В монографии развивается системный подход к описанию деформируемого твердого тела как многоуровневой иерархически организованной системы. Приводится экспериментальное и теоретическое обоснование принципиально важного положения, что поверхностные слои и внутренние границы раздела в деформируемом твердом теле являются самостоятельными подсистемами. Они оказывают существенное влияние на самосогласованное развитие пластического течения и разрушение твердого тела на микро-, мезо- и макромасштабных уровнях. Развиты новые подходы к моделированию процессов пластической деформации в поверхностных слоях и на интерфейсах в полях внешних воздействий методами молекулярной динамики, подвижных клеточных автоматов, механики структурно-неоднородных тел. Обнаружены и изучены нелинейные волновые процессы локализованного пластического течения на мезоуровне в поверхностных слоях, тонких пленках и интерфейсах. Разработаны новые методы упрочнения материалов путем наноструктурирования их поверхностных слоев, нанесения наноструктурных покрытий, формирования на внутренних границах раздела субмикрокристаллической структуры. Книга предназначена для специалистов в области механики и физики пластичности и прочности твердых тел, физического и прикладного материаловедения.

Авторы - Захаров А.А., доктор философских наук, член Петровской академии наук и искусств, профессор Нового гуманитарного университета, и Захарова Т.Г., кандидат философских наук, доцент ОТИ МИФИ - предлагают вашему вниманию книгу, в которой собраны мысли, идеи, технологические приемы, методические и практические, житейские советы студентам, аспирантам, соискателя, научным работникам. Авторы шаг за шагом поведут вас по всем этапам исследования и подготовки творческой работы, подскажут, какие бумаги необходимо подготовить и в какие инстанции их направить, какие английские слова использовать при составлении рецензии, статьи, реферата, научат, как подготовиться к устному выступлению, как улучшить свою память, и многому другому. Надеется, что данное издание станет вашим незаменимым помощником, советчиком и источником самой необходимой информации.

В настоящей книге обсуждены физические аспекты уравнения теплопроводности гиперболического типа, нелинейного параболического уравнения и интегродифференциального уравнения с релаксационными ядрами. Рассмотрены парадоксы классической теории теплопроводности и проведены молекулярно-кинетические обоснования гипотезы о релаксации теплового потока. При рассмотрении математических аспектов гиперболического уравнения теплопроводности предложена систематизация дифференциальных операторов теплопроводности, прослежена связь между линейным гиперболическим и нелинейным параболическим операторами теплопроводности. Книга рассчитана на научных и инженерно-технических работников, специализирующихся в области теплофизики и термодинамики. Может быть полезна аспирантам и студентами теплофизических специальностей.

Описывается новый запатентованный технологический процесс получения непрерывных деформируемых заготовок из разливаемого металла. Приводятся схема и работа устройств литейно-ковочного мод3уля (ЛКМ), реализующих данный процесс. Строится математическая модель процесса деформации разливаемого металла с использованием апробированного численного метода. решаются задачи пластического деформирования в плоском и пространственном вариантах. Приводятся результаты экспериментального исследования режимов работы ЛКМ при разливке и деформировании цветных металлов. Для научных и инженерно-технических работников, специализирующихся в области механики деформируемого твердого тела и литейного производства. аспирантов, студентов.

Очередной том серии справочных изданий "Металлы и сплавы" посвящен современным возможностям использования основных методов аналитического контроля состава металлических материалов - методов атомно-эмиссионного, атомно-абсорбционного и рентгенофлуоресцентного спектрального анализа, интенсивное развитие и широкое практическое признание которых началось во второй половине 20в. В сжатом виде изложены концептуальные идеи российской аналитической школы и теоретические основы методов. Дано описание применяемой аппаратуры, представлены ее характеристики, диапазоны определяемых содержаний и пределы обнаружения элементов, метрологические характеристики соответствующих методик анализа, а также приведены обширные справочные данные, необходимые для практического использования методов атомной спектроскопии в аналитических целях. Книга предназначена для научного и инженерно-технического персонала аналитических лабораторий, химиков-материаловедов, преподавателей и студентов университетов, химико-технологических и химико-металлургических вузов, а также для специалистов смежных профессий.

В монографии изложены основные положения структурной теории конструктивной прочности материалов с реальной структурой на макро-, мезо- и микромасштабном уровнях. Модели (механизмы) развития упругой пластической деформации и разрушения материалов разработаны на основе синтеза новейших достижений физики конденсированных сред, структурной механики разрушения и материаловедения. Основные выводы структурной теории конструктивной прочности, разработанной научной школой Новосибирского государственного технического университета, положены в основу анализа упрочнения реальных промышленных сплавов для повышения их надежности и долговечности. Книга адресована материаловедам научно-исследовательских и промышленных учреждений, преподавателям, аспирантам, магистрантам и студентам высших учебных заведений.

В пособии рассматривается широкий круг проблем, связанных с обеспечением процесса подготовки диссертационных работ: от выбора темы научной работы до ее защиты; раскрываются выбор методов исследования, структура и содержание этапов исследовательского процесса, последовательность поиска и обработки источников информации. Особое внимание уделяется методике написания и правилам подготовки рукописей диссертационных работ. Рассмотрены требования к оформлению библиографических записей и описаний источников в соответствии с требованиями межгосударственного стандарта ГОСТ 7.1-2003. В приложениях представлены основные нормативные документы, определяющие порядок защиты кандидатских и докторских диссертаций. Для аспирантов, соискателей, их научных руководителей, педагогов-исследователей, а также для студентов вузов и всех тех, кто хочет повысить культуру своей научной работы.

В монографии приведены результаты многолетних работ авторов в области физического материаловедения. Основное содержание книги посвящено проблеме повышения сопротивляемости металлов и сплавов в экстремальных условиях. Представлен обширный материал о процессах деформационного упрочения и разрушения сплавов и сталей, эксплуатируемых в условиях низких температур. Изложена эволюция микроструктурных изменений, непосредственно влияющих на прочностные свойства металлов и сплавов. Для специалистов в области материаловедения, студентов технических вузов.

В книге впервые систематизированы данные об электронном строении тугоплавких соединений переходных металлов с бором, углеродом, азотом и кремнием, полученные из рентгеновских и рентгенэлектронных спектров и теоретических расчетов зон. С ними сопоставлена электронная структура тугоплавких соединений из легких атомов, фаз внедрения водорода и некоторых окислов. На основе построенных абсолютных энергетических схем электронных уровней и полос в соединениях предельного и переменного состава предложена общая физическая модель их строения, позволяющая объяснить некоторые физические свойства. Рассчитана на инженеров, аспирантов и научных работников, специализирующихся в области физики и химии твердого тела.

Первое издание книги "Рассказы о металлах" (1970г.) было отмечено дипломом конкурса Союза журналистов на лучшую работу года по научной журналистике и дипломом ежегодного конкурса Всесоюзного общества "Знание" на лучшие произведения научно-популярной литературы. С тех пор книга выдержала еще три издания на русском языке, была переведена на многие языки и не раз издана в других странах. Спустя несколько лет увидела свет книга того же автора "О редких и рассеянных" (1981г.), которая фактически была продолжением "Рассказов о металлах". Книга также стала лауреатом престижных конкурсов и выдержала несколько изданий на различных языках. Данная книга, объединившая эти две части в одно целое, является, таким образом, оригинальным интегрированным изданием "Рассказов о металлах". Предназначена для широкого круга читателей.

В монографии рассмотрены физические закономерности микропластической деформации поверхностных слоев твердого тела ниже и выше температурного порога хрупкости. Проведен анализ основных факторов, ответственных за особенности пластического течения в приповерхностных слоях материалов, с позиций учета структурно-энергетических закономерностей зарождения. размножения и динамики движения дислокаций вблизи свободной поверхности твердого тела. Выявлена физическая природа и основные закономерности низкотемпературной микропластической деформации кристаллов с высоким рельефом Пайерлса в области хрупкого разрушения при малых и средних величинах напряжений. Для металлофизиков, металловедов, конструкторов, машиностроителей.

Изложены теория пластичности и общие положения теории обработки металлов давлением. Показано единство расчетных и экспериментальных методов, их сочетание в инженерной работе. Изложены новые направления в теории обработки металлов давлением. Материал иллюстрирован примерами, снабжен методическими указаниями, приведены решения конкретных практических задач. Учебник предназначен для студентов, специализирующихся в области обработки металлов давлением. Он может быть полезен аспирантам той же специальности и, как учебное пособие, студентам по специальности "Механика твердого деформируемого тела".

Монография посвящена вопросам получения. исследования структуры и свойств объемных наноструктурных материалов. Большой интерес к этой новой научной тематике связан с обнаружением уникальных физических и необычных механических свойств наноструктурных материалов и перспективами их широкого практического применения. Особое внимание в монографии уделено объемным наноструктурным металлическим материалам, полученным методами интенсивной пластической деформации, где многие пионерские разработки были выполнены при непосредственном участии авторов. Предназначена для специалистов, занимающихся проблемами физики и механики твердых тел, созданием новых материалов, может быть использована как учебное пособие для студентов и аспирантов соответствующих специальностей.

Изложены методы расчета и проектирования фазированных антенных решеток (ФАР), активных ФАР, радиооптических АР, антенн с синтезированной апертурой, ФАР миллиметрового диапазона волн и других антенных систем с обработкой сигнала. Рассмотрены решетки с различными излучателями и геометрией, способами возбуждения и управления. Для студентов радиотехнических специальностей, а также для инженеров и научных работников, занимающихся проектированием и разработкой ФАР.

Теоретически и экспериментально исследованы различные методы электронно-лучевой обработки металлических и неметаллических материалов: получение отливок повышенной чистоты из тугоплавких металлов, в частности изготовление новых и восстановление изношенных катодов, мишеней, упрочнение поверхностных слоев сталей из стали и сплавов титана с расплавлением и без расплавления поверхностного слоя; нанесение на поверхность металлических изделий упрочняющих порошковых покрытий; получение неразъемных соединений керамика-металл, металл-металл. Представлены электронно-лучевые технологии получения металлорежущих инструментов, оснащенных пластинками из кубического нитрида бора, упрочнения методами электронно-лучевой наплавки, закалки с расплавлением и без расплавления поверхностного слоя, получения биметаллических катодов, мишеней. Монография рассчитана на научных и инженерно-технических работников, специализирующихся в области высокоэнергетических методов обработки материалов, может быть полезна аспирантам и студентам технических вузов.

В монографии рассмотрены основные закономерности усталостного разрушения металлических материалов с учетом современных достижений металлофизики и механики разрушения. Анализируется стадийность процесса накопления усталостных повреждений в периодах зарождения и распространения усталостных трещин. Рассмотрены теории физического предела выносливости и влияния различных факторов на циклическую прочность. Для научных работников, инженеров-материаловедов и металлургов.

Приведены фотографии микроструктур после закалки и отпуска сталей. Рассмотрен характер коррозионного разрушения сварных соединений: коррозия "ножевого" типа, структурно-избирательная, межкристаллитная (МКК), коррозионное растрескивание под напряжением цельнотянутых и электросварных труб. Показан микроструктура литых сплавов с повышенным содержанием кремния. Характерной особенностью справочника является полное соответствие микроструктуры, фазового состава и ударной вязкости стали после конкретной термической обработки. Предназначен для инженерно-технических работников научно-исследовательских институтов, заводских лабораторий металлургической, авиационной, химической и машиностроительной промышленности.

Предлагаемое читателям издание посвящено изложению основ нанотехнологии. В книге в доступной форме излагаются современные представления о высоких нанометрических технологиях, о нанообъектах и областях их приложения. Особое внимание уделено инновационным и техническим перспективам нанотехнологий в металлургии, металловедении, трибологии, в использовании бозе-конденсата.

Определены вольт-амперная характеристика и интенсивность изнашивания скользящих электроконтактов из композитов на основе сталей Г13, а также на основе стали ШХ15, переработанной из шлифовального шлама. Показано, что сталь ШХ15 имеет высокую износостойкость вследствие формирования наноструктур при деформации поверхностных слоев в зоне трения. Установлено, что при скольжении с плотностью тока более 100 А/см2 окисляется поверхность трения контртела из закаленной стали, поэтому сталь не может применяться в качестве контртела.

Описаны конструкции и программное обеспечение установки для испытаний на низкотемпературную ползучесть высокопластичных металлов и сплавов с относительно низкими температурами плавления. Установка позволяет регистрировать кривые ползучести с записью в компьютерный файл, а затем выполнять анализ полученных зависимостей. Приведен пример использования установки для исследования влияния поверхностных зарядов на ползучесть технически чистого алюминия при комнатной температуре.

Приведены результаты теоретического и экспериментального исследования связи локализации пластической деформации твердых тел на различных масштабных уровнях с концентраторами напряжений соответствующих масштабов, которые возникают в поверхностных слоях и на всех внутренних границах раздела. Сделано заключение, что локализованное пластическое течение всех видов может зарождаться и распространяться только в зонах растягивающих нормальных напряжений, где возникают сильно неравновесные состояния. В пространстве междоузлий в условиях избыточного атомного объема появляются виртуальные узлы более высокоэнергетической структуры и происходит локальное структурное превращение путем коллективных атом-вакансионных конфигурационных возбуждений. Описать природу локализации пластического течения можно только на основе представления деформируемого твердого тела как многоуровневой системы.

Настоящий сборник является 68 выпуском серии межвузовских сборников под общим названием "Проблемы прочности и пластичности". Сборник содержит статьи, посвященные разработке и развитию современных методов решения широкого круга задач механики деформируемого твердого тела, включая задачи исследования деформирования и разрушения материалов и конструкций. В статьях отражены вопросы численного моделирования физико-механических процессов, алгоритмизации и автоматизации прочностных расчетов при многофакторных физических воздействиях, методология оптимального проектирования несущих конструкций с учетом различных критериев и ограничений, экспериментально-теоретические исследования, создание и использование экспертных систем.

Представлена модель, описывающая начальные стадии формирования барьерного слоя при высоковольтной импульсной поляризации при формировании оксидно-керамических покрытий, в которой скорость процесса определяется скоростью доставки кислородсодержащих ионов к поверхности. Получено согласие расчетных вольтамперных зависимостей с экспериментальными кривыми.

С учетом эффектов деформационного старения в монографии рассматривается актуальные проблемы современной механики материалов: усталостные разрушения и рост усталостных трещин, длительная и коррозионная прочность. Отражены экспериментальные и теоретические исследования автора и достижения в мировой литературе по данной проблеме. Вводится параметр эффективного времени, описывающий взаимосвязанные деформационные и физико-химические процессы. Формулируются уравнения теории пластичности и критерии длительной прочности для среды со старением. Исследованы закономерности циклического упрочнения стареющих сплавов и сформулированы вероятностные критерии усталостного и коррозионного разрушения материалов и сложных инженерных систем. Механическое поведение стареющих полимерных материалов описываются с помощью вязко-упругих моделей, записанных в шкале эффективного времени. Время релаксации рассматривается в качестве характеристики продолжительности старения дается сравнение с результатами опытов по ультрафиолетовому облучению, климатическому и тепловому старению и разрушению полимеров в режимах растяжения и ползучести. Книга предназначена инженерам, научным работникам, а также может быть полезна студентам, аспирантам и преподавателям, интересующимся вопросами старения и длительного разрушения материалов и конструкций.

С единой точки зрения рассматриваются общая концепция квазичастиц в физике конденсированного состояния вещества. позволяющая оценивать возбуждения ансамблей сильновзаимодействующих частиц слабо неидеальным газом элементарных возбуждений, и ее различные приложения. Наряду с классическими квазичастицами - фононами, экситонами, плазмонами и т. п. рассматриваются менее известные квазичастицы нового поколения - холоны, спиноны, вортексоны. квазичастицы с дробной статистикой. дробным и переменным зарядом. а также гибридные и составные квазичастицы. Для студентов, спирантов. преподавателей физических специальностей, научных сотрудников и специалистов в области конденсированного состояния вещества.

Для упругопластических ортотропных металлов приведена модель поведения при динамическом нагружении, включающая в себя упругую, пластическую стадии деформирования и разрушение. Нагружение ортотропной преграды моделируется в трехмерной постановке, упругопластическое поведение материала преграды и ударника описывается теорией течения. Деформирование изотропного ударника моделируется упругопластической модель Прандтля-Рейса. В качестве численного метода решения используется метод конечных элементов.

В работе на основе анализа представительного объема полимерной высоконаполненной композиции методами механики сплошной среды получены ее эффективные деформационно-прочностные характеристики. Особенность анализируемого материала связана с большим разбросом размеров дисперсных включений (наполнителя), что делает неприменимыми известные подходы к моделированию напряженно-деформированного состояния представительного объема. Предлагаемый подход иллюстрируется примером анализа композиции, когда в ней присутствуют дисперсные включения двух типоразмеров.

Исследованы особенности наноструктурирования поверхности образцов при трении в условиях сдвиговой неустойчивости подповерхностных слоев материала в результате сильной локализации деформации. Показано, что существуют три стадии локализации деформации в подповерхностных слоях. Изучена структура зоны локализации и показано, что деформация сосредоточена в полосах деформации. Формирование нанокристаллической структуры на поверхности в результате сдвиговой неустойчивости рассматривается аналогично формированию полосы локализованного сдвига. Образование нанокристаллической структуры может являться причиной перехода от нормального к адгезионному типу изнашивания в отсутствие механизмов структурной приспосабливаемости.

Предложена численная модель эволюции локализованной пластической деформации на макроуровне с использованием подходов континуальной механики. Для описания упругопластического перехода в локальных точках матерала предлагается двупредельный критерий пластичности, основанный на экспериментальных представлениях об эволюции дислокационной структуры во фронтах полос Людерса. Показано, что в комбинации с реальной геометрией образцов предложенный критерий позволяет описать поведение стальных лопаток при растяжении. Методом численного эксперимента исследуются основные особенности упругопластического течения на начальном этапе нагружения. Локальные характеристики напряженно-деформированного состояния анализируются в сопоставлении с интегральной кривой течения. Выполнен параметрический анализ модели для исследования влияния ее констант на отклик материала.

Методами спекл-интерферометрии, электронной. оптической и атомно-силовой микроскопии исследованы структура и закономерности деформирования поверхностных слоев металлов и сплавов при трении. Проанализированы причины локализации деформации. Предлагается объяснение высокой износостойкости стали Гадфильда на основе данных об эволюции структуры поверхностного слоя.

Предложена модель, объясняющая эффект сверхглубокого проникания микрочастиц в мишень. Это явление связывается с развитием гидродинамических неустойчивостей в локальных областях поверхности мишени, нагружаемой потоком высокоскоростных микрочастиц, процессами микрокумуляции, инициированными фоновой ударной волной и образованием во фронте этой волны транспортных микровихрей. Эти микровихри движутся вместе с ударным фронтом и могут вовлекать в вихревое течение микрочастицы. Таким образом, материал микрочастиц может быть перемещен на значительную глубину внутрь преграды. Предложенная модель успешно объясняет и все сопутствующие сверхглубокому прониканию явления. Так, перекристаллизация и аморфизация материала в окрестности треков - следов переноса материала микрочастиц - объясняются высокими температурой и давлением в областях микрокумуляции.

Методом оптической микроскопии in-situ и рентгеноструктурного анализа исследовано развитие термоупругого мартенситного превращения при изотермическом нагружении сплава Ti49.4Ni50.6 в крупнозернистом и субмикрокристаллическом состояниях. Приведены данные, свидетельствующие об эстафетном механизме распространения мартенситного превращения при обеих зеренных структурах. Рассмотрены обнаруженные особенности локализации мартенситного превращения на мезо- и макромасштабном уровнях при субмикрокристаллической структуре. Установлена взаимосвязь между локализацией мартенситного превращения на мезо- и макромасштабном уровнях и деформационным поведением сплава Ti49.4Ni50.6 в крупнозернистом и субмикрокристаллическом состояниях. Развита концепция, согласно которой локализация мартенситного превращения на мезо- и макромасштабном уровнях при изотермическом нагружении в предмартенситном состоянии является следствием неоднородности напряженного состояния поликристаллического агрегата.

Путем компьютерного моделирования проанализирована возможность изменения величины предельной деформации образцов "интерфейсных" материалов, механическое поведение которых определяется процессами локализации деформаций на границах раздела структурных элементов (блоков, зерен и т. д.), направленной модификацией поверхностных слоев. Показано, что уменьшением модуля Юнга и предела упругости границ раздела в поверхностном слое можно обиться существенного увеличения деформационной способности образцов при циклическом нагружении. Причиной этого эффекта является вовлечение большего объема материала в процессы накопления необратимых деформаций что приводит к замедлению локализации деформаций вблизи макроконцентраторов напряжений и более позднему зарождению трещин.

Исследована поверхностная электронная структура а-Al2O3 (0001) и рассмотрена адсорбция меди и палладия на металлической поверхности базисной грани. рассчитаны значения энергии адсорбции и определены наиболее предпочтительные равновесные положения адсорбатов на поверхности. Обсуждается механизм взаимодействия переходных металлов с подложкой.

Рассмотрены особенности локализации пластического течения на стадиях линейного и параболического деформационного упрочнения, а также на стадии предразрушения. Показано, что макроскопическая локализация пластического течения на этих стадиях может рассматриваться как процесс самоорганизации. На стадии линейного упрочнения в образце возникает автоволновой процесс локализации течения, которому в соответствие может быть поставлена квазичастица. На стадии предразрушения автоволновой процесс коллапсирует с формированием макрошейки и последующим зарождением вязкой трещины.

Обобщены результаты экспериментального и теоретического обоснований нового механизма деформации и переориентации кристаллической решетки - механизма локальных обратимых превращений мартенситного типа. Представлены атомные модели этих превращений, результаты анализа в зонах превращений тензоров дисторсии, матриц (векторов) переориентации кристаллической решетки для различных (ГЦК - ОЦК - ГЦК, ОЦК - ГПУ - ОЦК) вариантов этих превращений. На основе этих результатов проведено обсуждение физической природы ряда явлений недислокационной пластичности.

В работе исследуется отклик материала с системой пор различного масштаба на высокоскоростную сдвиговую деформацию. Исследования проведены на основе компьютерного моделирования методом частиц. На атомном уровне это метод молекулярной динамики, на мезомасштабном уровне - метод подвижных клеточных автоматов. Показано, что в процессе деформации такого материала формируются динамические дефекты вихревого типа. Этот процесс характеризуется тремя стадиями. Первая стадия связана с преимущественно ламинарным характером смещений атомов или элементов среды в областях, прилегающих к нагруженным слоям. Особенность второй стадии заключается в формировании согласованного вихреподобного движения атомов и элементов среды в области между порами. При этом наблюдается периодичность формирования и распада вихревого движения. Для атомного уровня период такого процесса составляет порядка нескольких пикосекунд. Для бoльшего масштаба длительность второй стадии и особенности ее проявления определяются свойствами модельного материала. Третья стадия на атомном уровне связана с потерей устойчивости атомной структуры и формированием полос локализованной деформации. Это сопровождается рассогласованием вихревого движения атомов в области между нанопорами. На мезомасштабном уровне третья стадия сопровождается разрушением материала. Полученные результаты могут иметь практическое приложение при анализе поведения материалов, подверженных, например, радиационному облучению в условиях динамического воздействия.

Представлены физические основы методологии описания деформируемого твердого тела как многоуровневой системы. Сделано концептуальное заключение, что базовым механизмом пластической деформации твердых тел является локальное структурное превращение в зонах концентраторов напряжений, испытывающих растягивающие нормальные напряжения, где есть избыточный атомный объем и в пространстве междоузлий возникают виртуальные узлы другой структуры (так называемые атом-вакансионные или сильновозбужденные состояния). Данный механизм определяет общность природы всех возможных механизмов пластической деформации твердых тел. При наличии в деформируемом твердом теле трансляционно-инвариантной кристаллической структуры рассматриваемый механизм определяет зарождение и кристаллографическое движение дислокаций.