К развитию синергетических представлений в механике динамической сверхпластичности

Д.А. Китаева, Я.И. Рудаев (Бишкек)

Динамическая сверхпластичность связана со структурными изменениями различной природы. В частности, в промышленных алюминиевых сплавах эффект имеет место в условиях необратимого размытого структурного фазового перехода – динамической рекристаллизации. При этом исходная литая или деформированная структура становится равноосной ультрамелкозернистой. По существу сверхпластичность можно рассматривать как особое состояние материала в меняющихся термических и кинематических условиях.

При формулировке определяющих соотношений материал отождествляется с градиентной динамической системой, в которой смена стационарных состояний может быть проанализирована с привлечением теории катастроф. Модель, пригодная для описания сверхпластичности и пограничных областей высокотемпературной ползучести и термопластичности, включает уравнение состояния в форме минимума потенциала катастрофы сборки, а для эволюции управляющего параметра и внутренних параметров состояния предложены соответствующие кинетические уравнения.

Оценка модели с точки зрения представляющих реальный интерес физических величин осуществлена исследованием поведения термодинамических функций отклика – удельной теплоемкости и энтропии.

Показано, что функция удельной теплоемкости является непрерывной как по температурам, так и по скоростям деформации, а в режимах сверхпластичности носит пикообразный характер. С привлечением уравнения Фоккера-Планка описана суперпозиция процессов свойственного сверхпластичности механизма зернограничного проскальзывания и других форм массопереноса. Последнее подтверждает связь сверхпластичности с термодинамикой развитых фазовых переходов. Установлено, что в режимах сверхпластичности функция энтропии минимизируется. Это позволяет рассматривать процесс деформации с позиций самоорганизации диссипативных структур возрастающей сложности в неравновесных открытых системах, стремящихся в условиях, далеких от термодинамического равновесия, к минимуму энтропии. Полученным данным отвечает формирование в оптимальных термических и кинематических диапазонах равноосной ультрамелкозернистой структуры.