Моделирование радиационного воздействия на деформацию бинарных сплавов

Abstract

Рассмотрен механизм пластического течения в бинарных сплавах, подверженных радиационному воздействию. На основе модели фазового поля проведено численное моделирование формирования и эволюции дислокаций и пластических деформаций с учётом дополнительного атермического перемешивания атомов, вызванного радиационно-индуцированной баллистической диффузией. В данной модели в рамках нелинейной теории упругости плотность упругой энергии является периодической функцией тетрагональной и сдвиговой деформаций и содержит связь поля композиции с упругими полями. Модель облучения представляется баллистическим потоком со случайной компонентой, имитирующей формирование структурного беспорядка. Изучено влияние облучения на динамику напряжённо-деформированного состояния сплава при наличии внешней механической нагрузки в виде одноосного растяжения. Проанализировано поведение свободной энергии бинарного сплава при одноосном растяжении и в отсутствие внешней механической нагрузки.

Розглянуто механізм пластичної течії у бінарних стопах, підданих радіяційному впливу. На основі моделі фазового поля проведено чисельне моделювання формування та еволюції дислокацій і пластичних деформацій з урахуванням додаткового атермічного перемішування атомів, викликаного радіяційно-індукованою балістичною дифузією. У даній моделі в рамках нелінійної теорії пружности густина пружньої енергії є періодичною функцією тетрагональної та зсувної деформацій і містить зв’язок поля композиції з пружніми полями. Модель опромінення представлено балістичним потоком з випадковою компонентою, що імітує формування структурного безладу. Вивчено вплив опромінення на динаміку напружено-деформованого стану стопу за наявности зовнішнього механічного навантаження у вигляді одноосного розтягу. Проаналізовано поведінку вільної енергії бінарного стопу при одноосному розтягу та за відсутности зовнішнього механічного навантаження.

The mechanism of plastic flow in binary alloys subjected to radiation influence is considered. Using the phase field model, formation and evolution of dislocations and plastic deformations is simulated with taking into account the additional athermal mixing of atoms caused by radiation-induced ballistic diffusion. In this model within the scope of the nonlinear elasticity theory, the elastic energy density is a periodic function of the tetragonal and shear strains and contains the coupling between the composition field and the elastic fields. The model of irradiation is represented by ballistic flow with random component that simulates the formation of structural disorder. The radiation influence on the dynamics of the alloy stress—strain state under the external mechanical load in the uniaxial stretching form is studied. We analyse the behaviour of free energy of a binary alloy both under stretching and in the absence of external mechanical load.