Математическое моделирование эволюции дислокационной структуры и релаксации напряжений при фазовом ab переходе в системе  Pd - Н

А.Б. Волынцев, А.Н. Шилов (Пермь)

Насыщение водородом гидридообразующих металлов, находящихся под нагрузкой, приводит к многократному (на несколько порядков) ускорению эффектов ползучести, релаксации напряжений и обратного механического последействия [1]. Интенсификация всех этих процессов связана с целым комплексом малоисследованных физических явлений. Среди них, прежде всего, называются такие явления, как ориентированные фазовые превращения, пластичность превращения – иначе говоря, размягчение материала в области перемещающейся межфазной границы и фазовый наклеп, обусловленный размерным и структурным несоответствием гидридных включений и матрицы.

В работе методом вычислительного эксперимента подробно исследуется процесс роста зародышей β - фазы, когерентно связанных с матрицей. Рассматривается влияние на процесс релаксации напряжений и эволюцию дислокационной структуры как каждого из перечисленных факторов в отдельности, так и их совместное воздействие.

Используется модель континуального распределения дислокаций с циклическими граничными условиями. Учитывается дальнодействующее упругое взаимодействие дислокаций. Анализируется режим испытаний на релаксацию напряжений (ε = const) при непрерывной закачке водорода. Предполагается, что зародыши новой фазы имеют эллипсоидальную форму и определенным образом ориентированы относительно направления внешней нагрузки. Для расчета микронапряжений, создаваемых включениями β - фазы, используется модель псевдодислокаций, предложенная А.Б. Волынцевым [2]. Учет пластичности превращения осуществляется моделированием на границе раздела зародыш-матрица условий, облегчающих пластическое течение.

Показано, что на процесс релаксации внешнего напряжения основное, контролирующее влияние оказывает фазовый наклеп. В ходе роста зародышей возникают мощные внутренние микронапряжения, которые в сочетании с внешним напряжением приводят к интенсивной подвижке дислокаций. Однако ориентированность зародышей и пластичность превращения оказывают существенное влияние как на величину, так и на кинетику процесса релаксации.

 

1. Спивак Л.В., Скрябина Н.Е., Кац М.Я. Водород и механическое последействие в металлах и сплавах. Пермь, 1993. 343 с.

2. Волынцев А.Б. Наследственная механика дислокационных ансамблей. Компьютерные модели и эксперимент. Иркутск, 1990. 288 с.