Статья по теме: Неравновесное состояние

Предметная область: полимеры, синтетические волокна, каучук, резина

Скачать полный текст

Неравновесное состояние зернограничной структуры рассмотренного типа обычно образуется в результате взаимодействия границ с решеточными дислокациями. Когда дислокации выходят из кристалла на границу, поверхность зерна, образующая границу, меняется. При этом, если разориентировка (вдали от границы) не изменяется, параметры О, HI и щ этой границы могут стать несовместными, у границы появятся дальнодействующие упругие поля, которые связаны с вошедшими в границу дислокациями.[1, С.97]

Рассмотренное неравновесное состояние зернограничной структуры относится к случаю, когда все параметры границы предполагаются фиксированными. Если фиксировать не все, а только часть параметров, то понятие «неравновесная граница» может иметь несколько другой смысл [190]. Дело в том, что в классе границ с совместными параметрами разные границы имеют разную энергию [202]. При фиксированных одних макроскопических параметрах можно найти минимум энергии по другим параметрам. В этом случае равновесной считается граница, имеющая минимальную энергию, однако другие границы здесь также имеют совместные параметры, т. е. их структуры по крайней мере метастабильны.[1, С.97]

Плотность упаковки макромолекул является одной из важнейших структурных характеристик полимера, во многом определяющей его физико-химические и физико-механические свойства. Всякое изменение межмолекулярных взаимодействий в системе приводит к изменению плотности упаковки макромолекул, которая в зависимости от характера воздействия на полимер может изменяться в ту или другую сторону. Так, если полимер в результате воздействия на него переходит в неравновесное состояние, то процесс сопровождается увеличением свободной энергии и плотность упаковки полимерных молекул в этом случае, как правило, уменьшается. Например, при ориентации полимеров плотность упаковки может как увеличиваться, так и уменьшаться [54, 55]. При получении полимерных пленок на подложке наблюдается плоскостная ориентация молекул в слое, прилегающем к подложке, приводящая к уменьшению плотности упаковки [56]. Эти исследования и результаты изучения влияния наполнителей на релаксационные свойства системы дают основание считать, что и в наполненных полимерах в результате адсорбции макромолекул на поверхности происходят изменения плотности упаковки.[3, С.17]

После некоторой начальной деформации (е = 0,05) средняя плотность дислокаций в зернах слегка возросла до 1015м~2. Еще раз отметим, что это нижний предел плотности, поскольку реальная плотность дислокаций должна быть выше вследствие накопления дислокаций также на границах зерен. Однако в таких сложных структурах трудно получить статистически надежные результаты. Тем не менее, можно утверждать, что средняя плотность дислокаций во время дальнейшей деформации не изменялась. У большинства границ зерен сохранился сложный контраст, т. е. они сохранили свое неравновесное состояние.[1, С.186]

С другой стороны, проведенные исследования показали, что анизотропия модуля Юнга в холоднокатаной наноструктурной Си значительно менее выражена, чем в случае холоднокатаной крупнокристаллической Си. В то же время характер кристаллографической текстуры в этих состояниях близок. Как уже отмечалось в § 3.2, холодная прокатка наноструктурной Си, полученной РКУ-прессованием, сопровождается процессами возврата, которые должны переводить границы зерен в равновесное состояние. При холодной прокатке крупнокристаллической Си возврат не наблюдался. Полученные результаты говорят о том, что не только кристаллографическая текстура, но и другие структурные параметры, в том числе, очевидно, и неравновесное состояние границ зерен, могут определять упругие свойства исследуемых материалов. Все это указывает на необходимость дальнейших исследований связи тонкой структуры ИПД материалов с их упругими свойствами.[1, С.180]

Энергии неравновесной и равновесной границ, создающих одинаковый разворот кристаллов вдали от границы, различаются величинами энергии упругого поля и энергии взаимодействия между элементами зернограничной структуры. Конечно, это не означает, что если две границы имеют различные значения собственной энергии, то одна из них является неравновесной, поскольку энергия этих границ может быть разной из-за различия их кристаллографических параметров. Известно, что энергия границы зависит от параметров разориентировки зерен и плоскости залегания границы [202], в каком-то смысле, например, специальная граница более равновесна, чем произвольная. Однако далее мы будем рассматривать в основном неравновесное состояние границ, обусловленное присутствием дефектов дислокационного характера, и, используя термин «неравновесная граница зерен», будем подразумевать только то, что такая граница имеет нескомпенсированные дальнодействующие напряжения, и на элементы зернограничной структуры действуют нескомпенсированные напряжения от других элементов структуры границы. Изучение указанного вида неравновесных границ имеет особый интерес, поскольку такие границы играют определяющую роль во многих процессах пластической деформации и рекристаллизации [110, 111, 146, 193, 203], а также, как будет показано ниже, в необычных свойствах наноструктур-ных материалов.[1, С.94]

2.2.1. Неравновесное состояние границ зерен. 2.2.2. Описание структурной модели. 2.2.3. Численные оценки и сравнение с экспериментальными данными.[1, С.3]

2.2.1. Неравновесное состояние границ зерен. В хорошо отожженных поликристаллах или бикристаллах межзеренные границы являются обычно совершенными, поскольку не имеют дальнодей-ствующих упругих полей и разделяют недеформированные кристаллы (зерна). До недавнего времени именно границы с совершенной структурой были основным объектом теоретических и экспериментальных исследований, где достигнуты значительные успехи в их описании [154-157].[1, С.87]

примесей). Соответственно, неравновесное состояние зерногра-ничной структуры характеризуется повышенной энергией и оно обусловлено наличием дефектов в структуре границы. Переход структуры границы из неравновесного состояния в более равновесное является процессом возврата зернограничной структуры. Если рассматривать зернограничные дефекты только дислокационной природы, то приведенное определение равновесия структуры границ эквивалентно требованиям, согласно которым граница не должна иметь дальнодействующих полей напряжений и ее структура должна быть механически устойчивой [194, 195]. Другими словами, равновесная граница разделяет кристаллы без их деформации и силы взаимодействия между элементами ее структуры взаимно уравновешены.[1, С.94]

не действует внешняя сила и переходит она в неравновесное состояние путем изменения температуры, так как при каждой температуре у полимера имеется свое равновесное состояние. Отсюда следует, что времена отдельных простых релаксационных процессов, связанных с подвижностью структурных элементов данной подсистемы, должны быть одними и теми же независимо от того, измеряем ли мы времена релаксации структурными или механическими методами.[2, С.228]

ный для наклонных границ зерен в крупнокристаллических металлах, отсутствовал в исследуемом сконсолидированном образце Ni, что указывало на неравновесное состояние границ зерен.[1, С.56]

всего повышенная подвижность границ зерен, обусловленная низкой энергией активации зернограничной диффузии. Из проведенных сопоставлений рассчитанных кривых кинетики роста зерен с экспериментальными данными следует, что энергия активации роста зерен в наноструктурных материалах возрастает с увеличением размера зерен. Объяснить этот факт можно в рамках представлений о существовании неравновесных границ зерен, содержащих внесенные зернограничные дислокации высокой плотности. Известно, что неравновесное состояние может обеспечить высокую подвижность атомов в границах зерен и существенно уменьшить энергию активации роста зерен [172].[1, С.135]

Полный текст статьи здесь