автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Мезоскопические структурные уровни деформации и усталостного разрушения в поверхностных слоях поликристаллов алюминия и титана при знакопеременном изгибе

003053635 р{а Правах рукописи

КУЗИНА Ольга Юрьевна

МЕЗОСКОПИЧЕСКИЕ СТРУКТУРНЫЕ УРОВНИ ДЕФОРМАЦИИ И УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ В ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЯХ ПОЛИКРИСТАЛЛОВ АЛЮМИНИЯ И ТИТАНА ПРИ ЗНАКОПЕРЕМЕННОМ ИЗГИБЕ

05.16.01 - металловедение и термическая обработка металлов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск - 2007

003053635

Работа выполнена в Институте физики прочности и материаловедения СО РАН.

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук старший научный сотрудник Т.Ф. Елсукова

Официальные оппоненты:

доктор технических наук профессор А.И. Слосман

кандидат физико-математических наук В.П. Сергеев

Ведущая организация:

Томский государственный университет

Защита состоится " 2 " марта 2007 г. в 14 ч. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 003.038.01 в ИФПМ СО РАН по адресу: 634021, г. Томск, пр. Академический, 2/1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИФПМ СО РАН.

Автореферат разослан " 29" О!_2007 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета Р

доктор технических наук (^ш О.В. Сизова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы Известно, что долговечность и надежность машин и механизмов во многом определяются их сопротивлением усталости, так как в подавляющем большинстве случаев детали машин испытывают воздействие переменных нагрузок. В связи с этим проблема усталостного разрушения остается исключительно актуальной. Ее сложность связана с рядом факторов. Прежде всего, при циклическом нагружении очень важную роль играет условие совместности деформации поверхностного слоя материала, который нагружается выше предела текучести и упруго нагруженной подложки. Это обусловливает вовлечение в пластическое течение и разрушение всей иерархии масштабов структурных уровней деформации. Знакопеременность нагружения в условиях упру-гонагруженной подложки вызывает сильную локализацию пластической деформации в поверхностных слоях, где зарождаются и развиваются усталостные трешины. На развитие этих многоуровневых процессов сильно влияют условия нагружения: температура, стресс-коррозия, специфика поведения поверхностных слоев в парах трения [1] и др.

За последние полвека усилиями многих научных школ достигнуты большие успехи в области изучения физической природы, закономерностей зарождения усталостных трещин и их распространения. Наиболее систематическими исследованиями природы усталости металлов являются работы И.А. Одинга, B.C. Ивановой, C.B. Серенсена, JI.M. Школьника, В.Ф. Терентьева, А.А.Шанявского, С. Коцаньды, В.М. Горицкого, В.Т.Трощенко. В [2] классифицируются несколько подходов к решению вопроса о механизмах деформации при циклическом нагружении. Первый подход связан с изучением макроскопических закономерностей процесса усталости с помощью математического аппарата механики сплошной среды. В рамках второго подхода развивается феноменологическое описание картины усталостного разрушения и установление связи между характером разрушения, фазовым составом и микроструктурой материала с применением статистических методов. Третий подход основан на исследовании несовершенств кристаллического строения .металлических материалов, и связан с теоретическим и экспериментальным изучением микромеханизмов усталостного разрушения. По данным [2], исследования дислокационной структуры, формирующейся в процессе усталости, выполнены практически на всех однофазных материалах. К сожалению, отсутствие сканирования протяженных областей поверхностных слоев не позволило известным в литературе металлографическим исследованиям вскрыть закономерности усталостного разрушения на мезоско-пическом масштабном уровне. Наконец, отметим очень важные исследования [3], где уделяется особое внимание специфике деформации поверхностных слоев при циклическом нагружении.

В последние годы развивается многоуровневый подход к рассмотрению деформируемого твердого тела как иерархически организованной многоуровневой системы [4]. Её пластическое течение развивается самосогласованно как последовательная эволюция локальной потери сдвиговой устойчивости на микро-, мезо- и макромасштабных уровнях. Наименьшую сдвиговую устойчивость в нагруженном кристалле имеет его поверхностный слой, который в работах [5, 6] рассматривается как особое состояние вещества, более интенсивно теряющий свою сдвиговую устойчивость по сравнению с объемом и проявляющий специ-

фические механизмы пластического течения. Его особая роль в развитии усталостного разрушения при циклическом нагружении общепризнанна [1-4, 7]. При этом особого внимания заслуживает необходимость выполнения условия совместности деформации поверхностного слоя и упруго нагруженной подложки.

Наиболее систематические исследования мезомасштабных механизмов деформации при циклическом нагружении выполнены на свинце и свинцовых сплавах [8]. Показано, что низкие характеристики усталости свинца обусловлены его низкой сдвиговой устойчивостью и интенсивным зернограничным проскальзыванием (ЗГП). Целенаправленное легирование свинца добавками, подавляющими в нем ЗГП, и при этом повышающими либо понижающими его сдвиговую устойчивость, убедительно показало важную роль этого параметра в уровне сопротивления усталости.

В рамках многоуровневого подхода сдвиговая устойчивость пластически деформирующегося поверхностного слоя и упруго нагруженной подложки определяется различными характеристиками. Так как пластическая деформация связана с локальными структурными превращениями в кристаллической решетке, сдвиговую устойчивость поверхностного слоя следует характеризовать энергией дефекта упаковки (э.д.у.). Сдвиговая устойчивость в упруго нагруженном кристалле определяется его силами связи и характеристиками упругости. При сопряжении пластически деформирующегося поверхностного слоя и упруго нагруженной подложки могут наблюдаться самые различные сочетания характеристик их сдвиговой устойчивости. Негативная роль ЗГП сильно зависит от гомологической температуры испытания материала. Таким образом, очень актуальным является понимание взаимного влияния указанных характеристик на мезо-масштабные структурные уровни деформации поверхностных слоев материала, механизма зарождения в них поверхностных трещин и последующего усталостного разрушения при циклическом нагружении. Выяснению этих вопросов посвящена настоящая работа.

Цель работы: систематические исследования механизмов и закономерностей развития мезоскопических структурных уровней деформации и усталостного разрушения в поверхностных слоях поликристаллов алюминия и титана, имеющих различные значения сил связи в кристаллической решетке, энергии дефекта упаковки и гомологической температуры испытания при знакопеременном нагружении; установление механизмов влияния указанных параметров на усталостную долговечность материала при циклическом нагружении.

Для достижения указанной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:

1. Методом микротвердости установить стадии много цикловой усталости для исследуемых материалов.

2. Исследовать характер и кинетику самосогласования поворотных мод деформации при формировании в процессе знакопеременного изгиба поверхностной мезоскопической субструктуры с выявлением ее эволюции на каждой стадии усталости, установить их связь с характеристиками усталости поликристаллов алюминия и титана.

3. Провести количественные оценки размеров элементов исходной структуры всех исследуемых поликристаллов и элементов динамической мезосубструк-туры, формирующейся в их поверхностных слоях при знакопеременном изгибе.

4. Методом лазерной профилометрии исследовать характер распределения деформации в зонах интрузии и экструзии наводорожениого поверхностного слоя титана на разных этапах знакопеременного изгиба.

5. Изучить зарождение и характер распространения поверхностных усталостных трещин в исследуемых поликристаллах.

6. В рамках двухуровневого подхода провести сравнительный анализ влияния сдвиговой устойчивости, сил связи, характеристик упругости и гомологической температуры испытания исследованных поликристаллов на характер формирования в поверхностных слоях мезосубструктуры, зарождения поверхностных трещин и сопрот1Шление усталости.

Научная новизна. В работе впервые:

1. На целенаправленно подобранных поликристаллах (технический алюминий, алюминий высокой чистоты, титан и наводорожениый титан), существенно различающихся сдвиговой устойчивостью кристаллической решетки в упруго и пластически нагруженном состоянии, силами связи в кристаллической решетке, характеристиками упругости, наличием или отсутствием полиморфного превращения, гомологической температурой испытания, при контролируемом изменении состояния поверхностного слоя и границ зерен выполнены в представлениях многоуровневого подхода систематические исследования пластической деформации в поверхностных слоях на мезомасштабном уровне на различных стадиях циклического нагружения и их связи с характеристиками усталости.

2. Показано, что в поверхностных слоях технического алюминия, титана и наводорожениого титана при циклической деформации на мезоуровне происходит формирование мезоскопической субструктуры-П в виде конгломератов самосогласованно деформирующихся зерен, которая существенно влияет на зарождение поверхностных трещин и развитие усталостного разрушения поликристалла. Её морфология, масштаб и кинетика формирования в значительной степени определяются сдвиговой устойчивостью внутренней структуры поверхностных слоев, силами связи и характеристиками упругости подложки, а также гомологической температурой испытания.

3. Установлено, что в титане при электролитическом наводороживании на его поверхности формируется тонкая пленка, которая вызывает самоорганизацию упругонагруженных зерен в поверхностном слое в крупные конгломераты. При последующем циклическом нагружении конгломераты поверхностных зерен испытывают эффекты экструзии-интрузии в тонкой наводороженной поверхностной пленке, в пределах экструдированных конгломератов развиваются некристаллографические мезополосы локализованной деформации.

4. Обнаружен клеточный («шахматный») характер пластической деформации в поверхностных слоях наводорожениого титана и высокочистого алюминия. В физической мезомехаюпсе он связывается с "шахматным" характером распределения напряжений на интерфейсе " сдвига неустойчивый поверхностный слой - подложка".

Практическая значимость. Предлагается в качестве критерия предразру-шения при диагностике нагруженных элементов конструкций учитывать эффект формирования в их поверхностных слоях замкнутых конгломератов пластически деформирующихся зерен.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Формирование в поверхностных слоях поликристаллов технического алюминия и титана при их циклическом нагружении мезоскопической субструк-туры-И, которая определяет зарождение и развитие усталостных трещин на ме-зомасштабном уровне; мезосубструктура- II представляет собой конгломераты самосогласованно деформирующихся зерен, масштаб и кинетика формирования которых в значительной степени определяются сдвиговой устойчивостью структуры поверхностного слоя, уровнем сил связи и характеристиками упругости подложки.

2. Интенсивное проскальзывание зерен как целого, и связанные с ним аккомодационные процессы в зернах поверхностных слоев высокочистого алюминия при низкотемпературном знакопеременном изгибе.

3. Мезоскопическая самоорганизация поверхностных зерен титана в крупные конгломераты в процессе наводороживания его поверхностных слоев. Развитие экструзии указанных конгломератов зерен и широкого спектра аккомодационных механизмов мезоуровня деформации внутри конгломератов, не связанных с кристаллографией отдельных зерен.

4. Формирование клеточного («шахматного») деформационного профиля в поверхностных слоях наводороженного титана и высокочистого алюминия при знакопеременном изгибе, связанного с проявлением сопряжения пластически деформированного поверхностного слоя и упруго деформированной подложки в рамках выполнимости условия совместности их деформации.

Апробация работы. Материалы работы доложены и обсуждены: на Международных конференциях по физической мезомеханике, компьютерному конструированию и разработке новых материалов - 2004г., 2006г (г.Томск); XVI Международной конференции "Физика прочности и пластичности материалов" 2006г. (г.Самара); 11-th International Conference on Fracture (Turin, Italy) 2005г.; IV Международном междисциплинарном симпозиуме "Фракталы и прикладная синергетика" 2005г. (г.Москва); 44-ой Международной конференции "Актуальные проблемы прочности" 2005г. (г.Вологда); Международных научно-практической конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» 2000г., 2001г., 2003г.-2006гг. (г. Томск); IV Всероссийской школе-семинаре «Новые материалы. Создание, структура, свойства-2004» (г.Томск); Всероссийской конференции молодых ученых «Физическая мезоме-ханика материалов» 2000г., 2003г. (г.Томск); II Всероссийской конференции молодых ученых «Материаловедение, технологии и экология в третьем тысячелетии» 2003г. (г.Томск); I Международной конференции «Современные проблемы машиностроения и приборостроения» 2002г. (г.Томск) ;VII Всероссийской научно-технической конференции «Механика летательных аппаратов и современные материалы» 2000г. (г.Томск).

Публикации. По материалам диссертации в рецензируемых научных журналах опубликовано шесть статей. Список основных публикаций приведён в конце автореферата.

Построение и объём диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения; всего 197 стр., в т.ч. 60 рисунков, 8 таблиц и список цитируемой литературы из 190 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, дана краткая характеристика современного состояния проблемы, сформулированы цель работы, научная новизна полученных в ней результатов и их практическая значимость; сформулированы основные положения, выносимые на защиту, представлена структура диссертации.

Первый раздел. Приводится обзор литературных данных по экспериментальному и теоретическому исследованию явления усталости в традиционных подходах на микро- и макромасштабных уровнях, а также в многоуровневом подходе фюнческой мезомеханики материалов.

Из анализа литературных данных следует, что накоплен большой объем информации по исследованию явления усталости на микро- и макроуровнях. Но исследование механизмов деформации на мезоуровнях находится пока в начальной стадии своего становления. Между тем, стадии усталостного разрушения, связанные с развитием усталостных трещин, не могут быть корректно описаны без учета механизмов деформации мезоуровня. Это убедительно показано исследованиями природы усталостного разрушения на мезоуровне, проведенными [8] на поликристаллах свинца и его сплавов.

Для выяснения роли сдвиговой устойчивости материала, его характеристик упругости, уровня сил связи решетки и гомологической температуры испытания в развитии мезоскопических механизмов деформации поверхностных слоев при знакопеременном изгибе представлялось актуальным провести исследование материалов с различным сочетанием указанных характеристик, учитывая условие совместности деформации на границе раздела "пластически деформирующийся поверхностный слой - упруго нагруженная подложка".

Второй раздел. На основе анализа литературы ставятся задачи исследований, обосновывается выбор материалов, и описываются методы проведения экспериментов.

Исследованы поликристаллы А1 и Т1. А1 имеет высокое значение э.д.у. (см. таблицу 1), но сравнительно низкий уровень сил связи, определяемый только б-электронами. Т1, наоборот, имеет очень низкую э.д.у., но высокий уровень сил связи, определяемый участием в межатомном взаимодействии ¿-электронов. Он отличается от А1 наличием полиморфного превращения. Это позволяет ожидать существования в его поверхностных слоях спектра различных атомных конфигураций [5, 9], которые должны облегчать развитие пластических сдвигов при знакопеременном изгибе. Указанную специфику поверхностных слоев титана предполагалось усилить посредством контролируемого их насыщения водородом. Учитывая, что на характер и кинетику развития в поверхностных слоях поликристаллов мезоструктурных уровней деформации существенное влияние оказывает состояние границ зерен, наряд)' с техническим А1 (А1 А6) был взят также высокочистый А1 (А1 А999), в котором границы зерен свободны от малорастворимых примесей.

Таблица 1. Характеристики материалов

Материал Т / Тще11 G, ГПа У. мДж/м2 d, мкм А, ±мм А мкм ЗГП х10 ц. Масштаб элементов мезосубст-руктуры-И

Материалы с низкой усталостной долговечностью

РЬ СОО 0,5 5,6 50 200 0,5 600 + 0,15 высокий

Pb-l,9Sn - - - 120 0,5 1000 - 0,09 высокий

A1 А999 0,3 - - 800 0,9 800 + 0,15 пысокий

Ti-H (1ч.) - - - - 3 200 + 17,33 высокий

Ti-H (Зч.) - - - - 3 500 + 15,61 высокий

Материалы с высокой усталостной долговечностью

РЬ-0,03Те - - - 60 0,5 380 - 0,75 низкий

A1 А6 0,3 24,5 250 70 1,5 200 - 7,60 низкий

Ti ВТ1-0 0,2 39,4 10 10 3 60 - 20,79 низкий

Обозначения. Т,ет/Тте!, - гомологическая температура испытания, G - модуль сдвига, у - энергия дефекта упаковки (э.д.у.), ¿-средний размер зерен, Л - амплитуда изгиба, D - средний размер элементов мезосубструктуры-П, ЗГИ — "+" - есть, "-" - нег, Np - число циклов нагружспия до разрушения.

Использовали плоские образцы с головками и рабочей частью размерами 40x8x1мм3. Образцы ашоминия готовили из промышленных цилиндрических поставок (0~ЗООмм) путем их резки на прямоугольные бруски толщиной 15 мм с последующей прокаткой и вырубкой на штампе. Образцы титана получали электроискровой резкой из промышленного листа толщиной 1 мм, с последующим отжигом в вакууме дня снятия наклепа. Поверхность образцов для структурных исследований готовили методом электрополировки с последующим нанесением реперной сетки. Насыщение водородом поверхности титана осуществляли электролитически при комнатной температуре в 1М растворе электролита (Ы0Н+Н20) при плотности тока 1 А/см" в течение 1 и 3 часов. Испытания осуществляли знакопеременным изгибом в режиме многоцикловой усталость, когда основной объем материала нагружается только упруго (Ткош„ частота 7 Гц, ам-плитуда.±0,9мм (А999), ±1,5мм (А6), ±3мм (Ti)). Структурные исследования выполняли методами световой микроскопии (Neophot-21, Axiovert-25CA с устройством DIC) с построением фотомонтажей больших участков поверхности образ-па. Деформационный поверхностный рельеф изучали с помощью лазерного профилометра MICRO MEASURE 3D. Измерения микротвердости проводили на микроскопе Ncophot-21 с помощью устройства для измерения микротвердости mhplOO. Основное внимание уделялось изучению мезомасштабных механизмов пластической деформации поверхностных слоев, зарождению и развитию усталостных трещин. Для обоснования условий испытания на изгиб при постоянной деформации использовали оценки максимальных нормальных напряжений ошах и максимальных касательных напряжений тшах на поверхности плоского образца при изгибе в представлениях механики сплошной среды [10]. Установлено, что применяемые в работе нагрузки находятся вблизи предела текучести исследуемых материалов.

Третий раздел «Закономерности формирования и характер мезоскопи-ческой субструктуры в поверхностных слоях поликристаллов алюминия и титана при знакопеременном изгибе» посвящен систематическому экспериментальному изучению морфологии и кинетики формирования мезосубструкту-ры в поверхностных слоях алюминия и титана.

В мезомеханике базовым механизмом пластического течения является первичное скольжение, сопровождаемое материальным поворотом кристалла. Все остальные механизмы деформации классифицируются как аккомодационные поворотные моды. Теория вихревого механического поля в деформируемом твердом теле [4] позволила сформулировать синергетический критерий пластичности, физический смысл которого сводится к тому, что в деформируемом материале можно выделить объем, в пределах которого суммарный вихрь всех потоков де-N

фектов равен нулю: Иои/д, - 0, где ]к - к-й поток деформационных дефектов.

*=1

Результаты выполненных структурных исследований показали, что в поверхностном слое при знакопеременном изгибе поликристалла формируется ме-зосубсубструктура-П. Пока элементы мсзосубструктуры не замкнуты и происходит компенсация материальных поворотов пластических сдвигов в зернах конгломерата, в поверхностном слое сохраняется сплошность. Когда конгломерат зерен замыкается, появляется новая поворотная мода - кристаллографический поворот всего конгломерата зерен как целого. Механика пластической деформации среды по замкнутому контуру рассмотрена в [11]: в вершине эллипсоидального конгломерата возникает макроконцентратор напряжений, который генерирует в его объеме трешину как способ релаксации макроконцентраторов напряжений. Рассмотрим конкретные результаты для каждого из исследованных материалов.

Алюминий. В настоящей работе впервые стадийность процесса усталости алюминия изучена в представлениях многоуровневого подхода. Показано, что каждая стадия процесса усталости связана с качественными изменениями мезо-субструктуры поверхностных слоев материала. Типичные кривые зависимости микротвердости Ни от числа циклов нагружения N для А1 А6 и А1 А999 приведены на рис.1. Они состоят из трех - четырех участков, отличающихся друг от друга скоростью и знаком изменения величины Нм.

I стадия усталости (рис.1) характеризуется сильным повышением Нм в начале нагружения в течение небольшого числа циклов. Это связано с увеличением плотности дислокаций до критической величины в пластически деформирующихся зернах поверхностного слоя и возрастанием упругих нолей внутренних напряжений во всем поверхностном слое. Как в техническом, так и в высокочистом (в.ч.) алюминии в отдельных зернах появляются тонкие следы одиночного скольжения. Однако стесненность материальных поворотов одиночного скольжения в отдельных зернах в окружении упруго нагруженных зерен вызывает резкий рост Нм во всем поверхностном слое.

Качественно кривые усталости для чистого (рис.16) и технического (рис.1а) алюминия подобны, но протяженность их отдельных стадий и соответствующие механизмы деформации мезомасштабного уровня существенно различаются.

10

260 240 220 200

HM, Mi la

l

t

11 i:

Ш

'"-—I

H„, Mi ld

170 [65 160 155 150 \

f

T

I !

W 3V

N

I I

О 12 3 4 5 1,7*10* ]5*10"

0 0.4 0.8 1,2 3,3 0,5 х 10' 02*10'

3,7 4,1 Nj4i

12 13 N,4

35*10* 0,5 х 10' 0,2*10' 10,7x104

N, ч u. H. N, ч. ц, H.

I'nc.l. Зависимость микротнердости (I Ifi> от времени нагружения алюминия (N):

а) Аб, б) А999

В техническом алюминии на II стадии Н^ продолжает увеличиваться, но уже с меньшей скоростью (рис.1а). В деформацию включается аккомодационное Скольжение как реакция кристалла на поворотные моменты от первичного скольжения. Взаимодействие первичных й аккомодационных скольжений между собой приводит к самосогласованной подстройке активных смежных зерен в деформационные конгломераты: активные зерна сгруппированы в пары, тройки и т.д. зерен с самосогласованным скольжением.

На Ш стадии конгломераты самосогласованно реформирующихся зерен замыкаются, и роль структурного элемента деформации переходит от исходных зерен к их деформационным конгломератам, что сопровождается повышением уровня мезо&онцентраторов напряжений (мезоКН) на их границах (рис 2а). Вначале эти напряжения релаксируют фрагментацией материала зерен (рис.2б), затем в действие вступает релаксационный механизм трйцинообразования, который завершается усталостным разрушением.

Рйс.2 А] А6, DIC: а) N=27-КГц., хШ, б) фрагментация, N=50-1 х500

Высокая сдвиговая устойчивость A1 А6 обусловливает возникновение благоприятной по форме, размерам и кинетике формирования мезосу бстру ктура-11 в виде овальных деформационных конгломератов зёрен, при этом масштаб сдвига

х130, б) фрагментация, N=50-

ite выходит за пределы зерна. Все это обеспечивает сравнительно высокую циклическую долговечность технического алюминия (см. таблицу 1).

В б.ч. алюминШ I стадия усталости в 3 раза короче соответствующей стадии у А1 Лй. Это связано ё быстрым развитием в в.ч. алюминии аккомодационного множественного скольжения. На границе 1 и П стадий наблюдается формирование тонкого "клеточного" деформационного профиля (рис За). Так как s в.ч. А1 границы зерен свободны от примесей, в нем интенсивно развиваются зерногра-ничные процессы: ЗГП и миграция границ зерен (рис.36).

Рис.З. AJ A9W. D1C: I] Сталин: а)"клеточный" деформационный профиль, N=0,6-10V, >300; б) 3] ТЕ (N=3T910V, $100) и миграция границ зерен (N-1,6 М'ц., х250): 111 стадия - в) фрагментация, N=8,M04a, Х200

На Ш стадии усталости продолжают развиваться зернограничные процессы релаксационной природы и происходит огрубление "клеточного" деформационного профиля, что фактически является мелкомасштабной фрагментацией (рис.3.в). | Все это обусловливает монотонное падение [ Е;1 на протяженной III стадии.

Когда возможности всех видов аккомодационных процессов поворотного типа исчерпывается, вступает в действие механизм трещянообразования, вследствие чего величина Нц на IV стадии интенсивно понижается. Все это приводит к пизкой циклической долговечности AI А999 (см. таблицу 1).

Технический титан. Исследование меэосубструктуры поверхностных сло-I св титана показало аномально низкую сдвиговую устойчивость при пластическом течении как объемов, так и границ зерен. Прежде всего, это проявилось в формировании многоуровневого поверхностного гофра (рис.4а), как следствие сопряжения пластически деформирующегося поверхностного слоя с упруго нагруженной подложкой.

На начальной стадии циклического нагружеиия титана развивается пластическая деформация в зернах. Обнаружена аномальная для данных условий экструзия зерен (рис.46). что обычно наблюдается при повышенных температурах нафуженпя. В данной работе такой механизм обнаружен в гитане при очень низкой Т^п-0,2 Тт. Впервые при циклическом нагружении титана выявлен механизм самоорганизации исходных зерен в деформационные конгломераты (рис.4в). где по мере на гружен ия формируются грубые полосы локализованной деформации направлении тгаа, (рис.4в).

Очень высокий уровень сил связи в решетке титана и характеристик упругости в объеме материала даже при низкой сдвиговой устойчивости структуры поверхностных слоев обеспечивают ему значительно более высокую по сравнению с алюминием усталостную долговечность (см. таблицу I).

Рис.4. Титан ВТ 1-0: a) N= 15 10"ц морфология поверхности и профи лограмма; 6} экструзия-интрузия тереи, N=0,6-10 п., х200. DIC: в) дефо|)ма1щонныЙ конгломерат зерен, N=2,4-10'ц., хЗСЮ, D!C

0,8 м км

300мкм

Наводороженньш титан. Влияние водорода оказалось Столь сильным, что уже в процессе наводороживандя в поверхностном слое титана сформировалась крунношештабнал мезосубструктура в виде Крупных конгломератов зерен с четко выраженными границами, что обусловлено напряжениями, возникающими при сопряжении нав о дороже нногй поверхностного слоя с Ненаводороженной подложкой.

Циклическое нафуженйё наводороженного титана сопровождается сильно выраженными эффектами экструзии-интрузии смежных конгломератов (рис.5). Кроме того, на дне патрулированных зон декорируется клеточная структура (рис.5а'), В пределах конгломератов зерен развивается широкий спектр ме:зо1 голос локализованной деформации, не связанных с кристаллофафией зерен. В ин-трудированных конгломератах формируется складчатый рельеф с проявлением контуров зерен упруго нагруженной подложки (рис. 56). В экструдированных конгломератах интенсивно развиваются либо грубые мезонолосы локализованного пластического течения (рис.5в), имеющие ламсльпую внутреннюю структуру, либо тонкие мезонолосы (рис. 5а), меняющие свое направление в неоднородном поле тпщ,

Увеличение временя наво дороживтшя сопровождается возрастанием масштабов гофрирования, исходные конгломераты самоорганизуются в еще более крупные структурные элементы деформации (рис,5г) (см. таблицу 1). Мезосубструктура, формирующаяся в сунсрконгломератах, представляет собой сложную комбинацию следов линейной экструзии материала (рис.5г), что фактически является мелкомасштабной фрагментацией.

15 и с. 5. ] {аводороженпый титан, 01С: а-н - ! час: и) N=¡7,4' 10'' ц,, х250 и объемная |1)юфи-

лометрическая картина ^шахматной» структуры зоны локальной интрузии (а'); б) №= 1 (15 !06П-. ШОЙ (стрелками указаны боковые стороны ишрулированного конгломерата, имеющего ламе льну ю структуру); в) К-КО^-Ш*' ц„ х400: г) ('Зчаеа) N=2,48" 106ц,. хПО

Снижение сдвиговой устойчивости поверхностного слоя титана при его наводороживании монотонно снижает его усталостную долговечность (см. таблицу 1). Однако высокий уровень с ил связи В упруго нагруженной подложке сохраняет высокие значения усталостной долговечности титана даже при формировании крупномасштабной м езо субструктуры.

Четвертый раздел «Закономерности уста.юстного разрушения поликристаллов титана и алюминия в рамках многоуровневого подходи» посвящен обобщенному анализу результатов, представленных в предыдущей главе, и I известных литературных данных по усталостному разрушению свинца и его сплавов на основе многоуровневого подхода к циклической деформации и усталостному разрушению поликристаллов.

В сводной таблице I приведены характеристики всех указанных поликристаллов Проведен анализ совместного влияния всего комплекса характеристик сдвиговой устойчивости различных структурных элементов поликристаллов (по-

верхностного слоя, объема, границ раздела и т.п.), характеристик упругости, сил связи в решетке при их знакопеременном изгибе на формирование в поверхностных слоях мезосубструктуры, зарождение трещин и циклическую долговечность.

Вся совокупность рассмотренных результатов свидетельствует о том, что при знакопеременном изгибе в режиме многоцикловой усталости в поверхностных слоях поликристаллов формируется крупномасштабная мезоскопическая субструктура. Ее элементами являются конгломераты самосогласованно пластически деформирующихся зерен. Их размер, форма и скорость развития определяются природой поликристалла. Пока в поверхностном слое развивается самосогласованная подстройка стохастически распределенных пластически деформирующихся зерен, происходит компенсация материальных поворотов пластических сдвигов в каждом из этих зерен с сохранением сплошности материала. Когда же конгломерат пластически деформирующихся зерен оказывается замкнутым, возникает поворот всего конгломерата как целого. Механика пластической деформации среды по замкнутому контуру рассмотрена в [11]. Показано, что в вершине эллипсоидального конгломерата формируется макроконцентратор напряжений, который генерирует в объем конгломерата трещину как способ его релаксации.

Рассмотрим соотношение характеристик таблицы 1 для каждой группы материалов и их влияние на параметры мезосубструктуры и долговечность.

Свинец - представитель сдвигонеустойчивых металлов с низкими значениями сил связи в решетке, э.д.у., характеристик упругости, с крупнозернистой исходной структурой и интенсивным ЗГП. Внутризеренная деформация в поверхностном слое свинца реализуется сильно локализованным одиночным скольясением. Как следствие, на границах зерен формируются зоны стесненной деформации с мезоКН высокой мощности. Последние инициируют зарождение и распространение через многие зерна в сопряженных направлениях тша, мезопо-лос локализованной деформации, которые аккомодируют материальный поворот внутризеренного одиночного скольжения. Самоорганизация полос приводит к формированию крупномасштабной блочной мезосубструктуры-П. Когда её формирование завершается по всей ширине образца, дальнейшая аккомодационная перестройка структуры осуществляется увеличением разворотов материала внутри рассматриваемых полос. Это приводит к зарождению и распространению в них усталостных трещин.

Таким образом, преобладающий вклад в мезоуровень деформации при циклическом нагружении сдвигонеустойчивого поликристалла при температуре 0,5TM вносит развитие в поверхностных слоях поворотных мод деформации, связанных с кристаллографическим поворотом крупных структурных элементов как целого. Низкие характеристики упругости подложки способствуют облегченному развитию указанного поворотного механизма, что приводит к разрушению РЬ при сравнительно малом числе циклов нагружения.

Для предотвращения формирования опасной блочной мезосубструктуры-П необходимо, прежде всего, подавить ЗГП в поверхностных слоях свинца. Однако, этот фактор не является единственным. Как показано в [8], существенное влияние на характер и скорость формирования мезосубструктуры оказывает также общий уровень сдвиговой устойчивости материала. Так, легирование

свинца теллуром, вступающим с ним в химическое соединение с образованием жестких ковалентных связей, повышает его сдвиговую устойчивость и сильно измельчает зерно. Как следствие, затрудняется развитие мезополос локализованной деформации. В таких условиях мезосубструктура-П в сплаве РЬ-Те формируется в виде мелких петель самосогласованно деформирующихся зерен. Увеличение сдвиговой устойчивости поверхностного слоя и сил межатомных связей в подложке приводит к снижению скорости формирования в поверхностном слое мезосубструктуры, что проявляется в значительном повышении долговечности.

К противоположному результату приводит легирование свинца оловом, составляющим с ним простую эвтектическую систему, что сопровождается ослаблением межатомных связей. Такое легирование хотя и подавляет ЗГП, но в условиях низкой сдвиговой устойчивости, особенно в приграничных зонах,сохраняет движение крупных ядер зерен как целого, что значительно снижает характеристики усталости (см. таблицу 1).

А1 А999 близок к РЬ по типу кристаллической решетки и размеру зерен, но существенно отличается от него очень высокой сдвиговой устойчивостью и более высокими характеристиками упругости и атомных связей в решетке. Как следствие, несмотря на интенсивное ЗГП, мезополосы локализованной деформации в А1 999 не формируются. Это связано с эффективной релаксацией возникающих на границах зерен мезоКН путем развития аккомодационных процессов поворотного типа в приграничных зонах (миграции границ зерен и фрагментации). В таких условиях разрушение происходит исключительно по границам зерен. Однако более высокая сдвиговая устойчивость кристаллической решетки А1 обусловливает более высокую его усталостную долговечность по сравнению со свинцом. Поэтому в экспериментах с А1 А999 амплитуда изгиба увеличилась в 2 раза, что дало близкие значения для РЬ и А1 А999.

Наводороженный титан включен в группу материалов с низкой долговечностью, но его следует рассматривать после анализа исходного титана (см. ниже).

В группе материалов с высокой долговечностью (см. таблицу) наиболее простым в плане анализа является А1 А6. При удовлетворительном уровне характеристик упругости, сил межатомных связей и мелком размере зерен он отличается от остальных поликристаллов очень высокой сдвиговой устойчивостью как кристаллической решетки, так и границ зерен. Как следствие, ЗГП в А1 А6 отсутствует. Пластическая деформация в поверхностном слое развивается в отдельных зернах. При этом масштаб сдвига не выходит за пределы зерна. Материальные повороты одиночного внутризеренного скольжения аккомодируются путем самосогласованной подстройки активных смежных зерен в деформационные конгломераты-петли. В этом отношении А1 А6 и сплав РЬ-Те, имеющие примерно одинаковую величину зерна, качественно подобны по характеру мезосубструктуры. Но для ее развития в А1 А6 требуется значительно большее число циклов нагружения. Так, А1 Аб на порядок выше соответствующей величины для РЬ-0,03Те при большей в 3 раза амплитуде изгиба алюминия.

Т[ качественно отличается от РЬ и А1 типом кристаллической решетки и полиморфизмом. Наряду с очень низкой э.д.у., он имеет очень высокую температуру плавления, высокие характеристики упругости, очень малый размер зёрен и

элементов мезосубструктуры-И. Низкий уровень э.д.у. проявляется при циклическом нагружении в низкой сдвиговой устойчивости структуры пластически деформирующегося поверхностного слоя:. Это сказывается в ярко выраженном его многоуровневом гофрировании, интенсивной экструзии-интрузии зерен как целого, самоорганизации пластически деформирующихся зерен в конгломераты-петли. Однако вследствие высокого уровня характеристик упругости и межатомных связей подложки и малого размера элементов поверхностной мезосуб-структуры титан имеет по сравнению с А1 А6 в три раза более высокую долговечность при трехкратном увеличении амплитуды изгиба.

Электролитическое наводороживание титана проведено с целью дополнительного понижения сдвиговой устойчивости его тонких поверхностных слоев. Как следствие указанного эффекта, в наводороженном титане самоорганизация исходных зерен в конгломераты возникает уже в процессе электролитического наводороживания. При этом размер конгломератов многократно превышает их значения для исходного И При последующем знакопеременном изгибе сформировавшиеся конгломераты испытывают сильно выраженную экструзию-интрузию с проявлением яркой ламельной структуры их границ и широкого многообразия мезоскопических полосовых структур в пределах конгломератов зерен. При этом усталостная долговечность снижается.

Таким образом, сравнительный анализ результатов, полученных для поликристаллов различной природы, убедительно свидетельствует о важной роли в развитии на мезоуровне циклической деформации и усталостного разрушения не только состояния поверхностных слоев, но и объема, что обусловлено их сопряжением и необходимостью совместности их деформации. Важной особенностью настоящих экспериментов является использование в качестве вида нагружения знакопеременного изгиба, обеспечивающего преимущественную пластическую деформацию только поверхностных слоев образца.

Из сравнения результатов, полученных для РЬ и А1 А6 - мономорфных металлов с одинаковой ГЦК-решеткой, очевидна определяющая роль в уровне сопротивления усталости сдвиговой устойчивости кристаллической решетки, границ зерен и их размера. Это проявилось в существенном различие масштаба, формы и скорости формирования мезосубструктуры-И и, как следствие, уровня циклической долговечности.

Сравнение результатов, полученных для технического и в.ч.алюминия, ярко демонстрируют исключительно важную роль в усталостном разрушении состояния 1раниц зерен, которые в А1 А6 заблокированы малорастворимыми примесями, а в А1 А999 - свободны от них (это проявилось также в сильном различии величины зерна). Этот факт определил резкое отличие алюминия разных марок по характеру, масштабу и скорости формирования мезосубструктуры-П и, как следствие, уровню Ир. Однако сравнение А1 А999 и РЬ, имеющих почти одинаковый размер структурных элементов деформации (Б) и сильно выраженное ЗГП, но существенно более высокое сопротивление усталости у А1 А999, указывает на важную роль сдвиговой устойчивости кристаллической решетки в усталостном разрушении.

Сравнение рассматриваемых закономерностей с результатами, полученными для Тл, явно указывает на важную роль подложки в сопротивлении усталости. Его очень низкая э.д.у. проявилась лишь в специфическом характере мезосубст-руктуры пластически деформирующегося поверхностного слоя. В то же время состояние упруго нагруженной подложки определяется очень высоким уровнем характеристик упругости и сил связи в решетке. В этом случае особенно ярко проявляется фактор сопряжения пластически деформирующегося поверхностного слоя и упруго деформирующейся подложки. Низкая сдвиговая устойчивость поверхностного слоя титана не может реализоваться существенными кристаллографическими поворотами элементов мезосубструктуры как целого вследствие сильного сдерживающего фактора подложки и, кроме того, малого размера этих элементов. Как следствие, титан имеет очень высокую усталостную долговечность.

Дополнительное ослабление поверхностных слоев И наводороживанием при неизменном состоянии подложки привело к понижению величины Ир вследствие существенного увеличения размеров элементов мезосубструктуры-Н.

Таким образом, проведенный в настоящей главе анализ целого комплекса результатов исследования закономерностей развития мезоскопических структурных уровней деформации при знакопеременном изгибе и их влияния на характеристики усталости поликристаллов различной природы показывает, что сдвиговая устойчивость пластически деформирующегося поверхностного слоя определяется э.д.у., а упругонагруженной подложки - силами связи в кристалле и характеристиками упругости. Уровень сопротивления усталости многоуровневой системы определяется сочетанием характеристик сдвиговой устойчивости отдельных ее элементов, что определяется условиями сопряжения и необходимости совместной деформации поверхностного слоя и подложки. Обобщенным критерием результирующей эффективности указанного сочетания является размер элементов дшгамической мезосубструктуры-Н в пластически деформирующемся поверхностном слое. Для повышения усталостной долговечности необходимо минимизировать размеры элементов мезосубструктуры-И, формирующейся в поверхностном слое при циклическом нагружении материала.

Выводы. Используя полученные результаты и литературные данные для свинца и РЬ-сплавов, проведен анализ совместного влияния всего комплекса характеристик сдвиговой устойчивости различных структурных элементов поликристаллов при их знакопеременном изгибе на закономерности формирования в их поверхностных слоях мезосубструктуры, зарождение трещин и усталостную долговечность. Установлены следующие основные закономерности.

1. Показано, что при циклической деформации технического А1, Т1 и наво-дороженного Т1 в их поверхностных слоях формируется мезосубструктура-П, с которой связаны зарождение и развитие поверхностных усталостных трещин; элементами мезосубструктуры-П являются конгломераты самосогласованно деформирующихся зерен, масштаб и кинетика формирования которых определяются сдвиговой устойчивостью структуры поверхностного слоя, характеристиками упругости и сил связи подложки.

2. В крупнозернистом в.ч. алюминии, в котором границы зерен свободны от малорастворимых примесей, при 20°С развивается интенсивное ЗГП, и сопровождающие его аккомодационные процессы поворотного типа (фрагментация, экструзия-интрузия, миграция границ), локализующиеся в приграничных зонах. Это приводит к межкристаллитному усталостному разрушению при низкой циклической долговечности.

3. В поверхностных слоях титана при знакопеременном изгибе развивается интенсивная экструзия-интрузия зерен как целого, что является аномальным для данных условий испытания (Т=0,2Т1Ш) и связывается с влиянием водорода, имеющемся в титане в состоянии поставки.

4. При электролитическом наводороживании титана та его поверхности формируется тонкая (~2мкм) пленка, что вызывает самоорганизацию упругонаг-руженных зерен в поверхностном слое в крупные конгломераты. При последующем знакопеременном изгибе образца указанные конгломераты испытывают интенсивную экструзшо-интрузию; в пределах конгломератов развиваются некристаллографические мезополосы локализованной деформации. Исследованное поверхностное наводороживание титана приводит к снижению его циклической долговечности.

5. В поверхностных слоях наводороженного титана и высокочистого алюминия в зернах и на их границах при знакопеременном изгибе выявлено формирование клеточного ("шахматного") деформационного профиля, что в физической мезомеханике связывается с "шахматным" распределением напряжений на интерфейсе "поверхностный слой - подложка".

6. Показано, что при формировании мезосубструктуры-П в поверхностных слоях поликристаллов в процессе их циклического нагружения усталостные трещины зарождаются на границах замкнутых деформационных конгломератов пластически деформирующихся зерен. Воздействуя целенаправленно на параметры формирующейся мезосубструктуры через состоите поверхностного слоя, можно эффективно управлять характеристиками усталости всего материала.

7. Сравнительный анализ полученных результатов и литературных данных для РЬ и его сплавов показывает, что снижение сдвиговой устойчивости любого из структурных элементов поликристалла приводит к снижению усталостной долговечности. Для достижения высокого усталостного сопротивления материала необходимо такое сочетание характеристик сдвиговой устойчивости элементов его многоуровневой структуры, которая минимизирует масштаб динамической мезосубструктуры, возникающей в его поверхностных слоях при циклическом нагружении.

Список цитируемой литературы

1. Махутов H.A., Сосновский Л.А., Фролов К.В. Основы механики износоусталостных повреждений // Аннотации докладов IX Вссрос. Съезда по теор. и приклад, механике. Н - Новгород: Изд. Н-Новгород: Изд. Н-НГУ, 2006. - с. 143-144.

2. Иванова B.C., Терентьев В.Ф. Природа усталости металлов. - М.г Металлургия. -1975. - 454с.

3. Терентьев В.Ф. Усталость металлических материалов. — М.: Наука. — 2003. - 253с.

4. Поверхностные слои и внутренние границы раздела в гетерогенных материалах // Под ред. В.Е. Панина. - Новосибирск: Изд. СО РАН - 2006 - 525с.

5. ZangwillA. Physics of Surfaces. - Cambridge: Cambridge University Press. - 1988.-536 p.

6. Панин В.Е. Поверхностные слои как синергетический активатор пластического течения нагруженного твердого тела // МИТОМ. - 2005. - № 7. - С. 62-68.

7. Шанявский A.A. Безопасное усталостное разрушение элементов авиаконструкций. Уфа: Изд. «Монография», 2003. - 802с.

8. Елсукова Т.Ф., Панин В.Е. Эволюция структурных уровней деформации и самоорганизация мезоскопической субструктуры в поликристаллах. // Изв.АН. Металлы. - 1992.

- №2. - С. 73-78

9. Демиденко B.C., Зайцев Н.Л., Меньшикова Т.В., Скоренцее Л.Ф. Предвестник виртуальной ß-фазы в электронном строении нанокластера в а-титане И Физ.мезомех. - 2006.

- Т.9. - №3. - С. 55-60.

10. Ангелоеа Г.В. Закономерности и механизмы пластической деформации и разрушения на мезомасштабном уровне при знакопеременном изгибе крупнозернистого алюминия. Автореферат диссертации канд.физ.-мат.наук. - Томск. -2004. - 19с.

11. Бушлшнова О.П., Ревуженко А.Ф. О пластической деформации в условиях локализации сдвигов на дискретной системе линий. // Физ.мезомех. - 2002. - Т.5. - №3. - С. 9-16.

Основные результаты диссертации представлены в следующих публикациях:

1. Панин В.Е., Елсукова Т.Ф., Панин A.B., Кузнецов П.В., Кузина О.Ю. Мезоскопиче-ские структурные уровни деформации в поверхностных слоях и характер усталостного разрушения поликристаллов при знакопеременном изгибе. Часть I // Физ. мезомех.-2004,-Т.7.-№2.-С. 5-17.

2. Панин В.Е., Елсукова Т.Ф., Панин A.B., Кузина О.Ю. Мезосубструктура поверхностных слоев поликристаллов при циклическом нагружении и ее роль в усталостном разрушении //ДАН.—2005.-T.403.-№3.C. 328-333

3. Кузина О.Ю., Елсукова Т.Ф., Панин В.Е. Мезоскопические структурные уровни деформации в поверхностных слоях и характер усталостного разрушения поликристаллов при знакопеременном изгибе. Часть II. Многоуровневый подход // Физ. мезомех.-2005,-Т.8.-№4.-С. 13-26.

4. Панин В.Е.,. Панин А.В, Елсукова Т.Ф., Кузина О.Ю. Эффект "шахматной доски" в распределении напряжений на интерфейсах в нагруженных твердом теле: экспериментальная верификация и механизмы мезоскопического каналирования // Физ. мезомех,-2005.-Т.8.-№6.-С. 97-105

5. Панин В.Е., Панин A.B., Моисеенко Д.Д, Епсукова Т.Ф., Кузина О.Ю., Максимов П.В. Эффект "шахматной доски" в распределении напряжений на интерфейсах в нагруженных твердом теле//ДАН.-2006.-Т.409.-№5. - С. 606-610.

6. Елсукова Т. Ф., Панин В. Е., Панин А. В., Кузина О. Ю. Мезоскопическая субструктура и свойства поликристаллов при циклическом нагружении // Деформация и разрушение материалов. - 2006. - №4. - С. 12-18.

Издательство «В-Спектр» ИННЖПП 7017129340/701701001, ОГРН 1057002637768 Подписано к печати 1В.01.2007. Формат 60x84Vie. Печать трафаретная. Бумага офсетная. Гарнитура «Times New Roman». Печ. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ 7. 634055, г. Томск, пр. Академический, 13-24, тел. 49-09-91. E-mail: bmwm@list.ni

ВВЕДЕНИЕ.

1. ЯВЛЕНИЕ УСТАЛОСТИ НА МИКРО-, МЕЗО- И МАКРОМАСШТАБНЫХ УРОВНЯХ.

1.1. УСТАЛОСТЬ МЕТАЛЛОВ.

1.1.1. Явление усталости.

1.1.2. Факторы, влияющие на сопротивление усталости металла.

1.1.3. Диаграмма усталостного разрушения (периоды усталости).

1.1.4. Структурные изменения при усталости.

1.1.5. Дислокационный механизм циклической деформации.

1.1.6. Роль поверхности в развитии циклической деформации.

1.1.7. Закономерности и микромеханизмы зарождения и распространения усталостных трещин.

1.2. ПРИРОДА ПЛАСТИЧЕСКОГО ТЕЧЕНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ В ПРЕДСТАВЛЕНИЯХ ФИЗИЧЕСКОЙ МЕЗОМЕХАНИКИ.

1.2.1. Структурные уровни деформации твердых тел.

1.2.2. Основные положения и синергетические принципы физической мезомеханики.

1.2.3. Вихревое механическое поле в деформируемом кристалле.

1.2.4. Физическая мезомеханика поверхностных слоев.

1.2.5. Механизмы циклической деформации и усталостного разрушения в представлениях физической мезомеханики.

1.3. ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВОДОРОДА С МЕТАЛЛАМИ.

2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

2.2. МАТЕРИАЛЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.2.1. Алюминий.

2.2.2. Титан.

2.3. ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ МЕТОДИКИ.

2.3.1 Механические испытания на знакопеременный изгиб.

2.3.2. Расчет максимальных нормальных (атах) и касательных (ттах) напряжений на поверхности плоского образца при изгибе.

2.3.3. Методы электролитического полирования и насыщения поверхности водородом.

2.3.4. Метод нанесения координатной сетки.

2.3.5. Металлографическое исследование поверхностной картины деформации образцов (Neophot-21, Axiovert-25CA).

2.3.6. Определение поверхностного рельефа.

2.3.7. Метод измерения микротвердости.

3. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ И ХАРАКТЕР МЕЗОСКОПИЧЕСКОЙ СУБСТРУКТУРЫ В ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЯХ ПОЛИКРИСТАЛЛОВ АЛЮМИНИЯ И ТИТАНА ПРИ ЗНАКОПЕРЕМЕННОМ ИЗГИБЕ [152-154,165,168,169].

3.1. ВВЕДЕНИЕ.

3.2. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА [152-154,165,168,169].

3.2.1. Технический алюминий [152-154,165].

3.2.2. Особо чистый алюминий.

3.2.3. Технический титан [152-154, 165].

3.2.4. Наводороженный титан [152-154,165,168,169].

4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ ПОЛИКРИСТАЛЛОВ ТИТАНА И АЛЮМИНИЯ.

В РАМКАХ МНОГОУРОВНЕВОГО ПОДХОДА [152-154,165,168,169].

4.1. ВВЕДЕНИЕ.

4.2. ПОЛИКРИСТАЛЛЫ С КРУПНОМАСШТАБНОЙ МЕЗОСКОПИЧЕСКОЙ СУБСТРУКТУРОЙ [152-154,165,168,169].

4.3. ПОЛИКРИСТАЛЛЫ С МЕЖОМАСШТАБНОЙ МЕЗОСКОПИЧЕСКОЙ СУБСТРУКТУРОЙ [152-154, 165,168, 169].

Актуальность темы диссертации. Известно, что долговечность и надежность машин и механизмов во многом определяются их сопротивлением усталости, так как в подавляющем большинстве случаев детали машин испытывают воздействие переменных нагрузок. В связи с этим проблема усталостного разрушения остается исключительно актуальной. Ее сложность связана с рядом факторов. Прежде всего, при циклическом нагружении очень важную роль играет условие совместности деформации поверхностного слоя материала, который нагружается выше предела текучести и упруго нагруженной подложки. Это обусловливает вовлечение в пластическое течение и разрушение всей иерархии масштабов структурных уровней деформации. Знакопеременность нагружения в условиях упруго нагруженной подложки вызывает сильную локализацию пластической деформации в поверхностных слоях. В зонах локализации деформации материал достигает предельного состояния, в котором зарождаются и развиваются усталостные трещины. На развитие этих многоуровневых процессов сильно влияет условие нагружения: температура, стресс-коррозия, специфика поведения поверхностных слоев в парах трения и др. Другими словами, усталостное разрушение есть сложный многоуровневый процесс, который до сих пор до конца не раскрыт и требует дальнейших систематических исследований.

За последние полвека усилиями многих научных школ достигнуты большие успехи в области в области изучения физической природы, закономерностей зарождения усталостных трещин и их распространения. Наиболее систематизированными и всесторонними исследованиями по проблеме природы усталости металлов являются, прежде всего, работы И.А. Одинга, B.C. Ивановой, С.В. Серенсена, JI.M. Школьника, В.Ф. Терентьева, А.А.Шанявского, С. Коцаньды, В.М. Горицкого, В.Т.Трощенко [1-17]. В [1] рассматриваются несколько подходов к решению вопроса о природе циклической деформации и усталостного разрушения. Первый подход связан с изучением макроскопических закономерностей процесса усталости с помощью математического аппарата механики сплошной среды. Созданные при этом теории циклической деформации и усталостного разрушения базируются на моделях твердого тела, удовлетворяющих представлениям теории упругости и не учитывающих реальной структуры материалов. В рамках второго подхода развивается феноменологическое описание картины усталостного разрушения и установление связи между характером разрушения, фазовым составом и микроструктурой материала с применением статистических методов. Третий подход основан на исследовании несовершенств кристаллического строения металлических материалов, и связан с теоретическим и экспериментальным изучением микромеханизмов усталостного разрушения. В этом подходе на микромасштабном уровне изучены фундаментальные закономерности возникновения, движения и самоорганизации при циклическом нагружении основного типа деформационных дефектов - дислокаций. По данным [1] систематические исследования дислокационный структуры, формирующейся в процессе усталости, выполнены практически на всех пластичных однофазных материалах. Не менее обширными являются и металлографические структурные исследования циклически деформированных материалов. К сожалению, отсутствие сканирования протяженных областей поверхностных слоев не позволило известным в литературе металлографическим исследованиям вскрыть закономерности усталостного разрушения на мезоскопическом масштабном уровне. Наконец, отметим очень важные исследования [3], где уделяется особое внимание специфике деформации поверхностных слоев при циклическом нагружении.

В многоуровневом подходе концепции структурных уровней деформации [18-20] и развитой на её основе физической мезомеханики материалов [21-24] деформируемое твердое тело рассматривается как иерархически организованная многоуровневая система. Её пластическое течение развивается самосогласованно как последовательная эволюция локальной потери его сдвиговой устойчивости на микро-, мезо- и макромасштабном уровнях. Поэтому центральной задачей при описании пластического течения является системный анализ сдвиговой устойчивости всех возможных подсистем деформируемого тела: кристаллической решетки в его объеме, всех составляющих его фаз, поверхностных слоев и внутренних границ раздела. Наименьшую сдвиговую устойчивость в нагруженном кристалле имеет его поверхностный слой, который в работах [25, 26], рассматривается как особое состояние вещества. Как следствие, поверхностный слой при нагружении кристалла более интенсивно теряет свою сдвиговую устойчивость по сравнению с объемом и проявляет специфические механизмы пластического течения. Известно [1, 3 27], что наибольшая роль поверхности в пластической деформации наблюдается при циклическом нагружении. Его особая роль в развитии усталостного разрушения при циклическом нагружении общепризнанна [1-3, 11, 28]. При этом особого внимания заслуживает необходимость выполнения условия совместности пластической деформации поверхностного слоя и упруго нагруженной подложки. Это условие вызывает развитие эффектов гофрирования поверхностного слоя, которые определяются мезоскопическими масштабными уровнями деформации.

К настоящему времени исследования циклической деформации и усталостного разрушения металлических материалов в представлениях многоуровневого подхода выполнены в работах [29-40]. Наиболее систематические исследования природы мезоуровня циклической деформации выполнены в [30-34]. В них на свинце и свинцовых сплавах показано, что низкие характеристики усталости свинца обусловлены его низкой сдвиговой устойчивостью и интенсивным зернограничным проскальзыванием. Целенаправленное легирование свинца добавками, подавляющими в нем зернограничное проскальзывание и при этом повышающими либо понижающими его сдвиговую устойчивость, однозначно показало важную роль этого параметра в уровне сопротивления усталости.

В то же время, в рамках многоуровневого подхода сдвиговая устойчивость пластически деформированного поверхностного слоя и упруго нагруженной подложки определяется различными характеристиками. Поскольку пластическая деформация связана с локальными структурными превращениями в кристаллической решетке, сдвиговая устойчивость поверхностного слоя следует характеризовать энергией дефекта упаковки. Сдвиговая устойчивость в упруго нагруженном кристалле определяется его силами связи и характеристиками упругости. При сопряжении пластически деформируемого поверхностного слоя и упруго нагруженной подложки могут наблюдаться самые различные сочетание характеристик их сдвиговой устойчивости. Так, низкие значения энергии дефекта упаковки и сил связи в свинце обусловливают чрезвычайно низкую его усталостную прочность. Наряду с этим, у титана величина энергии дефекта упаковки еще ниже, чем у свинца, но высокий уровень сил связи в подложке определяют очень высокую усталостную прочность титана. Негативная роль зернограничного проскальзывания сильно зависит от гомологической температуры испытания материала.

Таким образом, очень актуальным является понимание взаимное влияния уровня сил связи в кристалле, его энергия дефекта упаковки, гомологической температуры испытания на мезомасштабные структурные уровни деформации поверхностных слоев материала, механизма зарождения в них поверхностных трещин и последующего усталостного разрушения при циклическом нагружении. Выяснению этих вопросов посвящена настоящая работа.

В связи с этим представлялось важным провести аналогичные исследования на материалах с различной, но контролируемой сдвиговой устойчивостью. Такие исследования были выполнены в [40] на алюминии, имеющем высокую сдвиговую устойчивость. В этой работе использовали технический алюминий с очень крупным зерном (~2000мкм) для выполнения модельных экспериментов по выявлению специфики элементарного акта мезоуровня деформации по схеме «сдвиг+поворот». Очень крупное зерно в поверхностном слое позволяло при знакопеременном изгибе по возможности в чистом виде выделить фактор сопряжения пластически деформирующегося поверхностного слоя с упруго нагруженной подложкой.

Однако на практике используется технический алюминий с размером зерна 50-70 мкм. В этом случае на упомянутый фактор накладывается еще фактор самосогласования пластически деформирующихся смежных зерен поверхностного слоя друг с другом. Это самосогласование обусловливает формирование в поверхностном слое мезоскопической субструктуры: мезополос локализованной деформации, эллипсоидных петель, мезоблоков и др. [21]. Для решения этой более сложной, но важной в практическом отношении задачи, мелкозернистый технический алюминий, как поликристалл с высокой сдвиговой устойчивостью, был включен в число материалов исследования настоящей работы.

Учитывая, что на характер и кинетику развития в поверхностных слоях поликристаллов мезоструктурных уровней деформации существенное влияние оказывает состояние границ зерен, в качестве материала исследования был взят также высокочистый алюминий, в котором границы зерен свободны от малорастворимых примесей, присутствующих в больших количествах в техническом алюминии.

В рамках данной многоуровневой постановки особый интерес представляет технический титан. С одной стороны, вследствие высоких сил связи в кристаллической решетке он характеризуется очень высокой температурой плавления и высоким модулем сдвига. С другой стороны, он имеет очень низкую сдвиговую устойчивость решетки (его энергия дефекта упаковки всего 10 мДж/м2) и склонен к полиморфизму. Наряду с этим, его высокое сродство к водороду и наличие водорода в поверхностных слоях технического титана в состоянии поставки, обусловливают аномально низкую сдвиговую устойчивость поверхностных слоев титана. Указанные специфические особенности титана позволяют предположить существование в его поверхностных слоях спектра различных атомных конфигураций. Это должно облегчить развитие в поверхностных слоях потоков деформационных дефектов [25]. То есть при высоких прочностных характеристиках объема в поверхностных слоях титана при нагружении можно ожидать облегченного развития процессов локальных структурных перестроений из одной кристаллической решетки в другую. Последнее обстоятельство должно существенно сказаться на характере формирующейся при нагружении мезосубструктуры и, как следствие, характеристиках усталости. Указанную специфику поверхностных слоев титана предполагалось усилить посредством контролируемого их насыщения водородом.

Вышеизложенные соображения послужили основой к постановке и проведению настоящей работы.

Цель работы: систематические исследования характера и закономерностей развития мезоскопических структурных уровней циклической деформации и усталостного разрушения в поверхностных слоях поликристаллов с различной сдвиговой устойчивостью структуры в объеме материала и на границах зерен и их связи с характеристиками усталости.

Для достижения указанной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:

1. Методом микротвердости установить стадии многоцикловой усталости для исследуемых материалов.

2. Исследовать характер и кинетику самосогласования поворотных мод деформации при формировании в процессе знакопеременного изгиба поверхностной мезоскопической субструктуры с выявлением ее эволюции на каждой стадии усталости, установить их связь с характеристиками усталости поликристаллов алюминия и титана.

3. Провести количественные оценки размеров элементов исходной структуры всех исследуемых поликристаллов и элементов динамической мезосубструктуры, формирующейся в их поверхностных слоях при знакопеременном изгибе.

4. Методом лазерной профилометрии исследовать характер распределения деформации в зонах интрузии и экструзии наводороженного поверхностного слоя титана на разных этапах знакопеременного изгиба.

5. Изучить зарождение и характер распространения поверхностных усталостных трещин в исследуемых поликристаллах.

6. В рамках двухуровневого подхода провести сравнительный анализ влияния сдвиговой устойчивости, сил связи, характеристик упругости и гомологической температуры испытания исследованных поликристаллов на характер формирования в поверхностных слоях мезосубструктуры, зарождения поверхностных трещин и сопротивление усталости.

Положения, выносимые на защиту:

1. Формирование в поверхностных слоях поликристаллов технического алюминия и титана при их циклическом нагружении мезоскопической субструктуры-П, которая определяет зарождение и развитие усталостных трещин на мезомасштабном уровне; мезосубсгруктура- П представляет собой конгломераты самосогласованно деформирующихся зерен, масштаб и кинетика формирования которых в значительной степени определяются сдвиговой устойчивостью сгруюуры поверхностного слоя, уровнем сил связи и характеристиками упругости подложки.

2. Интенсивное проскальзывание зерен как целого, и связанные с ним аккомодационные процессы в зернах поверхностных слоев высокочистого алюминия при низкотемпературном знакопеременном изгибе.

3. Мезоскопическая самоорганизация поверхностных зерен титана в крупные конгломераты в процессе наводороживания его поверхностных слоев. Развитие экструзии указанных конгломератов зерен и широкого спектра аккомодационных механизмов мезоуровня деформации внутри конгломератов, не связанных с кристаллографией отдельных зерен.

4. Формирование клеточного («шахматного») деформационного профиля в поверхностных слоях наводороженного титана и высокочистого алюминия при знакопеременном изгибе, связанного с проявлением сопряжения пластически деформированного поверхностного слоя и упруго деформированной подложки в рамках выполнимости условия совместности их деформации.

Научная новизна. В работе впервые:

1. На целенаправленно подобранных поликристаллах (технический алюминий, алюминий высокой чистоты, титан и наводороженный титан), существенно различающихся сдвиговой устойчивостью кристаллической решетки в упруго и пластически нагруженном состоянии, силами связи в кристаллической решетке, характеристиками упругости, наличием или отсутствием полиморфного превращения, гомологической температурой испытания, при контролируемом изменении состояния поверхностного слоя и границ зерен выполнены в представлениях многоуровневого подхода систематические исследования пластической деформации в поверхностных слоях на мезомасштабном уровне на различных стадиях циклического нагружения и их связи с характеристиками усталости.

2. Показано, что в поверхностных слоях технического алюминия, титана и наводороженного титана при циклической деформации на мезоуровне происходит формирование мезоскопической субструктуры-П в виде конгломератов самосогласованно деформирующихся зерен, которая существенно влияет на зарождение поверхностных трещин и развитие усталостного разрушения поликристалла. Её морфология, масштаб и кинетика формирования в значительной степени определяются сдвиговой устойчивостью внутренней структуры поверхностных слоев, силами связи и характеристиками упругости подложки, а также гомологической температурой испытания.

3. Установлено, что в титане при электролитическом наводороживании на его поверхности формируется тонкая пленка, которая вызывает самоорганизацию упругонагруженных зерен в поверхностном слое в крупные конгломераты. При последующем циклическом нагружении конгломераты поверхностных зерен испытывают эффекты экструзии-интрузии в тонкой наводороженной поверхностной пленке, в пределах экструдированных конгломератов развиваются некристаллографические мезополосы локализованной деформации.

4. Обнаружен клеточный («шахматный») характер пластической деформации в поверхностных слоях наводороженного титана и высокочистого алюминия. В физической мезомеханике он связывается с "шахматным" характером распределения напряжений на интерфейсе "сдвигонеустойчивый поверхностный слой - подложка".

Практическая значимость.

Предлагается в качестве критерия предразрушения при диагностике нагруженных элементов конструкций учитывать эффект формирования в их поверхностных слоях замкнутых конгломератов пластически деформирующихся зерен.

Структура и объём диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения; всего 197 страниц, в том числе 60 рисунков, 8 таблиц и список цитируемой литературы из 190 наименований

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ВЫВОДЫ

В развитие работ [29-33, 149, 181-183], в которых в многоуровневой постановке изучались механизмы мезоуровня деформации при циклическом нагружении в поверхностных слоях свинца и сплавов на его основе и их влияние на усталостную долговечность материала, проведено аналогичное исследование на техническом алюминии, высокочистом алюминии, титане и титане с наводороженным поверхностным слоем. Важным моментом настоящей работы является выбор материалов исследования. Он связан с существом многоуровневого подхода, в соответствии с которым пластическое течение твердого тела развивается самосогласованно как эволюция локальной потери его сдвиговой устойчивости на различных масштабных уровнях. Поскольку поверхностный слой и объем материала имеют уже в исходном состоянии различную сдвиговую устойчивость и, кроме того, при многоцикловой усталости этот параметр для пластически деформирующегося поверхностного слоя и упруго нагруженного объема определяются различными характеристиками, представлялось важным расширить набор поликристаллов, существенно различающихся параметрами, характеризующими сдвиговую устойчивость пластически деформирующегося поверхностного слоя и упругонагруженной подложки. Совокупность результатов, полученных в настоящей работе и ранее выполненных исследованиях данного коллектива привела к существенному продвижению в понимании взаимного влияния указанных характеристик на мезомасштабные структурные уровни деформации поверхностных слоев поликристалла, механизма зарождения в них усталостных трещин и последующего усталостного разрушения.

Убедительно показано, что зарождение усталостных трещин в поликристаллах при их знакопеременном изгибе связано с формированием в поверхностном слое образцов мезосубструктуры-П. Сравнительный анализ развития картины деформации на мезоуровне для всех исследованных материалов показал, что характер, параметры и кинетика формирования мезосубструктуры-П существенно зависят от сдвиговой устойчивости поверхностного слоя, характеристик упругости, сил связи в кристаллической решетке подложки и гомологической температуры испытания. Совокупность этих параметров закономерно влияет на усталостную долговечность материала. Полученные закономерности свидетельствуют о необходимости рассматривать деформируемое твердое тело при знакопеременном изгибе как многоуровневую систему, в которой условие совместности деформации пластически деформируемого поверхностного слоя и упруго нагруженной подложки играет важную роль в зарождении и развитии усталостного разрушения материала.

Полученные в работе результаты позволяют сделать следующие выводы.

1. Установлено, что на мезоуровне деформации при циклическом нагружении технического алюминия, титана и наводороженного титана в их поверхностных слоях формируется мезоскопическая субструктура-П, с которой связаны зарождение и развитие поверхностных усталостных трещин на мезоуровне; элементами мезосубструктуры-П являются конгломераты самосогласованно деформирующихся зерен, масштаб и кинетика формирования которых в значительной степени определяются сдвиговой устойчивостью поверхностного слоя, характеристиками упругости подложки и гомологической температурой испытания.

2. В поверхностных слоях титана при низкотемпературном (0,21^) знакопеременном изгибе обнаружена интенсивная экструзия-интрузия зерен как целого, что является аномальным для данных условий испытаний.

3. В титане с наводороженным поверхностным слоем мезоскопическая самоорганизация поверхностных зерен в конгломераты реализовалась уже в процессе наводороживания, что связывается в литературе с внутренними напряжениями, возникающими в наводороженном поверхностном слое при его сопряжении с ненаводороженной подложкой. При последующем знакопеременном изгибе развивается интенсивная экструзия конгломератов как целого, сопровождаемая внутри конгломератов широким спектром аккомодационных механизмов мезоуровня деформации, не связанных с кристаллографией зерен, составляющих конгломерат.

4. В высокочистом алюминии при низкотемпературном (0,3 Тпл) циклическом нагружении развиваются интенсивное зернограничное проскальзывание и сопровождающие его внутризеренные аккомодационные механизмы деформации мезоуровня-1: миграция границ зерен, фрагментация, экструзия-интрузия. Как следствие высокой сдвиговой устойчивости решетки и большого размера зерен мезосубструктура-П не формируется. Усталостное разрушение происходит исключительно по границам зерен при сравнительно низкой циклической долговечности.

5. В поверхностных слоях высокочистого алюминия и наводороженного титана в зернах и на их границах при знакопеременном изгибе выявлено формирование клеточного ("шахматного") деформационного профиля, что в физической мезомеханике связывается с "шахматным" распределением напряжений на интерфейсе "поверхностный слой - подложка" и внутренних границах раздела.

6. Показано, что при формировании мезосубструктуры-П в поверхностных слоях поликристаллов в процессе их циклического нагружения усталостные трещины зарождаются на границах замкнутых конгломератов, что связано с качественным изменением механизма поворота от материального к кристаллографическому. Воздействуя целенаправленно на параметры формирующейся мезосубструктуры через состояние поверхностного слоя, можно эффективно управлять характеристиками усталости всего материала.

7. Сравнительный анализ полученных результатов и литературных данных для свинца и его сплавов показывает, что снижение сдвиговой устойчивости любого из структурных элементов поликристалла приводит к снижению усталостной долговечности. Для достижения высокого сопротивления усталости материала необходимо такое сочетание характеристик сдвиговой устойчивости элементов его многоуровневой структуры, которое минимизирует масштаб динамической мезосубструктуры, формирующейся в его поверхностных слоях при циклическом нагружении.

1. Иванова B.C., Терентьев В.Ф. Природа усталости металлов. М.: Металлургия, 1975.-454с.

2. Терентьев В.Ф., Махутов H.A., Пойда В.Г., Щербак A.M. Влияние поверхностных слоев и старения на эффект Баушингера при малоцикловом нагружении // Усталость металлов и сплавов. М.: Наука. - 1971. - С. 4148.

3. Терентьев В.Ф. Усталость металлических материалов. М.: Наука -2003 - 253с.

4. Одинг И.А. Прочность металлов. Л., М.: Главная редакция машиностроительной и автотракторной литературы.- 1937.-565с.

5. Одинг И.А. Допускаемые напряжения в машиностроении и циклическаяпрочность металлов. М.: Машгиз. - 1962. - 364с.

6. Одинг И.А., Гордиенко Л.К., Фридман З.Г. Сб.: Исследование сплавовцветных металлов. IV. - Изв. АН СССР.-1963.-С.25-62.

7. Одинг И.А., Гордиенко Л.К., Фридман З.Г. Сб.: Исследование сплавов железа

8. Изв. АН СССР ОТН. Металлургия и топливо.-1964.-№1 .-С. 11-13.

9. Иванова B.C. Усталостное разрушение металлов. М.: Металлургиздат.1963.-272С.

10. Серенсен СВ. Усталость металлов. М.: Машгиз. - 1949. - 43с.

11. Школьник Л.М. Методика усталостных испытаний. Справочник. М.:

12. Металлургия. 1978. - 304с.

13. Коцаньда С. Усталостное разрушение металлов. М.: Металлургия. - 1976.- 454с.

14. Коцаньда С. Усталостное растрескивание металлов. М.: Металлургия.1990.-623с.

15. Горицкий В.М., Терентьев В.Ф. Структура и усталостное разрушение металлов. М.: Металлургия. - 1980. - 207с.

16. Трощенко В.Ф., Сосновский JI.A. Сопротивление усталости металлов и сплавов: Справочник. Части 1 и 2.: Киев: Наукова думка. - 1987. - 1324с.

17. Иванова B.C., Шанявский A.A. Количественная фрактография. Усталостное разрушение. Челябинск: Металлургия. - 1988. - 400с.

18. Синергетика: Прочность разрушение металлических материалов. / B.C. Иванова. М.: Наука. 1992. -160с.

19. Панин В.Е., Гриняев Ю.В., Елсукова Т.Ф., Иванчин А.Г. Структурные уровни деформации твердых тел. // Изв. Вузов. Физика. 1982. - №6. - С. 527.

20. Панин В.Е., Лихачев В.А., Гриняев Ю.В. Структурные уровни деформации. -Новосибирск: Наука. 1985. - 229с.

21. Панин В.Е., Гриняев Ю.В., Данилов В.И. и др. Структурные уровни пластической деформации и разрушения. Новосибирск: Наука. - 1990. -225с.

22. Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов: В 2-х томах.// Под ред. В.Е. Панина. Новосибирск: Наука. - 1995. - 297 и 320с.

23. Панин В.Е. Основы физической мезомеханики. // Физ.мезомех. 1998. - Т.1. -№6. - С. 5-22.

24. Панин В.Е. Синергетические принципы физической мезомеханики. // Физ.мезомех. 2000. - Т.З. - №6. - С. 5-36.

25. Панин В.Е., Егорушкин В.Е., Панин A.B. Физическая мезомеханика деформируемого твердого тела как многоуровневой системы. I. Физические основы многоуровневого подхода. // Физ.мезомех. 2006. - Т.9. - №3. - С. 922.

26. Zangwill A. Physics of Surfaces.-Cambridge: Cambridge University Press. -1988.-536 p.

27. Панин В.Е. Физическая мезомеханика поверхностных слоев твердых тел. // Физ.мезомех. 1999. - Т.2. - №6. - С. 5-23.

28. Терентьев В.Ф. Модель физического предела усталости металлов и сплавов // ДАН СССР. 1969. - Т. 185. - №2. - С. 324-326.

29. Терентьев В.Ф. Эволюция структуры при усталости металлов как результат самоорганизации диссипативных структур // Синергетика и усталостное разрушение металлов. М.: Наука, 1989. - С. 76-87.

30. Елсукова Т.Ф. Структурные уровни деформации и разрушения поликристаллов при различных видах нагружения. Автореферат диссертации докт.физико-математических наук. Томск: УОП ТГУ. - 1990. - 40с.

31. Панин В.Е., Елсукова Т.Ф. Мезоскопическая субструктура и усталостное разрушение поликристаллов. // Физ.мезомеханика и компьютерное конструирование материалов: В 2 т./ под ред. В.Е. Панина. Новосибирск: Наука, 1995. -Т.1.-С. 195-208.

32. Елсукова Т.Ф., Панин В.Е. Механизм усталостного разрушения поликристаллов на мезоуровне. // Изв.вузов. Физика. 1996. - Т.39. - №6. - С. 40-57.

33. Елсукова Т.Ф., Панин В.Е. Эволюция структурных уровней деформации и самоорганизация мезоскопической субструктуры в поликристаллах. // Изв.АН. Металлы. 1992. - №2. - С. 73-78.

34. Панин В.Е., Елсукова Т.Ф., Веселова О.В. Трансляционно-ротационные вихри, дисклинационная субструктура и механизм усталостного разрушения поликристаллов. // ДАН СССР. -1991. Т.316. - №5. - С. 1130-1135.

35. Кибиткин В.В. Мезоскопическая субструктура и механизм усталостного разрушения поликристаллов дуралюмина с макроконцентраторами напряжений. Автореферат диссертации канд.техн.наук. Томск: ИФПМ СО РАН. 1998. - 22 с.

36. Плешанов B.C. Мезомасштабные механизмы локализации механического состояния поликристаллов с макроконцентраторами напряжений. Автореферат диссертации докт.техн.наук.-Томск: ИФПМ СО РАН. 2003. -43с.

37. Быдзан А.Ю. Закономерности усталостного разрушения дуралюмина Д16АТ, стали 20X13 и ее композиций с Ni-Cr-B-Si-покрытиями на мезоуровне. Автореферат диссертации канд.техн.наук. Томск. - 2004. - 19с.

38. Быдзан А.Ю., Панин С В., Почивалов Ю.И. Механизм формирования мезоскопической деформационной структуры в поликристаллах при знакопеременном плоском изгибе. // Физ.мезомех. 2000. - Т.З. - №3. - С. 4352.

39. Быдзан А.Ю., Панин C.B. О механизмах усталостного разрушения конструкционной стали 20X13 и ее композиций с наплавленными покрытиями. // Физ.мезомех. 2002. - Т.5 - №6. - С. 73-85.

40. Ангелова Г.В. Закономерности и механизмы пластической деформации и разрушения на мезомасштабном уровне при знакопеременном изгибе крупнозернистого алюминия. Автореферат диссертации канд.физ.-мат.наук. -Томск.-2004. 19с.

41. Терентьев В.Ф., Оксогоев АЛ. Циклическая прочность металлических материалов. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001. 61с.

42. Терентьев В.Ф., Колмаков А.Г. Механические свойства металлических материалов при статическом нагружении: Учеб. пособие. Воронеж : Изд-во Воронежского гос. ун-та. 1998 - 80с.

43. Сопротивление усталости. Основные термины, определения и обозначения. ГОСТ 23.207-78.М. М.: Изд-во стандартов, 1981.

44. Металлы. Метод испытания на многоцикловую и малоцикловую усталость. ГОСТ 23.026-78. -М.: Изд-во стандартов, 1978.

45. Методы механических испытаний металлов. Методы испытаний на усталость. ГОСТ 25.502-79. М.: Изд-во стандартов, 1986.46.3олоторсвский B.C. Механические испытания и свойства мсталлов.-М.:Металлургия.-1974. 303с.

46. Кеннеди А.Д. Ползучесть и усталость в металлах. М.: Металлургия. -1965. - 312с.

47. Бернштейн MJL, Займовский В.А. Структура и механические свойства металлов. М.: Металлургия - 1970. - 472с.

48. Тимошук JI.Т. Механические испытания металлов. М.: Металлургия. -1971.-224с.

49. Металлы. Метод испытания на многоцикловую и малоцикловую усталость. ГОСТ 23.026-78. М.: Изд-во стандартов. - 1978.

50. Методы механических испытаний металлов. Методы испытания на усталость. ГОСТ 25.502-79. М.: Изд-во стандартов. - 1986.

51. Сопротивление усталости. Основные термины, определения и обозначения. ГОСТ 23.207-78.М. М.: Изд-во стандартов. - 1981.

52. Циклические деформации и усталость металлов / Под ред. В. Г. Трощенко. Киев: Наукова думка. - 1985. - 562с.

53. Терентъев В.Ф. Стадийность процесса усталостного разрушения металлических материалов // Металлы. -1996. №6. - С. 14-20.

54. Трощенко В.Т., Хамаза Л.А., Шестопал Л.Ф. Усталость металлов и сплавов. -М.: Наука.- 1971.-230с.

55. Хоникомб Р. Пластическая деформация металлов. М.: Мир. -1972. - 408с.

56. Владимиров В.И. Физическая природа разрушения металлов. М.: Металлургия, 1984.-280с.

57. Синергетика и усталостное разрушение металлов / Под ред. B.C. Ивановой. М.: Наука, 1989.-246с.

58. Физические основы пластической деформации / Полухин ПН. и др. М.: Металлургия, 1982-584с.

59. Механика разрушения и прочность материалов: Справочное пособие / Под ред. В.В. Панаоока. Том 4: Усталость и циклическая трещиностойкость конструкционных материалов / О.И. Романив, СЛ. Ярема, Т.Н. Никифорчин и др. Киев: Наукова думка.-1990.-680с.

60. Панин В.Е., Елсукова Т.Ф. Локализация деформации и разрушение при знакопеременном нагружении поликристаллов // Кооперативные деформационные процессы и локализация деформации. Киев: Наукова думка, 1989. - С. 49-57

61. Шанявский A.A. //Стандартизация фрактографического метода оценки скорости роста усталостной трещины на основе фрактографического анализа/ Под ред. О.Н. Романива.-М.:Стандарты.-Т.5.-С.54-61.

62. Рыбин В.В. Большие пластические деформации и разрушение металлов. -М.: Металлургия. -1986. 224с.

63. Thompson A.W., Backofen W.A. The effect of gram size on fatigue // Act metallurgic.-l 971 .-V.19.-NO.7.-P.597-606.

64. Ковш СВ., Котко B.A., Полоцкий И.Г., Прокопенко Г.И., Трефилов В.И., Фирстов С.А. Влияние циклического деформирования на дислокационную структуру и механические свойства молибдена, хрома и вольфрама // Проблемы прочности. 1973. - №11. - С. 15-20.

65. Горицкий В.М., Иванова B.C., Орлов Л.Г. Особенности дислокационной структуры армко-железа в многоцикловой усталости. // ФММ.-1973.-Т35.-№6.-С.1291-1298.

66. Структурные уровни и волны пластической деформации в твердых телах // Изв. вузов. Физика: Тематич. вып. 1990. - №2. - 139с.

67. Ревуженко А.Ф. Диссипативные структуры в сплошной среде // Изв. вузов. Физика. 1992. - Вып.35. - №4. - С.94-104.

68. Панин В.Е. Современные проблемы пластичности и прочности твердыхтел //Изв. вузов. Физика. 1998. - №1. - С.7-34.

69. Панин В.Е., Гриняев Ю.В., Егорушкин В.Е. Спектр возбужденных состояний и вихревое механическое иоле в деформируемом кристалле // Изв. вузов. Физика. 1987. - №11. - С. 36-51.

70. Конструирование новых материалов и упрочняющих технологий / Под ред. В.Е. Панина. Новосибирск: Наука.-1993.-140с.

71. Физическая механика среды со структурой // Изв. вузов. Физика. Тематич. вып. 1992. - №4. - 124с.

72. Компьютерное конструирование материалов // Изв.вузов.Физика: Тематич. вып. 1995. - №11. - 112с.

73. Physical Mesomechanics of Heterogeneous Media and Computer-Aided Design Materials. Ed. by V.E. Pamn.-Cambridge: Cambridge Interscience Publishing.- 1998. 339.

74. Панин В.Е. Методология физической мезомеханики как основа построения моделей компьютерном конструировании материалов // Изв. вузов. Физика.-1995.-№11 .-С.6-25.

75. Структурные уровни деформации твердых тел / В.Е. Панин, Ю.В. Гриняев, Т.Ф. Елсукова, А.Г. Иванчин // Изв. вузов. Физика. 1982. -Т.25, №6. - С. 5-27.

76. Сруктурные уровни пластической деформации и разрушения / В.Е. Панин, Ю.В. Гриняев, В.И. Данилов и др. Новосибирск: Наука, 1990. -255с.

77. Панин В.Е. Физические основы механики среды со структурой // Изв. вузов. Физика. 1992. -Т.35, №4. С. 5-18.

78. Panin V.E. Overview on mesomechanics of plastic deformation and fracture of solids // Theor. Appl. Fracture Mech.-1998.-V.30.-No. 1 .-P. 1-11.

79. Panm V.E. Modern problems of physical mesomechanics // Proc. Inter. Conf. "Mesomechanics-2000" / Ed. By G.C. Sih.-Beijing: Tsinghua University Press. 2000. - P. 127-142.

80. Гриняев Ю.В., Панин В.Е. Расчет напряженного состояния в упруго нагруженном поликристалле // Изв. вузов. Физика. 1978. - №12. - С. 95

81. Kramer I.R., Balasubramanian N. Metallographic study of the surface layer // Act metallurgies 1973. - V.21. - No.5. - P. 695-699.

82. Eshelby J.D. Boundary problems.-Amsterdam: North-Holland Publ. 1979. -V.l. - P. 167-220.

83. Васильев M.A. Структура и динамика поверхности переходных металлов. Киев: Наукова думка.-1988.-284.

84. Дударев Е.Ф. Микропластическая деформация и предел текучести поликристаллов. Томск: Изд-во Том. гос. ун-та.-1988.-256с.

85. Антипов С.Ф., Батаронов ИЛ., Дрожжин Л.И. и др. Особенности пластической деформации кремния, связанные с зарождением дислокаций на поверхности и эволюцией их ансамбля в объеме // Изв. вузов. Физика.-1993.-Т.36.-С.60-68.

86. Панин A.B., Клименов В.А., Абрамовская Н.Л., Сон A.A. Зарождение и развитие потоков дефектов на поверхности деформируемого твердого тела // Физ. мезомех. 2000. - Т.З. - №1. - С. 83-92.

87. Кузнецов П.В., Панин В.Е. Прямое наблюдение потоков дефектов и субмикронной локализации деформации на поверхности дуралюмина при помощи сканирующего туннельного и атомного силового микроскопов // Физ. мезомех. 2000. - Т.З. - №2. - С. 91-98.

88. Панин СВ., Нойман П., Байбулатов Ш.А. Исследование развития деформации на мезоуровне интерметаллического соединения №6зА1з7 при сжатии // Физ. мезомех. 2000. - Т.З. - №1. - С. 75-82.

89. Носов В.К., Колачев Б.А. Водородное пластифицирование при горячей деформации титановых сплавов. М.: Металлургия, 1986. - 120с.

90. Чернов И.П., Черданцев Ю.П., Лидер A.M. и др. Накопление и удаление водородных дефектов при радиационной и термической обработке титана // Физика и химия обработки материалов. №3. - 2002. - С. 79-84.

91. Ильин A.A., Колачев Б.А., Носов В.К., Мамонов А.М. Водородная технология титановых сплавов. М.: МИСиС. - 2002. - 392с.

92. Агеев В.Н. Бекман И.Н., Бурмистрова О.П. и др. Взаимодействие водорода сметаллами. М.: Наука, 1987. - 296с.

93. Мальков A.B., Колачев Б.А., Низкин И.Д. и др. Влияние водорода на структуру и технологические свойства сплава ВТ16 // Изв. Вузов. Цв. металлургия. №6. - 1990 - С.96-100.

94. Цвиккер У. Титан и его сплавы. Берлин - Нью-Йорк, 1974. Пер. с нем. М., "Металлургия", 1979, 512с.

95. Баумбах X., Кренинг М., Тюрин Ю.И. и др. Неравновесные системы металл водород. Титан, нержавеющая сталь. - Томск: Изд-во Том. Ун-та, 2002. - 350с.

96. Колачев Б.А. Водородная хрупкость металлов. М.: Металлургия. 1985. -287с.

97. Исаков М.Г., Изотов В.И., Филиппов Г.А. Особенности охрупчивания малоуглеродистой низколегированной ферритной стали при растяжении в условиях наводороживания // Физика металлов и металловедение. 2000. -Т. 90.-№4.-С. 105-111.

98. Швед М.М. Изменение эксплутационных свойств железа и стали под влиянием водорода. Киев: Наук. Думка, 1985. - 168с.

99. Гельд П.В., Рябов P.A. Водород в металлах. М.: Металлургия, 1974. -272с.

100. Колачев Б.А., Ливанов В.А., Буханов A.A. Механические свойства титана и его сплавов. М.: Металлургия, 1974. - 544с.

101. Колачев Б.А. Водород в металлах и сплавах // Металловедение и термическая обработка металлов. 1999. - №3. - С. 3-11.

102. Мороз J1.C., Чечулин Б.Б. Водородная хрупкость металлов. М.: Металлургия, 1967. - 255с.

103. Ливанов В.И., Буханова A.A., Колачев Б.А. Водород в титане. М.: Металлургиздат, 1962. - 248с.

104. Ильин A.A., Колеров М.Ю., Носов В.К. и др. Влияние термической обработки и легирования водородом на структуру и деформируемость титановых сплавов при нормальной температуре // Металловедение и термическая обработка металлов. .2002. - №5. - С. 17-21.

105. Мальков А.А., Автономов Е.П. О водородном пластифицировании титанового сплава ВТ8М // Металлы. №1. - 2003. -С. 22-25.

106. Г.В.Карпенко, Р.И. Крипякевич. Влияние водорода на свойства стали. -М.: Металлургиздат, 1962. 198с.

107. Рогинский С.З. Адсорбция и катализ на неоднородных поверхностях. -М.: Изд.АН СССР, 1958.

108. Ревяткин А.В., Резниченко В.А. Кинетика взаимодействия титана с водородом // Титан и его сплавы. изд-во АН СССР. - 1959. - вып.2.

109. Киселев В.В., Долгих Д.В. Эффективная модель двумерной нелинейно-упругой динамики тонкой пластины. Екатеринбург: УрО РАН, 2001. - 32с. / Препринт.

110. Snowden K.U. The formation of boundary serration and cavities during high-temperature fatigue // Metals Forum. 1981,4, № 1-2. - P. 106-111.

111. Langdon T.G., Simpson D., Gifkins R.C. Grain boundary sliding at high temperatures in tensional fatigue // J. Mater. Sci. Lett. 1983,2, №1. - P. 25-27.

112. Langton T.G., Raman V. Grain boundary effects in high temperature fatigue // Trans. Jap. Inst. Metals. 1986,27, Suppl. - P. 747-756.

113. Raman V., Reiley T.C. Cyclic deformation and fracture in Pb-Sn solid solution alloy//Met. Trans.-A., 1988,19, № 1-6.-P. 1533-1546.

114. Betrabet H S. Raman V. Microstructural observation in cyclically deformed Pb-Sn solid solution alloy // Met. Trans. A., 1988,19, № 1-6. - P. 1437-1443.

115. Langdon T.G., Simpson D., Gifkins R.C. Cyclic grain boundary migration during high temperature fatigue. I. Microstructural observations. II. Measurement of grain boundary sliding // Acta met. 1983, 31, №6. - P. 927-946.

116. Иванова B.C. Баланкин A.C., Бунин И.Ж., Оксогоев A.A. Синергетика и фракталы в материаловедении. М.: Наука, 1994. - 382с.

117. Справочник "Свойства металлов" / Под ред. ГВ.Самсонова.- М.: Металлургия. 1976. -Ч.1.-599с.

118. Свойства элементов. В двух частях. Ч. I. Физические свойства. Справочник. 2-е. изданиеМ.: Металлургия, 1976 600с.

119. Таблицы физических величин. Справочник / Под ред.акад. Кикоина Н.К.

120. М.: Атомиздат. -1976.-1050с.

121. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. Уч. для вузов / Колачев Б.А., Елагин В.И., Ливанов В.А. 4-е изд. перераб. и доп. - М.: "МСИС". 2005. - 432с.

122. Панин В.Е., Панин С.В., Мамаев А.И. Деформационные домены на мезоуровне в деформируемом твердом теле // ДАН. -1996. Т.350. - №1. -С. 35-38

123. Панин В.Е., Елсукова Т.Ф., Ангелова Г.В. Механизм деформации и зарождения усталостных трещин в поликристаллах алюминия при знакопеременном изгибе // ДАН. 2002. - Т.382. - №3. -С. 335-340.

124. Панин В.Е., Елсукова Т.Ф., Ангелова Г.В, Кузнецов П.В. Механизмы формирования фрактальной мезоструктуры на поверхности поликристаллов при циклическом нагружении // ФММ. 2002. - Т.94. - №4. - С. 92-103.

125. Панин В.Е., Елсукова Т.Ф., Ангелова Г.В. Волновой характер распространения усталостных трещин на поверхности поликристаллического алюминия при циклическом нагружении // Физ. мезомех. 2002. -Т.5. - №3. -С.93-99.

126. Панин В.Е., Елсукова Т. Ф., Ангелова Г.В., Сапожников C.B. Влияние сдвиговой устойчивости кристаллической структуры поликристаллов на механизм их усталостного разрушения на мезомасштабном уровне // Физ. мезомех. 1998. - Т.1. - №2. - С. 45-50.

127. Тарасов A.B. Металлургия титана М.: ИКЦ "Академкнига". - 2003. - 328с.

128. Гуляев А. П. Металловедение / Изд. 5-е, перераб. доп. М.: Металлургия, 1977. - 650с.

129. Чечулин Б.Б., Сыщиков В.И. Исследование усталостной прочности сварных швов титана // Сварка. 1958. - С.156-158.

130. Титановые сплавы в машиностроении / под.ред. Г.И. Капырина. Л.: машиностроение (Ленградское отд-ие), 1977. - 248с.

131. Панин В.Е. Поверхностные слои нагруженных твердых тел как мезоскопический структурный уровень деформации // Физ.мезомех.- 2001.-Т.4.-№3.- С.5-22.

132. Мороз Л.С., Чечулин Б.Б., Полин И.В. и др. Титан и его сплавы. T.I. Ленинград. Гос.Союзное издат.судостроительной промышленности, 1960. -514с.

133. Целлермаер В.Я., Громов В.Е., Закиров Д.М. и др. Водородное охрупчивание ферритно-перлитных сталей при волочении // Изв.вузв. Физика. №6. - Вып.З. - 1996. - С97-108.

134. Попов A.A., Ильин A.A., Демаков С.Л. и др. О природе Х-фазы в сплавах Ti-Nb-H // Металлы. 1995. - №6. - С. 52-58.

135. Коллеров М.Ю., Шинаев Е.В., Шинаев A.A. Взаимодействие водорода с дефектами кристаллического строение сплава Ti-35%Nb // Металлы. 2002 -№3.-С. 48-51.

136. Колачев Б.А., Арчаков Ю.И., Плотников А.Д., Бунин Л.А. О возможности применения титановых сплавов для длительной работы в атмосфере водорода при температурах от -50 до +70°С // Металлы. 2000. -№6. - С.91-96.

137. Мальков A.B., Низкин И.Д., Мишанова М.Г. Водородная технология объемной штамповки титановых сплавов // Металлы. №6. - 2003. - С.49-53.

138. Колачев Б.А., Садков В.В., Былов Б.Б., Хлопов C.B. Влияние водорода на сопротивление усталости титанового сплава ВТ6Ч при различных условиях нагружения /У Металловедение и термическая обработка металлов. 2003. -№4.-С. 9-13.

139. Водород в металлах. / Под ред. Г. Алефельда и И. Фелькля. М.: Изд-во "Мир", 1981.-Т.1.-475с.

140. Сопротивление материалов / Александрова А. В., Потапова В. Д., Державин Б. П. М.: Высшая школа. - 2000 - 560 с.

141. Электролитическое и химическое полирование металлов Щиголев П.В. -Москва: Изд. Академия наук СССР, 1989 188с.

142. Панин В.Е., Елсукова Т.Ф. Деформация и разрушение поликристаллов при знакопеременном нагружении как диссипативный процесс // Синергетика и усталостное разрушение металлов / Под ред. В.С.Ивановой.-М.:Наука,1989.-С.113-138.

143. Немошколенко В.В, Алешин В.Г. и др. Электронная структура и состав поверхностных слоев // Металлофизика. 1982. - Т.4. - №4. - С.58-63

144. Панин В.Е., Елсукова Т.Ф., Панин A.B., Кузина О.Ю. Мезосубструктура поверхностных слоев поликристаллов при циклическом нагружении и ее роль в усталостном разрушении /УДАН.-2005.-Т.403.-№З.С. 328-333

145. Елсукова Т. Ф., Панин В. Е., Панин А. В., Кузина О. Ю. Мезоскопическая субструктура и свойства поликристаллов при циклическом нагружении // Деформация и разрушение материалов. 2006. - №4. - С. 12-18.

146. Lin Т.Н. Mikrostresses of slip band in metals // proc. 2nd Inst. Conf. Mech. Behev. Mater. Boston, Mass. -1976, SI. - P. 523-527.

147. Костюкова Е.П., Ровинский Б.М., Рыбакова JI.M. Структурные изменения при знакопеременной пластической деформации // ФММ. 1965. Т. 20, вып. 2. - С. 274-279.

148. Гурьев A.B., Столяров Г.Ю. О характере и закономерностях развития полос скольжения при испытаниях стальных образцов на усталость // Изв.вузов. Черная металлургия. 1966, №8. - С. 132-135.

149. Романов А.Н. Микроструктурные особенности усталостного разрушения Fe при высоких температурах // Общие проблемы машиностроения. М.: Наука, 1967. - С.90-102.

150. Бушманова О.П., Ревуженко А.Ф. О пластической деформации в условиях локализации сдвигов на дискретной системе линий. // Физ.мезомех. 2002. -Т.5. - №3. - С. 9-16.

151. Тюменцев А.Н., Панин В.Е., Деревягина JI.C., Валиев Р.З, Дубовик H.A., Дитенберг И.А. Механизм локализации сдвига на мезоуровне при растяжении ультрамелкозернистой меди // Физ. мезомех. 1999. - Т.2. - №6. -С. 115-123.

152. Тюменцев А.Н., Панин В.Е., Дитенберг И.А., Пинжин Ю.П., Коротаев А.Д., Деревягина JI.C., Шуба Я.В., Валиев Р.З Особенности пластической деформации меди при разных температурах // Физ. мезомех. 2001. - Т.4. -№6. - С. 77-85.

153. М. Хансен, К. Андерко. Структуры двойных сплавов. М.: Госиздатчерцветмет, 1962,607с.

154. Панин В.Е., Елсукова Т.Ф., Елисеева М.К., Гриняев Ю.В. Движение зерен как целого при пластической деформации поликристаллов. // Поверхность. Физика, химия, механика. 1983. - №5. - С. 138-143.

155. Демиденко B.C., Зайцев H.JL, Меныцикова Т.В., Скоренцев Л.Ф. Предвестник виртуальной ß-фазы в электронном строении нанокластера в а-титане // Физ. мезомех. 2006. - Т.9. - №3. - С. 55-60.

156. Панин A.B. Масштабные уровни деформации в поверхностных слоях нагруженных твердых тел и тонких пленках. Диссертация докт. физ.-мат. наук.-Томск. 2006. - 311 с.

157. Панин A.B., Рыбин В.В., Ушков С.С., Казаченок М.С. и др. Влияние водородной обработки на механическое поведение технического титана ВТ1-0, имеющего различное исходное структурное состояние // Физ.мезомех. -2003. Т.6. - №5. - С.63-71

158. Панин В.Е., Панин A.B., Моисеенко Д.Д, Елсукова Т.Ф., Кузина О.Ю., Максимов П.В. Эффект "шахматной доски" в распределении напряжений на интерфейсах в нагруженных твердом теле//ДАН.-2006.-Т.409.-№5. С. 606610.

159. Панин A.B., Панин В.Е., Почивалов Ю.И. и др. Особенности локализации деформации и механическое поведение титана ВТ 1-0 в различных структурных состояниях // Физ. мезомех. 2002. - т.5. №4. с. 73-84.

160. Панин A.B., Панин В.Е., Чернов И.П. и др. Влияние состояния поверхности субмикрокристаллических титана и а-железа на их деформацию и механические свойства // Физ. мезомех. 2001. - Т. 4. - № 6. - С. 87-94.

161. Panin А.V., Klimenov V.A., Abramovskaya N.L., Son A.A. Plastic flow at mesoscale for surface layers // Mesomechanics'2000 / Ed G.C Sih Beijing: Tsinghua University Press, 2000. - V. 2. - P. 579-584.

162. Панин A.B., Клименов В.А., Почивалов Ю.И., Сон A.A. Влияние состояния поверхностного слоя Ст 3 на механизм пластического течения и сопротивление деформации // Физ. мезомех. 2001. - Т. 4. - № 4. - С. 85-92.

163. Панин A.B. Особенности пластической деформации и разрушения технического титана и малоуглеродистой стали, подвергнутых ультразвуковой обработке // Физика металлов и металловедение. 2004. - Т. 98.-Вып. 1.-С. 109-118.

164. Панин В.Е., Плешанов B.C., Гриняев Ю.В., Кобзева С.А. Формирование периодических мезополосовых структур при растяжении поликристаллов с протяженными границами раздела // ПМТФ.-1998.-Т.39.-№4.-С.141-147.

165. Cherepanov G.P. On the theory of thermal stresses m a thin bonding layer // J. Appl. Phys. 1995.-V. 78. № 11.-P. 6826-6832.

166. Моисеенко Д.Д., Максимов П.В., Соловьев И.А. Стохастический подход к многоуровневому моделированию возмущений на границах раздела в нагруженном твердом теле // Физ. мезомех. 2004. - Т. 7. - № 2. - С. 19-24.

167. Панин A.B. Нелинейные волны локализованного пластического течения в наноструктурированных поверхностных слоях твердых тел и тонких пленках // Физ. мезомех. 2005. - т.8. - №3. - с.5-17.

168. Моисеенко Д.Д., Максимов П.В. Распределение напряжений и деформаций на интерфейсе «поверхностный слой подложка»: моделирование на основе стохастического подхода // Физ. мезомех. - 2005. -Т.8. - №6. - С. 86-96.

169. Моисеенко Д.Д., Максимов П.В. Формирование спиральных структур и эффект "шахматной доски" при расчете деформационного профиля на поверхности нагруженного твердого тела // Физ.мезомех. 2005. - Т.8. - №6. -С. 86-96.

170. Елсукова Т.Ф., Жукова К.П., Веселова О.В. и др. Структурные уровни деформации и разрушения поликристаллов при разных видах нагружения // Изв. вузов. Физика.-1990.-№2.-С.69-88.

171. Афанасьев Н.И., Елсукова Т.Ф. Влияние примесей на скорость прерывистого распада сплавов Pb-Sn // ФММ. -1984. Т.57, вып. 1. - С.96-101.

172. Елсукова Т.Ф., Жукова К.П., Панин В.Е. Концентрационная зависимость сопротивления деформации твердых растворов Pb-Sn // ФММ. 1987 - Т. 64, вып.6.-С.1158-1163.

173. Засимчук Е.Э., Маркашова Л.И. Микрополосы в деформированных прокаткой монокристаллах никеля. Киев: ИМФ АН УССР, 1988. -Препринт №2388. - 36с.

174. Лихачев В.А., Панин В.Е., Засимчук Е.Э. и др. Кооперативные деформационные процессы и локализация деформации. Киев: Наукова думка.- 1988 -350с.

175. Засимчук Е.Э., Исайчев В.И. Механическая неустойчивость фрагментированной структуры в терминах нелинейной термодинамики // ДАН СССР.- 1988. -Т.302, №5. -С.1101-1104.

176. Krasco G.L. Static displacement and shear instability of solid solution crystal lattice // Phys. Lett. 1975. -V. 65a, №4. - P. 260-262.

177. Теория фаз в сплавах / В.Е. Панин, Ю.А. Хон, И.И. Наумов и др. -Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1984. 234с.

178. Егорушкин В.Е., Панин В.Е., Савушкин Е.В., Хон Ю.А. Сильно возбужденные состояния в кристаллах // Изв. Вузов. Физика.-1987.- №1.-с.9-33.