Механотермодифузійні процеси в багатокомпонентних твердих розчинах з урахуванням необоротності локального зміщення маси

Abstract

З використанням підходів і методів нерівноважної термодинаміки та механіки суцільних середовищ отримано повну систему рівнянь для опису взаємозв’язаних механотермодифузійних процесів у деформівному хімічно інертному n-компонентному твердому розчині з урахуванням необоротності процесу локального зміщення маси. Показано, що наслідком врахування необоротності процесу локального зміщення маси є реологічні визначальні співвідношення. Побудована модель дозволяє дослідити, зокрема, динаміку становлення приповерхневої неоднорідності напружено-деформованого стану твердих розчинів та вивчити за об’ємного підходу закономірності розподілу компонент твердого розчину у приповерхневих областях. Відтак вона є ефективною при дослідженні тонких плівок, волокон, які характеризуються співвимірністю вкладів поверхневого та об’ємного чинників у внутрішню енергію.

Based on approaches and methods of both non-equilibrium thermodynamics and solid mechanics a complete set of equations for description of coupled mechano-thermo-diffusion processes in the deformable chemically-inert n-component solid solution was obtained where the irreversibility of a process of local mass displacement was accounted for. It is shown that the rheologycal constitutive equations are the consequences of an accounting for the irreversibility of the process of local mass displacement. This model allows one to describe, in particular, the dynamics of development of a near-surface inhomogeneity of solid solution under stress-strain condition and to study a near-surface distribution of components in solid solution using volumetric approach. Such a model could be effective in studying both thin films and fibres where the volumetric and interfacial contributions to internal energy are of the same order of magnitude.

С использованием подходов и методов неравновесной термодинамики и механики сплошных сред получена полная система уравнений для описания взаимосвязанных механотермодиффузионных процессов в деформируемом химически-инертном n-компонентном твердом растворе с учетом необратимости процесса локального смещения массы. Показано, что следствием учета необратимости процесса локального смещения массы являются реологические определяющие соотношения. Построенная модель позволяет исследовать, в частности, динамику становления приповерхностной неоднородности напряженно-деформированного состояния твердых растворов и изучать в объемном подходе закономерности распределения компонент твердого раствора в приповерхностных областях. Вследствие этого она является эффективной при исследовании тонких пленок, волокон, которые характеризуются соизмеримостью вкладов поверхностного и объемного факторов во внутреннюю энергию.