ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Предисловие редактора перевода из "Ползучесть кристаллов " Работа профессора Ж.-П. Пуарье издана в кембриджской серии книг по наукам о Земле. В настоящее время проблемы физического материаловедения в применении к минералам и горным породам находятся в центре внимания специалистов по физике Земли, планет и спутников. Это и понятно. Чтобы построить эволюционную модель планетного тела, необходимо знать законы, управляющие течением минералов, льдов и горных пород —основных материалов, из которых построены недра Земли, планет и их спутников. При этом важно выяснить именно физический механизм, который приводит к искомому феноменологическому уравнению, так как требуется вскрыть зависимость эффективной вязкости от давления, температуры и касательных напряжений. Это позволяет экстраполировать лабораторные данные к условиям, господствующим в недрах планетных тел. Именно физическим механизмам высокотемпературной ползучести и посвящена монография Ж.-П. Пуарье. [c.5] Как известно, носителями пластической деформации в твердых телах являются дефекты кристаллической решетки. Эти дефекты подразделяются на точечные (в основном вакансии), линейные — дислокации, а также границы зерен, которые вносят разнообразный вклад в пластическую деформацию. Движение и перестройка границ зерен определяют многие явления высокотемпературной ползучести. Здесь обратим внимание читателей на то, что в 70-е и 80-е годы большое внимание стало уделяться ротационным дефектам, которые об разуются в твердых телах при больших пластических дефо )мациях. Эти дефекты получили специальное название — дисклинации , и в их изуче ние большой вклад внесли ученые ленинградской школы по физическому материаловедению ). [c.6] Настоящую книгу можно рекомендовать как справочное руководство и учебник по высокотемпературной ползучести для представителей различных специальностей наук о Земле, планетах и спутниках. Она будет полезна всем, кто работает в области физического материаловедения. Ее большим достоинством является краткость изложения и отсутствие общих мест, -непосредственно не связанных с экспериментальными данными. [c.6] До сих пор явление ползучести исследовалось с позиций устаревших методов. В течение ряда десятилетий за решение подобных проблем обычно брались таким образом проводили простые и точные испытания (например, испытания на растяжение) очень сложных, содержащих примеси материалов, которые используются в промышленности, а затем результаты испытаний подвергали тонкому математическому анализу. Что касается перспектив такой деятельности, то нам нужно лишь осознать что кусок железа является значительно более сложной структурой, чем, например, наручные часы. Теперь представим себе, что, не открывая часы, их подвергли испытанию на сжатие. Далее попытались сделать некоторые математические выводы из полученной, несомненно, очень интересной кривой напряжение-деформация. И наконец, растворили часы в кйслоте, чтобы определить их химический состав. Хотя при этом можно использовать самые точные экспериментальные установки и проявить высшую степень знания математики, я сомневаюсь, можно ли, следуя этим путем, получить сколько-нибудь значимую информацию о том, как часы работают и как их можно усовершенствовать. Значительно более перспективный путь — разобрать часы на части, чтобы посмотреть, как они устроены, и затем изучить технологические свойства отдельных частей. Переведя все это в термины нашей проблемы, мы узнаем, что сначала нам надо изучить свойства монокристаллов, в особенности законы их пластичности лишь потом мы сможем перейти к исследованию поликристаллических металлов и с большей вероятностью преуспеть в этом, чем до настоящего времени. [c.7] Физика высокотемпературной пластической деформации твердых тел в последнее время стала объектом внимания как материаловедов, так и ученых, занимающихся науками о Земле (структурной геологией, тектоникой, физикой Земли и планетных недр). Однако причины, вызывающие их интерес, в обоих случодх несколько различны. С одной стороны, материаловеды хотят понять механику поведения металлов и керамик, чтобы создавать новые материалы, способные выдерживать более суровые условия, или чтобы обрабатывать их с меньшими затратами энергии и сырья. С другой стороны, при изучении Земли,и лланет ученые имеют дело с горными породами, испытавшими большие деформации в естественных условиях, или с мантийным веществом. Вязко текущим с характерными временами порядка миллионов лет,— эти исследователи хотели бы иметь физические основы для экстраполяции определяющих уравнений, полученных в лаборатории, на недоступные непосредственным наблюдениям условия низких скоростей деформации и большие времена, а также для восстановления существовавших ранее условий по данным о современной микроструктуре деформированных минералов. В обоих случаях материалы (сплавы, керамики или горные породы) часто представляют собой сложные, многофазные совокупности, деформацию которых в общем случае нельзя свести к деформациям их более простых составляющих. Тем не менее при этом невозможно обойтись без решения важной начальной задачи — добиться понимания физических процессов, которые происходят при деформации одиночных монокристаллов и однофазных поликристаллов. [c.8] От читателя (студента, старших курсов или выпускника института) не требуется никакой специальной подготовки, кроме элементарных знаний по термодинамике и представления о том, что такое кристалл. Необходимые понятия вводятся в начале изложения и развиваются потом по мере необходимости (при этом приводятся ссылки на важнейшие работы вплоть до самого последнего времени), пока читатель не овладеет необходимыми знаниями по физике процессов, чтобы разобраться в наиболее сложных моделях или тонких спорных деталях (если они этого заслуживают ). Данная книга не претендует на нейтральную оценку современного состояния проблемы (хотя и хочется надеяться на ее беспристрастность), а, очевидно, отражает мои собственные взгляды в тех вопросах, по которым еще не достигнуто единого мнения. [c.9] 1 излагаются необходимые сведения о механических испытаниях. Физическими носителями высокотемпературной пластической деформации являются дефекты решетки вакансии, дислокации, границы зерен кристаллов. Они вводятся в гл. 2. Гл. 3 посвящена общему рассмотрению зависимости скорости установившейся ползучести от температуры и приложенного напряжения. Приводятся и необходимые термодинамические соотношения. В гл. 4 описаны модели ползучести, контролируемой возвратом и термически активированным скольжением. Действие гидростатического давления, в особенности на вещество Земли — минералы и горные породы, — рассмотрено в гл. 5. [c.9] Структурные изменения (полигонизация и динамическая рекристаллизация), обычно сопровождающие высокотемпературную деформацию, часто используются для определения палеонапряжений в горных породах, деформированных в естественных условиях залегания. Этим явлениям и анализу возможности их применения в геологии посвящена гл. 6. В гл. 7 рассмотрены деформация, происходящая за счет переноса вещества (диффузионная ползучесть), и сверхпластическая деформация (вызванная скольжением по границам зерен), а в гл. 8 — деформация, усиленная фазовыми переходами (пластичность превращения). Наконец, в гл. 9 представлены в общих чертах карты механизмов деформации и изомеханические классы. [c.9] Все главы начинаются с краткого резюме, некоторые заканчиваются рекомендуемой литературой. В конце книги приведен список всех работ, на которые делались ссылки, а также предметный указатель. [c.9] Вернуться к основной статье