Механизмы пластической деформации и разрушения многофазных градиентных нанокристаллических материалов

Цель НИР заключается в установлении закономерностей зарождения и развития пластичности и разрушения в нанокристаллических многофазных материалах c градиентной зеренной структурой при механическом нагружении. В НИР в рамках метода молекулярной динамики проведено компьютерное моделирование процесса деформирования и разрушения образов сплава Fe-Ni с градиентной зеренной структурой. Показано, что в таких материалах одновременно активируются различные механизмы пластичности в слоях разным размером зерен. Так, зарождение пластичности начинается с генерации частичных дислокаций на границах самых крупных зерен. Слои с меньшим размером зерен последовательно подключаются к развитию пластичности, что препятствует локализации напряжений и позволяет всем слоям согласованно деформироваться без разрушения. Затем в материале начинают зарождаться и расти двойники. При более высоких деформациях активизируются миграция границ зерен и зернограничное проскальзывание. Показано, что одноосное растяжение образцов ведет к фазовому переходу ОЦК структуры ламелей в ГЦК структуру. Установлено, что максимальными напряжениями текучести обладают образцы, в которых изначально отсутствовали ламели в слоях с малыми размерами зерен. Показано, что протекание фазовых переходов ОЦК-ГЦК в двухфазных образцах Fe95Ni05 с градиентной зеренной структурой эффективно препятствует раскрытию затравочных трещин. Фазовые переходы являются эффективным механизмом аккомодации структуры материала на механическое нагружение. В НИР получены новые знания о механизмах и процессах, обеспечивающих уникальные механические свойства наноструктурных многофазных сплавов Fe-Ni с градиентной зеренной структурой. Результаты выполнения проекта могут быть положены в основу практических рекомендаций для создания новых конструкционных и функциональных сплавов с высокой прочностью и пластичностью.