Thermodynamics and kinetics of solids fragmentation at severe plastic deformation

Abstract

The approach of nonequilibrium evolution thermodynamics earlier offered is developed. It helps to describe the processes of defect formation within the adiabatic approximation. The basic equations system depends on the initial defects distribution (dislocations and grain boundaries). The phase diagram is determined with the domains of the realization of different limiting structure types. The interaction effect of several defect types on the formation of limiting structure is investigated in terms of the internal energy. The conditions of the formation of two limiting structures are found. The kinetics of the steady-state values establishment of the defects density is investigated within the scope of the adiabatic approximation. The dislocations density change follows the evolution of the grain boundaries density in this approach. It is shown that grain sizes, in limiting structures, decrease with an increase of the elastic strains.

Розвинено ранiше запропонований пiдхiд нерiвноважної еволюцiйної термодинамiки, котрий допомагає в рамках адiабатичного наближення описати процеси дефектоутворення. Базова система рiвнянь залежить вiд початкового розподiлу дефектiв (дислокацiй та меж зерен). Побудована фазова дiаграма, що визначає областi реалiзацiї рiзних типiв граничних структур. Дослiджено взаємодiю декiлькох видiв дефектiв на формування граничної структури з точки зору внутрiшньої енергiї. Знайдено умови формування двох граничних структур. В рамках адiабатичного наближення, при якому змiна щiльностi дислокацiй слiдує за еволюцiєю щiльностi меж зерен, дослiджено кiнетику встановлення стацiонарних значень щiльностi дефектiв. Встановлено, що зi збiльшенням пружних деформацiй зменшуються розмiри зерен у граничнiй структурi.