Ожиганов Е.А., Коновалов С.В. «Акустическое отображение стадийности процесса деформации конструкционной стали 09Г2С» Фундаментальные проблемы современного материаловедения, 18, № 1, с. 43-48 (2021)

Проблема надёжности и безопасной эксплуатации оборудования, работающего под давлением, в настоящее время приобретает все большее значение. Трубопроводы являются одним из самых распространенных средств транспортировки газообразной и жидкой среды. В настоящее время наряду с традиционными гидравлическими испытаниями трубопроводов на плотность и прочность, начали проводиться и стресс-испытания – сущность данных испытаний заключается в нагружении участка трубопровода до фактического предела текучести и последующей проверке на герметичность. Проведение стресс-испытаний потенциально связано с риском возникновением аварий и разрушения трубопровода, поэтому для определения стадии пластической деформации, совместно со стресс-испытаниями предложено проводить регистрацию и анализ источников акустической эмиссии в режиме реального времени. Проведены экспериментальные исследования акустической эмиссии при упруго-пластической деформации образцов сварных соединений из конструкционных сталей. Проанализированы основные параметры сигнала акустической эмиссии (сумма импульсов, активность, амплитуда) на всех стадиях деформации (упругих деформаций, легкого скольжения, линейного и параболического упрочнения). Методом математического анализа установлены характерные для каждой из стадий зависимости. Предложена возможность применения установленных математических зависимостей сигнала акустической эмиссии в качестве четырёхпараметрического трехуровневого критерия предельной нагрузки при стресс-испытаниях трубопроводов из конструкционных сталей.

Бебихов Ю.В., Дмитриев С.В. «Потенциал Пайерлса–Набарро для топологических солитонов в дискретных системах» Фундаментальные проблемы современного материаловедения, 18, № 1, с. 74-80 (2021)

Топологические солитоны в континуальных системах могут находиться в покое, имея любое положение вдоль пространственной координаты. Ситуация меняется для дискретных систем, когда энергия солитона зависит от его положения относительно решетки. Зависимость энергии солитона от его пространственной координаты в дискретной системе называется потенциалом Пайерлса–Набарро, а разница между максимальной и минимальной энергией – высотой потенциала Пайерлса–Набарро. Наличие и высота данного потенциала определяют, в частности, подвижность топологических солитонов и минимальную энергию, необходимую для движения солитона вдоль решетки. Кристаллы являются дискретными средами для таких топологических солитонов как дислокации или доменные стенки, от подвижности которых зависит, например, напряжение течения металлов. Минимальное сдвигающее напряжение, необходимое для активации скольжения дислокаций называется напряжением Пайерлса, которое было оценено для многих металлов и сплавов методом молекулярной динамики и ab initio моделирования. Целью данной работы является обзор различных дискретных моделей, поддерживающих топологические солитоны, в которых потенциал Пайерлса–Набарро может быть существенно понижен или даже сведен к нулю. Вывод дискретных моделей, свободных от статического потенциала Пайерлса–Набарро, проводился рядом авторов с использованием аналитических расчетов для одномерных нелинейных цепочек. Построено насколько классов таких моделей, для некоторых из них выполняется закон сохранения энергии, для других – закон сохранения импульса. Эти теоретические результаты обсуждаются применительно к напряжениям Пайерлса для дислокаций в различных кристаллах. Общий вывод проведенных исследований состоит в том, что дискретность среды не исключает высокой подвижности топологических солитонов.

Гринберг Б.А., Иванов М.А., Пушкин М.С., Иноземцев А.В., Пацелов А.М. «Эволюция процесса самоорганизации при сварке взрывом: микроструктуры и поверхности раздела» Фундаментальные проблемы современного материаловедения, 18, № 1, с. 88-101 (2021)

Исследуемые процессы, протекающие внутри сварного шва, подчиняются принципу самоорганизации открытых систем, который предполагает, что система выбирает такие диссипативные каналы, которые быстрее всего «тратят» подводимую внешнюю энергию. Самоорганизация системы осуществляется посредством многообразия механизмов: образование выступов, всплесков, вихрей, зон локального расплавления, квазиволновой поверхности, прерывистой поверхности. Для разных исследуемых соединений эти механизмы являются похожими, но не тождественными. Показано, что многочисленные вихри, наблюдаемые для соединения титан–алюминид титана, являются редкими и случайными для соединения медь–титан. Общим для исследованных соединений титан–алюминид титана является процесс разупорядочения, наблюдаемый при приближении к контактной поверхности. Речь идет об образовании разупорядоченных фаз с ОЦК и ГПУ решетками. Разупорядоченные фазы по сравнению с другими (О+a₂) фазами, входящими в состав алюминида, обладают большей пластичностью и вязкостью. Процесс разупорядочения является одним из процессов, которые обеспечивают самоорганизацию при сварке взрывом. Процесс самоорганизации при сварке алюминий–тантал является альтернативным упоминаемому выше процессу разупорядочения. Речь идет об образовании интерметаллической фазы Al₃Ta. Алюминий – один из немногих металлов, склеивание которого невозможно без предварительной химической обработки поверхности. Тем не менее, сварное соединение алюминия с танталом было получено, благодаря замечательной особенности сварки взрывом: самоочищению свариваемых поверхностей вследствие кумулятивного эффекта.