31. М.А. Лебедкин. Лавинные явления в пластичности кристаллов и акустическая эмиссия

4.02.2025 состоялось 31-е заседание общероссийского научного семинара "Реология, вязкоупругость, ползучесть, пластичность и разрушение". Доклад "Лавинные явления в пластичности кристаллов: акустическая эмиссия при макроскопически устойчивой и неустойчивой пластической деформации" сделал М.А. Лебёдкин (M. Lebyodkin), Laboratoire d'Etude des Microstructures et de M'ecanique des Mat'eriaux (LEM3), Centre national de la recherche scientifique (CNRS), Universit'e de Lorraine – Arts et M'etiers ParisTech Аннотация Доклад посвящен некоторым аспектам коллективных эффектов при пластической деформации (ПД), т.е., проявлений самоорганизации в нелинейной системе взаимодействующих кристаллических дефектов. К примерам таких явлений относятся лавинообразное движение дислокаций, возникновение статичных или подвижных неоднородных полей локальных деформаций, детерминированный хаос и т. д. Очевидно, что их изучение необходимо для понимания перехода от микроскопического движения дефектов к макроскопическому механическому поведению материалов. Лавинобразная природа динамики дислокаций – одна из широко обсуждаемых особенностей пластического течения. Ее характерный признак – прерывистый (intermittent) характер и степенная, т.е. масштабно-инвариантная, статистика измеряемого отклика. Такое поведение было сначала найдено для различных механизмов макроскопической пластической неустойчивости, приводящих к скачкообразным кривым деформации. Увеличение разрешения измерений, в особенности применение метода акустической эмиссии (АЭ), продемонстрировало, что лавинообразное поведение внутренне присуще ПД на микроскопических масштабах. Позднее этот вывод был подтвержден прямыми исследованиями кривых деформации микроскопических образцов. Но коллективное поведение обычно не проявляется на кривых деформации, имеющих гладкий характер для объемных образцов большинства материалов. Скачкообразная ПД занимает особое место, поскольку в этом случае коллективные эффекты настолько сильны, что вызывают макроскопические скачки деформации и приложенного напряжения. Более того, в отличие от АЭ, такие события могут подчиняться различным статистическим законам распределений. Поэтому исследования АЭ первоначально обходили стороной случаи макроскопической неустойчивости. Однако исследования эффекта Портевена-Ле Шателье (ПЛШ) в сплавах показали, что АЭ подчиняется степенной статистике и при скачкообразной ПД , включая и те условия, когда статистика скачков напряжения имеет качественно другую природу. Разнообразное поведение на разных масштабах и возможная природа масштабных переходов - предмет доклада. Будет дан обзор различных проявлений самоорганизации в ПД . Основной акцент будет сделан на данных статистического, а также мультифрактального анализа как АЭ, так и скачкообразных кривых деформации в условиях эффекта ПЛШ в модельных сплавах AlMg. Такое сопоставление проливает свет на развитие макроскопических скачков нагрузки. Будут представлены некоторые ранее не известные направления исследований. Например, неожиданный тип поведения – синий шум – наблюдался при анализе эволюции локальных скоростей пластической деформации в высокоэнтропийном сплаве на основе Al, измеренных методом корреляции цифровых изображений. 1. В.С. Бобров, С.И. Зайцев, М.А. Лебедкин, Статистика динамических процессов при низкотемпературной скачкообразной деформации металлов, ФТТ 32 (1990) 3060. 2. M.A. Lebyodkin, Y. Brechet, Y. Estrin, L.P. Kubin, Statistics of the catastrophic slip events in the Portevin-Le Chatelier effect, Phys.Rev.Lett., 74 (1995) 4758. 3. M.S. Bharathi, M. Lebyodkin, etc. Multifractal burst in the spatiotemporal dynamics of jerky flow, Phys. Rev. Lett., 87(16), 165508 (2001). 4. M. A. Lebyodkin, N. P. Kobelev, Y. Bougherira, etc. On the similarity of plastic flow processes during smooth and jerky flow in dilute alloys, Acta Mater. 60 (2012) 844. 6. M.A. Lebyodkin, I.V. Shashkov, etc. Role of superposition of dislocation avalanches on the statistics of acoustic emission during plastic deformation, Phys. Rev. E 88 (2013) 042402. 8. T.A. Lebedkina, ... M.A. Lebyodkin, I.V. Shashkov, Crossover in the scale-free statistics of acoustic emission associated with the Portevin-Le Chatelier instability, Scripta Mater. 148 (2018) 47. 9. C. Fressengeas, ... M. Lebyodkin, V. Taupin, Dislocation transport and intermittency in the plasticity of crystalline solids, Phys. Rev. B 79, 014108 (1-10) (2009). 10. J. Brechtl,... T. Lebedkina, M. Lebyodkin, Mesoscopic-Scale Complexity in Macroscopically Uniform Plastic Flow of an Al0.3CoCrFeNi High-Entropy Alloy, Acta Mater. 242 (2023) 118445, 11. M.A. Lebyodkin, T.A. Lebedkina, J. Brechtl, P. Liaw, Serrated flow in alloy systems, In: High-Entropy Materials: Theory, Experiments, and Applications, Springer, 2021, Chapter 11, pp. 523-644. 12. C. Fressengeas, T.A. Lebedkina, M.A. Lebyodkin, Complex patterning in jerky flow from time series analysis and numerical simulation, Modelling Simul. Mater. Sci. Eng. 32 (2024) 035018.