійними і упровадженими петлями встановлюється дифузійна взаємодія, що приводить до рекомбінації дефектів різного знаку, завершення формування контакту, заліковування пор, зменшення напружень і густини дислокацій в контактній області. The mechanism was proposed and experimentally approved for the final stage of the high temperature contact formation after generation of closed pores in the contact plane. The mechanism is that the pores being healed by the dislocation-diffusion mechanism form assemblages of vacancy type prismatic dislocation loops which alternate with clusters of previously formed interstitial prismatic loops. Between the vacancy-type loops and interstitial ones the diffusion interaction is established resulting in recombination of defects with different signs, the contact formation, pore healing, and decreasing stress and dislocation density in the contact area.
issn 1562-6016
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111556
citation_txt Механизм формирования контакта между сдавливаемыми кристаллическими телами / Ю.И. Бойко, М.А. Волосюк, В.Г. Кононенко // Вопросы атомной науки и техники. — 2013. — № 5. — С. 163-167. — Бібліогр.: 16 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT boikoûi mehanizmformirovaniâkontaktameždusdavlivaemymikristalličeskimitelami
AT volosûkma mehanizmformirovaniâkontaktameždusdavlivaemymikristalličeskimitelami
AT kononenkovg mehanizmformirovaniâkontaktameždusdavlivaemymikristalličeskimitelami
AT boikoûi mehanízmformuvannâkontaktumížzdavlûvanimikristalíčnimitílami
AT volosûkma mehanízmformuvannâkontaktumížzdavlûvanimikristalíčnimitílami
AT kononenkovg mehanízmformuvannâkontaktumížzdavlûvanimikristalíčnimitílami
AT boikoûi mechanismofcontactformationbetweensqueezedcrystallinesolids
AT volosûkma mechanismofcontactformationbetweensqueezedcrystallinesolids
AT kononenkovg mechanismofcontactformationbetweensqueezedcrystallinesolids
first_indexed 2025-11-24T21:25:44Z
last_indexed 2025-11-24T21:25:44Z
_version_ 1850498006829236224
fulltext ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2013. №5(87) 163 УДК 538.94:539.214 МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ КОНТАКТА МЕЖДУ СДАВЛИВАЕМЫМИ КРИСТАЛЛИЧЕСКИМИ ТЕЛАМИ Ю.И. Бойко, М.А. Волосюк, В.Г. Кононенко Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, Харьков, Украина E-mail: marina_andreevna@inbox.ru Предложен и экспериментально апробирован механизм заключительной стадии формирования контакта при высокой температуре после образования в плоскости контакта замкнутых пор. Этот механизм состоит в том, что поры, залечиваясь дислокационно-диффузионным механизмом, образуют скопления призматиче- ских дислокационных петель вакансионного типа, которые чередуются со скоплениями ранее образовав- шихся призматических петель внедрения. Между вакансионными и внедренными петлями устанавливается диффузионное взаимодействие, приводящее к рекомбинации дефектов разного знака, завершению форми- рования контакта, залечиванию пор, уменьшению напряжений и плотности дислокаций в контактной облас- ти. ВВЕДЕНИЕ Проблема взаимодействия тел в контакте и фор- мирование физического контакта многопланова и актуальна в современных технологиях – спекания порошков, диффузионной сварки под давлением [1], получения наноматериалов [2], а также при взаимо- действии конструкционных элементов в различных технологических устройствах. Процессы, проте- кающие в контакте, многообразны и сложны, они определяются и свойствами соприкасающихся тел, и внешними условиями – температурой, нагрузкой, радиационными воздействиями и др. Скорость про- цесса формирования контакта в обычных условиях определяется температурой и нагрузкой. Радиаци- онное облучение конструкционных материалов (на- пример, в ядерных энергетических установках) ус- коряет деформационные процессы [3–7], вызывая образование неравновесной концентрации точечных дефектов, зарождение пор и эволюцию пористой структуры, радиационное распухание, динамиче- скую рекристаллизацию, эволюцию дислокацион- ной структуры и пр. Все это существенно усложняет протекание процессов в контакте. При формировании контакта тела соприкасаются реальными поверхностями, всегда имеющими ше- роховатости разнообразной геометрии и масштаба. Различные варианты контактов могут быть сведены к предельному случаю – контакт клина (шерохова- тости) и плоскости. Такая модель обычно заклады- вается в основу и расчетов, и модельных экспери- ментов по исследованию формирования контакта. Модель «клин–плоскость» позволяет использовать простую плоскую задачу теории упругости для опи- сания распределения напряжений в плоскости кон- такта, где происходит локальное пластическое де- формирование [8]. В [9] экспериментально было показано, что процесс формирования контакта в результате смятия и внедрения шероховатостей при определенных условиях (высокой температуре, от- сутствии радиационного облучения, одноосной сжимающей нагрузке) на начальной стадии проис- ходит по дислокационно-диффузионному механиз- му, и кинетика его контролируется термофлуктуа- ционным расползанием дислокационного ансамбля. В данной работе на основании анализа измене- ний геометрии контакта при одноосном сжатии кри- сталлических тел предложен и экспериментально апробирован механизм переноса вещества на заклю- чительной стадии процесса, когда в плоскости кон- такта в результате смятия и внедрения шероховато- стей образуется плоская система пор. ЭВОЛЮЦИЯ ГЕОМЕТРИИ КОНТАКТА В ПРОЦЕССЕ ЕГО ФОРМИРОВАНИЯ И МЕХАНИЗМ ПЕРЕНОСА ВЕЩЕСТВА НА ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНОЙ СТАДИИ По мере расширения контакта распределение на- пряжений в контактной области изменяется. На- грузка в начальный момент формирования контакта задается как сила, приложенная на единицу длины острого клина (P, Н/м). После затупления клина и образования контакта шириной W нагрузка в обра- зовавшемся контакте уже будет распределенной ( WP / ) и в дальнейшем, по мере роста контакта, уменьшающейся. При этом эффективность работы источников дислокаций и скорость роста контакта за счет рождения дислокаций и их термоактивиро- ванного движения уменьшаются. Прямые исследо- вания эволюции дислокационных структур [10] при формировании контакта между сдавливаемыми мо- нокристаллами KCl геометрии «клин–плоскость» при температуре mT8,0 показывают, что после фор- мирования квазистационарного дислокационного скопления активность дислокационных источников и плотность дислокаций в контакте постепенно уменьшаются. Активность диффузионных процес- сов при этом остается неизменной. В отличие от использовавшейся нами ранее в расчетах [8, 9] модели контакта в виде системы пло- ских острых клиньев (гребенки), вдавливаемых (сминаемых) в плоское полупространство (рис. 1), в данной работе после достижения относительной ширины контакта 5,0/ 0 ≥= WWS и образования пор рассматривается модель одноосно сжимаемой плоской системы остаточных полостей, образующих двумерный ансамбль (рис. 2). 164 ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2013. №5(87) Рис. 1. Образцы для исследования (2α – угол при вершине клина, h – высота клина; W0 – расстояние между вершинами клиньев; W – ширина контакта) Задача с полостями может быть описана (в пер- вом приближении – если считать полости независи- мыми) с использованием простого решения плоской задачи для одиночной полости в одноосно сжимае- мой широкой полосе [11]. Рис. 2. Схема потоков точечных дефектов на заключительной стадии формирования контакта (○ – вакансии, ● – межузельные атомы): 0/WP=σ – среднее напряжение в контакте; P – нагрузка на единицу длины клина Из анализа указанного решения [11] следует, что распределение сдвиговых напряжений xyσ в декар- товой системе координат XOY с началом координат в центре полости (рис. 2) таково, что в точках на поверхности поры (полярный угол θ для которых 00 180,0=θ и 090θ = ± ) 0== yxxy σσ . Для точек с полярным углом 063±≈θ и 0117±≈θ имеем ( ) σσσ 9,0 max ≈≡ xyxy . С увеличением расстояния от центра полости x эти напряжения уменьшаются: xyσ пропорционально x/1 (как и в клине). Знаки «+» и «-» относятся к напряжениям справа и слева от поры. При указанном распределении напряжений с поверхности поры под нагрузкой могут эмитиро- ваться сдвиговые дислокационные петли [12–14] разного знака по разные стороны от центра полости (см. рис. 2), краевые компоненты которых в сумме эквивалентны призматическим петлям вакансионно- го типа. Физическая сущность предлагаемого механизма заключительной стадии формирования контакта состоит в следующем. Вокруг поры при залечива- нии дислокационно-диффузионным механизмом создаются скопления вакансионных петель (см. рис. 2). Вакансионные петли и полость претерпева- ют также диффузионное растворение, обусловлен- ное их кривизной, поддерживая в окрестности поры определенную величину вакансионного пересыще- ния. До образования пор активно действовала сис- тема «клин–плоскость». Каждым клином генериро- вались петли внедрения. После образования пор в кристалле в плоскости контакта возникает чередо- вание областей, заполненных призматическими пет- лями разного знака, т. е. чередуются области с раз- ным знаком дилатации. Между этими областями возникают градиенты химического потенциала, приводящие к встречным потокам точечных дефек- тов: вакансий – от залечивающихся пор и ваканси- онных петель и межузельных атомов – от раство- ряющихся петель внедрения, образовавшихся ранее и образующихся в текущий момент (см. рис. 2). Эти потоки приводят к рекомбинации дефектов разного знака и соответствующих дислокационных петель, росту ширины контакта (S), залечиванию пор, ре- лаксации напряжений в области контакта и умень- шению плотности дислокаций в контактной облас- ти. На рис. 2 встречные потоки дефектов противо- положного знака условно обозначены стрелками. Существенная особенность рассматриваемого механизма состоит в том, что в отличие от механиз- мов, рассмотренных в [8, 9], в ходе протекания ко- торых вещество из области смятия и внедрения ше- роховатостей внедрялось в окружающую матрицу, что сопровождалось ростом напряжений в окру- жающем кристалле и торможением формирования контакта, в описываемом процессе вследствие встречных потоков это внедренное вещество в ко- нечном итоге переносится в оставшиеся полости. При этом расширяется контакт и релаксируют на- пряжения, созданные внедренным веществом. Из приведенного описания предлагаемого меха- низма очевидно, что его кинетика будет определять- ся величиной вакансионного пересыщения, созда- ваемого в решетке залечивающимися порами и ва- кансионными дислокационными петлями или ины- ми источниками, связанными, например, с радиаци- онным облучением. Уравнение растворения петли внедрения, давае- мое теорией [15], имеет вид: ( ) ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ Δ+ − ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + −= VV l l l l CD kTR Dg b RGb b Rbdt dR νπ ω π 14 ln 8ln 2 , (1) где lR – радиус дислокационной петли, G - модуль сдвига, b - вектор Бюргерса, 2...3g ≅ – величина, которая учитывает энергию ядра дислокации, VD , D – коэффициенты диффузии вакансий и ато- мов соответственно при температуре T, ω – атом- ный объем, ν – коэффициент Пуассона, 231,38 10k −= ⋅ Дж/К – постоянная Больцмана, VCΔ – ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2013. №5(87) 165 пересыщение вакансиями вдали от петель внедре- ния. В [9] было установлено, что наблюдаемую кине- тику формирования контакта объяснить как лими- тируемую растворением петель внедрения за счет их кривизны невозможно, что связано, видимо, с высо- кой энергией активации этого процесса. В [9] было установлено, что наблюдаемую кине- тику формирования контакта объяснить как лими- тируемую растворением петель внедрения в резуль- тате их кривизны невозможно, что связано, видимо, с высокой энергией активации этого процесса. В рассматриваемой модели, когда имеется пло- ская система залечивающихся пор, растворение петель внедрения происходит за счет пересыщения решетки вакансиями. Поэтому первым слагаемым в (1) можно пренебречь, оставив в квадратных скоб- ках только второе (осмотическое) слагаемое ( )VV CD Δ , и получить уравнение кинетики роста относительной ширины контакта 0/WWS = , кон- тролируемого растворением петель внедрения. Схе- ма подобного расчета предложена в [8] и использо- вана в [9]. Суть ее состоит в следующем. После при- ложения нагрузки в контакте эмитируются дислока- ционные петли внедрения, уходящие на расстояние, где напряжение от нагрузки равно напряжению Пайерлса pσ , формируя дислокационное скопле- ние. В рассматриваемой модели зарождение дислока- ционных петель считается атермическим (негомо- генным). Как только разность между напряжением в контакте от внешней нагрузки и обратным напряже- нием от дислокационного скопления превысит по- рог Пайерлса pσ , рождается новая дислокационная петля. Поэтому скорость зарождения не фигурирует в расчете. Полагается, что скорость процесса кон- тролируется скоростью растворения дислокацион- ных петель. Число дислокаций в скоплении растет до тех пор, пока обратное напряжение скопления через некоторое время stt не уравновесит напряжение от внешней нагрузки в контакте. Таким образом, дис- локационное скопление приобретает квазистацио- нарное состояние (с некоторым числом дислокаций в скоплении), которому соответствует относитель- ная ширина контакта stS . Скопление дислокаций находится в динамическом равновесии. Когда дис- локации уходят из скопления, диффузионно раство- ряясь в поле вакансионного пересыщения, в контак- те рождаются новые дислокационные петли, что приводит к росту ширины контакта. Таким образом, имеются два потока: поток растворения дислокаци- онных петель внедрения и поток рождения дислока- ционных петель внедрения, приводящий к росту ширины контакта. Приравнивая эти потоки (с уче- том скорости растворения петель внедрения, сле- дующей из (1)), получаем уравнение кинетики роста контакта в дифференциальной форме. После его интегрирования с учетом начального условия (при stt t= stS S= , где stS – величина контакта в момент времени stt , stt – время формирования квазистацио- нарного дислокационного ансамбля) получим кине- тическое уравнение в интегральной форме: ( )stVVst ttCDBSS −Δ=− σ , ( ) ( ) ( ) 24 1 2 1 ln 8 /l B Gb b R b π ν π ν γ − = − − ⋅ ⋅⎡ ⎤⎣ ⎦ , (2) где γ – удельная поверхностная энергия. Уравнение (2) линейно по VCΔ , σ и t . ЭКСПЕРИМЕНТ И ЕГО ОБСУЖДЕНИЕ Эксперименты проводились на образцах, изго- товленных из гальванически очищенной и отож- женной меди. Вид образцов приведен на рис. 1. Раз- меры образцов 20 10 5× × мм. Шероховатости (кли- нья) вырезались на поверхности образца и имели вид в сечении треугольных выступов высотой 55 10h −= ⋅ м, находящихся на расстоянии 4 0 10−=W м друг от друга. Отжиг под нагрузкой производился в вакууме 510− мм рт. ст. при темпе- ратуре 800 ºС ( 0,8 mT ). Ширина образовавшегося одиночного контакта, как и в [8], измерялась профи- лографически и усреднялась не менее чем по 200 измерениям, а также непрерывно в ходе опытов по данным об электросопротивлении контакта. Снима- лись зависимости ( )tS при σ , равных 72, 0 10Ч ; 74, 0 10Ч ; 75, 0 10Ч ; 77, 0 10Ч Н/м2, и ( )σS при фик- сированных значениях времени выдержки под на- грузкой t (10, 20, 30, 40 и 50 мин). На рис. 3, а, б полученные экпериментальные зависимости пред- ставлены в соответствии с уравнением (2) в виде зависимостей ( )( )stS S t− и ( )( )σstSS − (с учетом того, что в наших опытах 5≈stt мин). Учитывая погрешности в определении S , относительная ве- личина которых порядка ( )10...15 %± , видим, что эти зависимости могут быть аппроксимированы прямыми. Это дает возможность, пользуясь соотно- шением (2), оценить величину VV CD Δ . С учетом погрешностей получаем диапазон значений VV CD Δ = 21 2010 ...10− − м2/с. Если учесть, что коэффи- циент самодиффузии в меди при температуре 800 ºС имеет величину примерно 154 10D −= ⋅ м2/с, а равно- весная концентрация вакансий при указанной тем- пературе – 52 10−⋅ , то с учетом соотношения V VD D C= получаем оценку для VCΔ – порядка 10 910 ...10− − . С другой стороны, можно оценить величину ва- кансионного пересыщения RCΔ , которое возникает в системе в связи с залечиванием пор и растворени- ем призматических вакансионных петель, испущен- ных порами. Воспользуемся формулой из [16]: 0 2 C kTR CR ωγ =Δ . (3) Подставляя значения входящих величин для ме- ди ( 0,1Gbγ , 104,15 10G = ⋅ Н/м2, 103,6 10b −= ⋅ м; 294,7 10ω −= ⋅ м3; 5 0 2 10C −= ⋅ – равновесная концен- 166 ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2013. №5(87) трация вакансий; 1073T = К – температура в опыте), получаем (принимая 5103 −⋅≅R м) 9103 −⋅≅Δ RC . а б Рис. 3. Зависимости ( )( )stS S t− при σ , ×107 Н/м2: ■ – 2,0; ▲ – 4,0; ○ – 5,04 □ – 7,0 (а) и ( )( )σstSS − при t, мин: ■ – 10; ▲ – 20; ○ – 30; □ – 40; ● – 50 (б) Сопоставляя оценки VCΔ и RCΔ , видим, что они одного порядка. Это дает основание полагать, что предлагаемая физическая модель дислокационно- диффузионного механизма формирования контакта на заключительной стадии за счет рекомбинации встречных потоков вакансий и междоузлий является реальной. Предлагаемый механизм, по мере форми- рования контакта и образования остаточных пор, становится превалирующим, поскольку в ходе этого процесса происходит не только рост контакта, но и релаксация напряжений между порами в пригра- ничной области и уменьшение плотности дислока- ций в результате рекомбинации дислокационных петель разного знака. Когда размер пор станет много меньше расстоя- ния между порами, то в ансамбле пор будут проис- ходить коалесценция и залечивание, ход которых будет определяться температурой, величиной и ха- рактером нагрузки. ВЫВОДЫ Проведен анализ хода изменения геометрии кон- такта и пространственного распределения механи- ческих напряжений в контактной области при рас- ширении контакта. Показано, что активность дисло- кационно-диффузионного механизма, связанная с термофлуктуационным движением дислокаций, при относительной величине контакта 0/S W W= , более 0,5, постепенно уменьшается. Наряду с этим форми- руется плоский ансамбль остаточных пор. Проана- лизировано поле напряжений вокруг пор и показано, что поры при высокой температуре могут залечи- ваться дислокационно-диффузионным механизмом. Предложена схема действия дислокационно- диффузионного механизма формирования контакта за счет рекомбинации встречных диффузионных потоков точечных дефектов: вакансий от пор и ва- кансионных петель, а межузельных атомов от скоп- лений петель внедрения, образовавшихся ранее. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. А.В. Люшинский. Диффузионная сварка раз- нородных материалов. М.: «Академия», 2006, 208 с. 2. Г.А. Малыгин. Пластичность и прочность микро- и нанокристаллических материалов (обзор) // Физика твердого тела. 2007, т. 49, №6, с. 961-982. 3. В.Н. Воеводин, И.М. Неклюдов. Эволюция структурно-фазового состояния и радиационная стойкость конструкционных материалов. Киев: «Наукова думка», 2006, с. 376. 4. Физика радиационных явлений и радиацион- ное материаловедение / Под ред. А.М. Паршина, И.М. Неклюдова, Н.В. Камышанченко. М.-С. Петер- бург-Белгород, 1998, 378 с. 5. Н.В. Камышанченко, В.В. Красильников, И.М. Неклюдов, А.А. Пархоменко. Кинетика дисло- кационных ансамблей в деформируемых облучен- ных материалах // Физика твердого тела. 1998, №9, с. 1631-1634. 6. В.В. Слезов, А.В. Субботин, О.А. Осмаев. Эволюция микроструктуры в облучаемых материа- лах // Физика твердого тела. 2005, №3, с. 463-467. 7. В.И. Дубинко, А.Н. Довбня, В.А. Кушнир, И.В. Ходак, В.П. Лебедев, В.С. Крыловский, С.В. Лебедев, В.Ф. Клепиков. Деформация поликри- сталлов А1, Сu в условиях дифференциального и непрерывного высокоэнергетического электронного облучения // Материалы 51 Международной конфе- ренции «Актуальные проблемы прочности», 16-20 мая 2011 г. Харьков: ННЦ ХФТИ, 2011, с. 137. 8. В.Г. Кононенко, В.С. Гостомельский, Е.В. Кононенко. Диффузионно-дислокационное формирование контакта между сдавливаемыми ше- роховатыми поверхностями [сварка давлением] // Металлофизика. 1991, № 12, с. 3-12. 9. В.Г. Кононенко, В.С. Гостомельский, Е.В. Кононенко, М.А. Волосюк. Экспериментальные исследования диффузионно-дислокационного меха- низма формирования контакта между сдавливаемы- ми шероховатыми поверхностями // Металлофизи- ка. 1991, №12, с. 13-21. 10. Yu.I. Boyko, M.А. Volosyuk, V.G. Kononenko. Kinetics for dislocation structure formation in contact area of squeezed crystalline solids // Functional Materi- als. 2013, v. 20, p. 44-51. ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2013. №5(87) 167 11. С.П. Тимошенко, Дж. Гудьер. Теория упруго- сти. М.: «Наука», 1975, 576 с. 12. D.H. Warner, W.A. Curtin. Origins and implica- tions of temperature-dependent activation energy barri- ers for dislocation nucleation in face-centered cubic metals // Acta Materialia. 2009, v. 57, p. 4267-4277. 13. M.A. Tschopp, D.L. McDowell. Tension- compression asymmetry in homogeneous dislocation nucleation in single crystal copper // Applied physics letters. 2007, v. 90, p. 121916-121919. 14. T. Zhu, J. Li, K.J. Van Vliet, S. Ogata, S. Yip, S. Suresh. Predictive modeling of nanoindentation- induced homogeneous dislocation nucleation in copper // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 2004, v. 52, p. 691-724. 15. А.М. Косевич, Э.К. Саралидзе, В.В. Слезов. Коалесценция дислокационных петель // ФТТ. 1964, т. 6, №11, с. 3383-3391. 16. П.Г. Черемской, В.В. Слезов, В.И. Бетехтин. Поры в твердом теле. М.: «Энергоатомиздат», 1990, 375 с. Статья поступила в редакцию 10.04.2013 г. МЕХАНІЗМ ФОРМУВАННЯ КОНТАКТУ МІЖ ЗДАВЛЮВАНИМИ КРИСТАЛІЧНИМИ ТІЛАМИ Ю.І. Бойко, М.А. Волосюк, В.Г. Кононенко Запропонований і експериментально апробований механізм завершальної стадії формування контакту при високій температурі після утворення в площині контакту замкнутих пор. Цей механізм полягає в тому, що пори, заліковуючись дислокаційно-дифузійним механізмом, утворюють скупчення призматичних дисло- каційних петель вакансійного типу, які перемежовуються зі скупченнями призматичних петель впроваджен- ня, що раніше утворилися. Між вакансійними і упровадженими петлями встановлюється дифузійна взаємо- дія, що приводить до рекомбінації дефектів різного знаку, завершення формування контакту, заліковування пор, зменшення напружень і густини дислокацій в контактній області. MECHANISM OF CONTACT FORMATION BETWEEN SQUEEZED CRYSTALLINE SOLIDS Yu.I. Boyko, M.A. Volosyuk, V.G. Kononenko The mechanism was proposed and experimentally approved for the final stage of the high temperature contact formation after generation of closed pores in the contact plane. The mechanism is that the pores being healed by the dislocation-diffusion mechanism form assemblages of vacancy type prismatic dislocation loops which alternate with clusters of previously formed interstitial prismatic loops. Between the vacancy-type loops and interstitial ones the diffusion interaction is established resulting in recombination of defects with different signs, the contact formation, pore healing, and decreasing stress and dislocation density in the contact area.

Схожі ресурси