Анотація до роботи:

Пасько О.Ю. Динаміка когерентних міжфазних границь при структурних перетвореннях мартенситного типу. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 – фізика твердого тіла. Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, Київ, 2005.

В рамках нерівноважної термодинаміки пружного континууму отримано рівняння руху когерентних міжфазних границь (МФГ) при структурних перетвореннях мартенситного типу. Для опису релаксаційних процесів використано модель дисипативного середовища із затухаючою пам’яттю. Розглянуто рівномірний поступальний рух та гармонійні коливання згину плоскої границі. Показано, що рухома МФГ зазнає гальмування, яке обумовлене динамічним збудженням пружних і теплових хвиль. Визначено залежність сили гальмування від швидкості границі та її орієнтації відносно інваріантної площини перетворення. Пружний і тепловий внески в динамічну сприйнятливість МФГ обчислено шляхом лінеаризації рівняння руху границі. Показано, що характер взаємодії МФГ з пружним полем визначається співвідношенням фазової швидкості хвилі зміщення границі та швидкостей поширення звукових хвиль в середовищі.

Рівняння малих коливань МФГ представлено у вигляді інтегрального рівняння типу згортки в просторі узагальнених функцій. В результаті його чисельного розв’язання отримано амплітудно-частотні характеристики модельної скінченної границі, які виявляють виражений основний максимум. Запропоновано метод наближеного обчислення дисипативних властивостей МФГ, закріпленої у випадковим чином розташованих точках. Одержано рівняння руху МФГ у провідниках з урахуванням взаємодії теплового та електричного полів. Двовимірний Фур’є-аналіз застосовано для отримання кількісної інформації з оптичних зображень гетерофазних структур. Визначено інтервали масштабної інваріантності в системі мартенситних кристалів, обчислено відповідні фрактальні розмірності.

В дисертації проведено теоретичне дослідження динамічних властивостей когерентних міжфазних границь при структурних перетвореннях мартенситного типу в рамках нерівноважної континуальної термодинаміки і встановлено наступне:

1. Еволюція гетерофазної системи при структурних перетвореннях мартенситного типу адекватно описується рівняннями руху міжфазних границь, отриманими в рамках нерівноважної термодинаміки пружного суцільного середовища, при цьому враховуються дисипативні процеси як усередині фаз, так і на поверхні їх розділу.

2. Рух когерентної міжфазної границі в процесі мартенситного перетворення супроводжується збудженням у кристалі пружного і теплового полів, взаємодія яких з границею, що їх породила, відбувається таким чином, що остання зазнає динамічного гальмування. Сила гальмування визначається параметрами мартенситного перетворення, пружними та тепловими характеристиками середовища і залежить від швидкості руху міжфазної границі та її орієнтації відносно інваріантної площини перетворення.

3. Гармонійні коливання згину когерентної міжфазної границі підкоряються лінеаризованому рівнянню руху, яке містить пружний і тепловий внески в її динамічну сприйнятливість. Залежно від співвідношення фазової швидкості хвилі зміщення міжфазної границі та швидкостей поширення звукових хвиль в середовищі рівняння описує динамічну жорсткість або хвильове гальмування границі.

4. Рівняння малих коливань міжфазної границі представлено у вигляді інтегрального рівняння типу згортки в просторі узагальнених функцій. В результаті його чисельного розв’язання одержано амплітудно-частотні характеристики модельної скінченної границі, які виявляють виражений основний максимум.

5. Дисипативні властивості міжфазної границі, закріпленої у випадковим чином розташованих точках, можуть бути приблизно визначені за допомогою модифікації динамічної сприйнятливості вільної границі функцією поверхневої густини центрів пінінга та їх ефективного радіусу.

6. Виділення або поглинання тепла при русі міжфазних границь у провідних матеріалах приводить до термоелектричного розділення зарядів у довкіллі границі та появи різниці потенціалів, залежної від температурного поля.

7. Застосування двовимірного перетворення Фур’є для аналізу оптичних зображень дає можливість визначати характерні масштаби гетерофазних структур. Наявність інтервалів масштабної інваріантності на залежності спектру потужності від хвильового вектора підтверджує риси самоподібності в розташуванні кристалів при деяких мартенситних перетвореннях. Обчислено відповідні фрактальні розмірності.

Публікації автора:

1. Пасько А.Ю., Коваль Ю.Н. Динамика межфазных границ при мартенситных превращениях // Металлофизика. – 1989. – Т. 11, № 3. – С. 38–45.

2. Пасько А.Ю., Коваль Ю.Н. Релаксационное торможение когерентных межфазных границ // Физ. тверд. тела. – 1989. – Т. 31, № 12. – С. 22–27.

3. Пасько А.Ю., Коваль Ю.Н. Влияние дефектов на диссипативные явления при колебаниях межфазных границ // Доклады I Всесоюзной школы-семинара «Структурная и химическая микронеоднородность в материалах» (16–19 октября 1990 г., Киев). – К.: ИПМ АН УССР, 1991. – С. 25–31.

4. Пасько А.Ю., Коваль Ю.Н. Динамические свойства межфазных границ мартенситного типа // Доклады Всесоюзной конференции по мартенситным превращениям в твердом теле «Мартенсит-91» (7–11 октября 1991 г., Косов). – К.: ИМФ АН Украины, 1992. – С. 34–37.

5. Pasko A.Yu., Koval Yu.N. Continuum approach to the martensitic interphase boundaries dynamics // Abstracts of the International Seminar “Mechanisms and Mechanics of Solid-Solid Phase Transformations” MECAMAT-95 (16–19 May 1995, La Bresse, France). – Poster 3.

6. Пасько А.Ю., Коваль Ю.Н. Термодинамическое описание когерентных межфазных границ при мартенситных превращениях // Тезисы докладов III Черкасского семинара стран содружества «Актуальные вопросы диффузии, фазовых и структурных превращений в сплавах» (19–24 июня 1995 г., Сокирне). – C. 127.

7. Pasko A.Yu., Likhachev A.A., Koval Yu.N., Kolomytsev V.I. 2D Fourier analysis and its application to study of scaling properties and fractal dimensions of -martensite distribution in -matrix of Fe-Mn-Si alloy // J. de Physique IV. – 1997. – V. 7, Coll. 5. – P. 435–440.

8. Koval Yu.N., Pasko A.Yu. Electric fields associated with moving phase boundaries during martensitic transformation // Mater. Sci. Eng. A. – 1999. – V. 273–275. – P. 296–299.

9. Likhachev A.A., Pons J., Cesari E., Pasko A.Yu., Kolomytsev V.I. Observation and analysis of scaling behavior in surface martensite-austenite relief during the reverse martensitic transformation in Cu-Al-Ni single crystal by using 2D Fourier processing method // Scripta Mater. – 2000. – V. 43, № 8. – P. 765–769.