Abstract
The evolution of vacancy system and pore emergence under the influence of cyclic thermo-mechanical loading determines the durability of the nanocrystalline two-phase alloys such as superalloys, which are composite materials. The emergence of excess non-equilibrium vacancies, the activation of diffusion processes and the pore growth occur under the influence of thermo-mechanical loading. However, kinetics of the emergence and evolution of the excess vacancy concentration at various kinds of thermo-mechanical loading arising during the operation process have not been investigated yet. In this paper, the vacancy concentration in the one-dimensional model for thermo-mechanical loading including cyclic tensile stresses, thermal stresses and heating to high temperature taking into account microstructure is calculated. The considerable supersaturation of non-equilibrium vacancies arises in nanostructured alloys under the influence of thermo-mechanical loading. The rising of diffusion may occur at a critical value of excess vacancies as part of the diffusion-deformation stability mechanism, when small local fluctuation of excess vacancy concentration begins to grow. The growth occurs due to a Gibbs energy decrease in the increased vacancy concentration caused by the influence of thermo-mechanical stresses
Highlights
Эволюция вакансионной системы и зарождение пор под действием циклической термомеханической нагрузки определяют долговечность нанокристаллических двухфазных сплавов, например, жаропрочных сплавов, представляющих собой композиционные материалы, состоящие из кубических зерен γ' фазы размером до 0,5 мкм и соединенных тонкими прослойками матричной γ фазы толщиной до 0,05 мкм [1,2,3]
The emergence of excess non-equilibrium vacancies, the activation of diffusion processes and the pore growth occur under the influence of thermo-mechanical loading
Kinetics of the emergence and evolution of the excess vacancy concentration at various kinds of thermo-mechanical loading arising during the operation process have not been investigated yet
Summary
Эволюция вакансионной системы и зарождение пор под действием циклической термомеханической нагрузки определяют долговечность нанокристаллических двухфазных сплавов, например, жаропрочных сплавов, представляющих собой композиционные материалы, состоящие из кубических зерен γ' фазы размером до 0,5 мкм и соединенных тонкими прослойками матричной γ фазы толщиной до 0,05 мкм [1,2,3]. Под действием термомеханических нагрузок происходит зарождение избыточных неравновесных вакансий, активация диффузионных процессов, рост пор. Исследование кинетики вакансий, роста и залечивания пор в никелевых жаропрочных сплавах в технологиях залечивания пористости было проведено в работах [4,5,6]. Однако кинетика возникновения и развития избыточной концентрации вакансий при различных видах термомеханического нагружения, которые возникают при эксплуатации, до настоящего времени не исследована. Целью работы является проведение расчета концентрации вакансий в одномерной модели при термомеханическом нагружении, включающем циклические напряжения растяжения, температурные напряжения и нагрев до высоких температур с учетом микроструктуры.
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a callMore From: Bulletin of the South Ural State University series "Mathematics. Mechanics. Physics"
Disclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.
