Архив номеров

Для архивных номеров (2007 г. и ранее) полные тексты статей доступны для свободного просмотра и скачивания.

Статей в базе данных сайта:		12854
На русском (Изв. РАН. МТТ):		8044
На английском (Mech. Solids):		4810

<< Предыдущая статья | Год 2014. Номер 6 | Следующая статья >>

Зарецкий Е.Б. Высокотемпературные фазовые превращения. Свойства фаз и их равновесие в условиях ударно-волнового нагружения // Изв. РАН. МТТ. 2014. № 6. С. 27-40.

Год

2014

Том

Номер

Страницы

27-40

Название
статьи

Высокотемпературные фазовые превращения. Свойства фаз и их равновесие в условиях ударно-волнового нагружения

Автор(ы)

Зарецкий Е.Б. (Израиль, zheka@bgu.ac.il)

Коды статьи

УДК 539.4

Аннотация

Введение температуры в качестве параметра в ударно-волновой эксперимент существенно расширяет круг явлений доступных исследователю. Влияние температуры на упруго-пластические процессы, сопровождающие высокоскоростную деформацию и на фазовые переходы, протекающие в ударных волнах, нетривиально и далеко от полного понимания. Созданная к настоящему времени методика эксперимента с лазерной допплеровской диагностикой образцов нагретых до 1400 К уже успешно использована для изучения влияния температуры на ударно-волновое поведение и на "динамические" фазовые диаграммы как чистых металлических элементов (U, Ti, Fe, Co, Ag, Аl, Cu) так и ионных и ковалентных соединений (КСl, KBr, Аl₂O₃). Эти исследования показали, что типичным поведением, впервые обнаруженным Канелем и его группой для чистых ГЦК (Al, Ag, Co, Cu) и для некоторых других (Sn, U) металлов и для ионных кристаллов при ударно-волновом нагружении является рост их сдвиговой прочности с температурой. В то же время в чистых металлах с ОЦК решеткой подобного "термического упрочнения" обнаружено не было. Резкие аномалии прочности (и сдвиговой, и откольной) наблюдались в непосредственной близости от различных, полиморфных, магнитных, связанных с плавлением, фазовых превращений. Эти исследования показали, что при приближении к фазовой границе (т.е. к линии фазовых переходов первого или второго рода) сдвиговая прочность чистого металла возрастает на 50-100%. В тоже время наличие ничтожного (~0.5%) количества примеси может приводить к пятикратному падению прочности, как это имеет место быть с никелем технической чистоты в окрестности его точки Кюри. Та же экспериментальная методика, будучи использована для исследования релаксации сдвиговых напряжений в ударно нагруженном образце, может быть чрезвычайно полезна для понимания механизмов отвечающих за эти аномалии.

Ключевые слова

фазовые переходы, сдвиговая прочность, температура

Список
литературы

1.	Rohde R.W. Dynamic yield behavior of shock-loaded iron from 76 to 573 К // Acta Metallurgica. 1969. V. 17. № 3. P. 353-363.
2.	Rohde R.W. Temperature dependence of the shock-induced reversal of martensite to austenite in an iron-nickel-carbon alloy // Acta Metallurgica. 1970. V. 18. № 8. P. 903-913.
3.	Barker L.M., Hollenbach R.E. Laser interferometer for measuring high velocities of any reflecting surface // J. Appl. Phys. 1972. V. 43. P. 4669-4675.
4.	Asay J.R. Shock-induced melting in bismuth // J. Appl. Phys. 1974. V. 45. P. 4441-4452.
5.	Hereil P.L. Elastic-plastic behaviour of iron at high strain rates and elevated temperatures // J. de Phys., Colloque. 1988. V. 49. № 9. C3, C3-77-C3-83.
6.	Nahme H., Hiltl M. Dynamic properties and microstructural behavior of shock-loaded Armco iron at high temperatures // Metallurgical and Materials Application of Shock-Wave and High-Strain-Rate Phenomena / Ed. L.E. Murr et al., Amsterdam etc.: Elsivier, 1995. P. 731-738.
7.	Duffy T.S., Ahrens T.J. Free surface velocity profiles in molybdenum shock compressed at 1400°C // High-Pressure Science and Technology. 1993 / Ed. S.C. Schmidt et al., NY: AIP, 1994. P. 1079-1082.
8.	Kanel G.I., Razorenov S.V., Bogatch A., Utkin A.V., Fortov V.E., Grady D.E. Spall fracture properties of aluminum and magnesium at high temperatures // J. Appl. Phys. 1996. V. 79. № 11. P. 8310-8317.
9.	Utkin A.V., Kanel G.I., Razorenov S.V., Bogach A.A., Grady D.E. Elastic moduli and dynamic yield strength of metals near the melting temperature // Shock Compression of Condensed Matter 1997 / Eds. S.C. Schmidt et al., ATP Proc. 1998. № 429. P. 443-446.
10.	Bogach A.A., Kanel G.I., Razorenov S.V., Utkin A.V., Protasova S.G., Sursaeva V.G. Resistance of zinc crystals to shock deformation and fracture at elevated temperatures // Phys. Solid State. 1998. V. 40. № 10. P. 1676-1680.
11.	Krüger E., Meyer L.W., Razorenov S.V., Kanel G.I. Investigation of dynamic flow and strength properties of Ti-6-22-22S at normal and elevated temperatures // Int. J. Impact Eng. 2003. V. 28. P. 877-890.
12.	Kanel G.I., Razorenov S.V., Fortov V.E. Shock-wave compression and tension of solids at elevated temperatures: superheated crystal states, pre-melting, and anomalous growth of the yield strength // J. Phys.: Condens. Matter. 2004. V. 16. № 14. P. 1007-1016.
13.	Zaretsky E., Herrmann В., Shvarts D. Dynamic response of high temperature uranium phases // Shock Compression of Condensed Matter 2005 / Eds. M.D. Furnish et al., AIP Proc. 2006. № 845. P. 292-295.
14.	Zaretsky E.B., Kanel G.I., Razorenov S.V., Baumung К. Impact strength properties of nickel-based refractory superalloys at normal and elevated temperatures // Int. J. Impact Eng. 2005. V. 31. № 1. P. 41-54.
15.	Zaretsky E.B. Dynamic response of titanium from ambient temperature to 1000°C // J. Appl. Phys. 2008. V. 104. P. 123505.
16.	Ogi H., Kai S., Ledbetter H., Tarumi R., Hirao M., Takashima К. Titanium's high-temperature elastic constants through the hcp-bcc phase transformation // Acta Mater. 2004. V. 52. P. 2075-2080.
17.	Zaretsky E.B. Shock response of iron between 143 and 1275 К // J. Appl. Phys. 2009. V. 106. P. 023510.
18.	Zaretsky E.B. Impact response of cobalt over the 300-1400 К temperature range // J. Appl. Phys. 2010. V. 108. P. 083525.
19.	Rémy E., Pineau A. Temperature dependence of stacking fault energy in close-packed metals and alloys // Materials Science and Eng. 1978. V. 36. № 1. P. 47-63.
20.	Mabire C., Hereil P.L. Shock induced polymorphic transition and melting of tin // Shock Compression of Condensed Matter 1999 / Eds. M.D. Furnish et al, AIP Proc. 2000. № 505. P. 93-96.
21.	Anderson W.W., Cverna F., Hixsonl R.S., Vorthman J., Wilke M.D., Gray III G.T., Brown K.L. Phase transition and spall behavior in β-tin // Shock Compression of Condensed Matter 1999 / Eds. M.D. Furnish et al, AIP Proc. 200. № 505. P. 443-446.
22.	de Rességuier Т., Signor I., Dragon A., Severin P., Boustie M. Spallation in laser shock-loaded tin below and just above melting on release // J. Appl. Phys. 2007. V. 102. P. 073535.
23.	de Rességuier Т., Signor I., Dragon A., Boustie M., Roy G. Llorca F. Experimental investigation of liquid spall in laser shock-loaded tin // J. Appl. Phys. 2007. V. 101. P. 031506.
24.	Davis J.-P., Hayes D.B. Measurement of the dynamic β−γ phase boundary in tin // Shock Compression of Condensed Matter / Eds. M. Elerttt al., AIP Proc. 2007. № 955. P. 159-162.
25.	Zaretsky E.B., Kanel G.I. Dynamic response of Sn over the temperature range 115-503 К // DYMAT 2009. EDP Sciences. 2009. P. 27-33.
26.	Thijssen F.M.G. Effect of Strain on Microstructural Evolution during Dynamic Recrystallization: Experiments on Tin, Dr. Sc. Thes., Utrecht University, Netherland, 2004. 82 p.
27.	Zaretsky E.B., Kanel G.I. Plastic flow in shock-loaded silver at strain rates from 10⁴ s^−l to 10⁷ s⁻¹ and temperatures from 296 К to 1233 K // J. Appl. Phys. 2011. V. 110. P. 073502.
28.	Zaretsky E.B., Kanel G.I. Effect of temperature, strain, and strain rate on the flow stress of aluminum under shock-wave compression // J. Appl. Phys. 2012. V. 112. P. 073504.
29.	Zaretsky E.B., Kanel G.I. Response of copper to shock-wave loading at temperatures up to the melting point // J. Appl. Phys. 2013. V. 114. P. 083511.
30.	Razorenov S.V., Savinykh A.S., Zaretsky E.B. Elastic-plastic deformation and fracture of shock compressed single crystal and polycrystalline copper near melting // Techn. Physics. 2013. V. 58. № 10. P. 1437-1442.
31.	Zaretsky E.B., Kanel G.I. Impact response and dynamic strength of partially melted aluminum alloy // J. Appl. Phys. 2012. V. 112. P. 053511.
32.	Штремель М.А. Прочность сплавов. Часть 1: Дефекты решетки. М.: МИСИС, 1999. 384 с.
33.	Zaretsky E.B. Impact response of nickel in the 150-1150 К temperature range // J. Appl. Phys. 2009. V. 105. P. 093508.
34.	Zaretsky E.B. Softening of nickel in the vicinity of its Curie point // J. Appl. Phys. Lett. 2008. V. 92. P. 011913.
35.	Golkov R., Kleiman D., Zaretsky E.B. Impact response of single crystal potassium chloride at elevated temperatures // AIP Conference Proc. 2004. № 706. P. 735-738.
36.	Favorsky V., Zaretsky E.B. Impact response of potassium bromide in 166-880 К temperature range // J. Appl. Phys. 2010. V. 108. P. 073528.
37.	Al'shitz V.A., Indenbom V.L. Dynamic dragging of dislocations // Sov. Phys.-Uspekhi. 1975. V. 18. № l. P 1-20.
38.	Olmsted D.L., Hecto G, Curtin W.A., Clifton R.J. Atomistic simulations of dislocation mobility in Al, Ni and Al/Mg alloys // Modelling Simul. Mater. Sci. Eng. 2005. V. 13. P. 371-378.
39.	Kuksin A.Yu., Stegailov V.V., Yanilkin A.V. Molecular-Dynamics Simulation of Edge-Dislocation Dynamics in Aluminum // Doklady Physics. 2008. V. 53. № 6. P. 287-291.
40.	Queyreau S., Marian J., Gilbert M.R., Wirth B.D. Edge dislocation mobilities in bcc Fe obtained by molecular dynamics // Phys. Rev. B. 2011. V. 84. P. 064106.
41.	Kuksin A.Yu., Stegailov V.V., Yanilkin A.V. Molecular-dynamics simulation of edge-dislocation dynamics in aluminum // Doklady Physics. 2008. V. 53. № 6. P. 287-291.
42.	Kuksin A.Yu., Yanilkin A.V. Atomistic simulation of the motion of dislocations in metals under phonon drag conditions // Physics of the Solid State. 2013. V. 55. № 5. P. 1010-1119.
43.	Barton N.R., Bernier J.V., Becker R., Arsenlis A., Cavallo R., Marian J., Rhee M., Park H.-S., Remington B.A., Olson R.T. A multiscale strength model for extreme loading conditions // J. Appl. Phys. 2011. V. 109. P. 073501.
44.	Korzhenevskii A.L., Bausch R., Schmitz R. Dislocation drag close to a phase transition // Phys. Rev. B. 2003. V. 67. P. 100103.

Поступила
в редакцию

13 августа 2014

Получить
полный текст

http://elibrary.ru/item.asp?id=22767185

<< Предыдущая статья | Год 2014. Номер 6 | Следующая статья >>

Если Вы обнаружили опечатку или неточность на странице сайта, выделите её и нажмите Ctrl+Enter

119526 Москва, пр-т Вернадского, д. 101, корп. 1, комн. 246 • (495) 434-35-38 • mtt@ipmnet.ru • https://mtt.ipmnet.ru
Учредители: Российская академия наук, Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН
Свидетельство о регистрации СМИ ПИ № ФС77-82148 от 02 ноября 2021 г., выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций