НЕУСТОЙЧИВОСТЬ В ДИСЛОКАЦИОННОМ АНСАМБЛЕ ПРИ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛОВ
Аннотация
Рассмотрена задача, связанная с развитием неустойчивости однородного состояния в ансамбле параллельных винтовых дислокаций при пластической деформации металлов. Исследование развития неустойчивости и структурообразования в ансамбле дислокаций проводится на основе метода, развитого для заряженных частиц в плазме и связанного с корреляционным взаимодействием электронов и положительно заряженных ионов. Ансамбль винтовых дислокаций представляется как плазмоподобная среда с противоположными дислокационными зарядами (роль дислокационных зарядов играют дислокации, обладающие положительным и отрицательным направлением их вектора Бюргерса). Суммарный дислокационный заряд дислокационного ансамбля в силу закона сохранения вектора Бюргерса равен нулю. В этом случае происходит «обрезание» упругого поля дислокаций. Поле напряжений отдельной дислокации экранируется равномерно распределенным дислокационным «фоном» и характеризуется некоторым эффективным потенциалом. Установлено, что на дальних расстояниях он спадает экспоненциально. Поэтому величину, стоящую в аргументе спадающего потенциала, можно рассматривать как радиус экранирования упругого поля дислокаций. Показано, что радиус экранирования равен радиусу корреляции, это позволяет построить двухчастичную корреляционную функцию и найти энергию корреляционного взаимодействия дислокаций. Сформулирована система кинетических уравнений для дислокационного ансамбля с учетом упругого и корреляционного взаимодействий дислокаций, а также процессов их генерации и аннигиляции. Установлен критерий неустойчивости однородного распределения дислокаций для сформулированной системы уравнений и найдены условия его выполнения. В рамках линейного анализа показано, что при учете одной системы скольжения винтовых дислокаций в момент возникновения неустойчивости формируется одномерно-периодическая дислокационная диссипативная структура, а при учете множественного скольжения появляются решения в виде различных вариантов многогранных решеток (ячеистых структур). Установлено, что зависимость характерного размера ячеистой структуры от плотности дислокаций совпадает с экспериментальной зависимостью как качественно, так и количественно.
Показано, что зарождение пространственно неоднородных дислокационных структур, основанное на корреляционной неустойчивости, зависит в основном от особенностей упругого взаимодействия дислокаций и некритично к выбору механизмов их кинетики (то есть механизмов генерации, аннигиляции и стока дислокаций).
