Роль мезодефектов деформационного происхождения в процессах структурообразования и разрушения поликристаллов

Во введении к диссертации обоснована актуальность темы исследования и отмечен вклад отечественных и зарубежных ученых в развитие физики боль- ших пластических деформаций. Далее сформулированы цели и задачи, которые решались в рамках диссертации, приведены положения, выносимые на защиту и представлены сведения об апробации работы и об основных публикациях. В конце введения дано описание структуры диссертации. В связи с разнонаправ- ленностью задач, которые рассматривались в диссертации, в ней отсутствует отдельная глава, которая полностью посвящена обзору литературных источни- ков. Вместо этого вначале каждой главы приводится краткий обзор литературы по соответствующей тематике.
Глава 1. Анализ ротационно–сдвиговых мезодефектов и методов рас- чёта их упругих полей и энергетических характеристик.
В главе проведен систематический анализ планарных источников упру- гих напряжений, формирующихся на границах и в стыках зерен в ходе пла- стической деформации поликристаллического материала в двухмерной (случай плоской деформации) и трехмерной постановках задачи. Предлагается модели- ровать сложные системы дислокаций, формирующихся на границах зерен по- ликристалла, с помощью базовых планарных мезодефектов. Основное преиму- щество такого подхода, по сравнению с подходами, имеющимися в литературе, заключается в относительной простоте описания таких источников напряжений и удобстве его использования для моделирования процессов структурообразо- вания и разрушения.
В случае 2D приближения в качестве элементарных источников упругих напряжений были выбраны:
• планарныйсдвиговыймезодефект,представляющийсобойоднородноекон- тинуальное распределение скользящих краевых дислокаций;
• планарный нормальный мезодефект, представляющий собой однородное континуальное распределение сидячих дислокаций.
Данные мезодефекты характеризуются длиной прямолинейного участка границы 2 , на котором они располагаются и мощностью: wτ – для сдвигового мезодефекта и wN – для нормального мезодефекта. Зная тензор плотности век- тора Бюргерса B дислокаций ориентационного несоответствия, накопленных на данном участке границы в ходе пластической деформации, можно найти мощ- ности соответствующих мезодефектов:
wτ =(ξ·B·τ)τ, wN =(ξ·B·N)N, (1)
где N – нормаль к границе, ξ – вектор, направленный вдоль линий дислока- ций, τ = N × ξ – единичный вектор, направленный вдоль участка границы (справедливо для правой системы координат). С точки зрения полей упругих напряжений, нормальный мезодефект эквивалентен диполю клиновых дискли- наций. Суперпозиция планарных сдвигового и нормального мезодефектов дает комбинированный ротационно-сдвиговый мезодефект.
Рисунок 1 — Схематическое представление планарных мезодефектов, форми- рующихся на границах и в объеме зерен при пластической деформации в дву- мерной постановке задачи
Для характеристики дислокационной плотности в теле зерен в работе пред- лагается использовать систему планарных дисклинационных мезодефектов, каж- дый из которых представляет однородное континуальное распределение клино- вых дисклинаций. Полигональная область материала, которая содержит одно- родную плотность континуальных дислокаций, может быть представлена в ви- де системы планарных дисклинационных мезодефектов, расположенных вдоль граней полигона. Плотность вектора Бюргерса этих дислокаций ρ и мощность дисклинационного мезодефекта wmd( ), расположенного на i-ой границе поли- гона с внешней нормалью N( ), связаны соотношением:
wmd( ) = ρ × N( ) (2)
В результате, любую однородную дислокационную плотность, накоплен- ную на прямолинейной границе или в объеме зерна, в двухмерной постановке задачи можно представить в виде суперпозиции рассмотренных выше мезоде- фектов. Обозначения вышеописанных мезодефектов приведены на рис. 1.
Для того чтобы ввести базовые мезодефекты в трехмерной постановке за- дачи был рассмотрен прямоугольный сегмент участка границы зерна, который характеризуется нормалью N и тангенциальными единичными векторами τ и
ξ, направленными вдоль сторон сегмента. Показано, что любое однородное кон-
тинуальное распределение дислокаций на таком сегменте можно представить в
виде двух семейств континуально распределенных по сегменту дислокационных
отрезков с плотностью вектора Бюргерса w(ξ) и w(τ) , соответственно (рис. comb comb
2).
В 3D приближении в качестве базовых мезодефектов были выбраны:
• планарныйсдвиговыймезодефект,представляющийсобойоднородноекон- тинуальное распределение отрезков скользящих краевых дислокаций;
• планарный нормальный мезодефект, представляющий собой однородное континуальное распределение отрезков сидячих краевых дислокаций;
• планарный винтовой мезодефект, представляющий собой однородное кон- тинуальное распределение отрезков винтовых дислокаций.
Каждый из таких мезодефектов характеризуется длиной дислокационных отрезков , длиной плеча 2 сегмента и плотностью вектора Бюргерса этих отрезков (мощностью мезодефекта) : wτ – мощность сдвигового мезодефекта, wN – мощность нормального мезодефекта, wξ – мощность винтового мезоде- фекта. Суперпозиция таких мезодефектов дает комбинированный ротационно- сдвиговый мезодефект (рис. 3).
Рисунок 2 — Схема представления однородной дислокационной плотности на сегменте границы с помощью двух семейств дислокаций
Рисунок 3 — Схематичные представления планарных мезодефектов, эквива- лентных однородному распределению семейства дислокационных отрезков
В результате, любую однородную дислокационную плотность, накоплен- ную на плоской границе в трехмерной постановке задачи, можно представить в виде суперпозиции двух комбинированных мезодефектов.
Из проведенного анализа следует, что плотность дислокаций ориентацион- ного несоответствия, которые накапливаются на границах зерен поликристалла в ходе пластической деформации, можно аппроксимировать системой рассмот- ренных выше планарных мезодефектов, разбивая или покрывая область границ малыми сегментами (рис. 4).
а) б)
Рисунок 4 — Разбиение (покрытие) плоской грани зерна системой отрезков (бру- сов) в а) 2D б) 3D постановках задачи
В общем случае количественное описание пространственного распреде- ления дислокационной плотности, формирующейся на границах зерен в ходе пластической деформации, требует привлечения достаточно сложных методов компьютерного моделирования, что ограничивает область их применения от- носительно небольшими деформациями. Однако некоторые закономерности и
12

механизмы процессов, происходящих при больших пластических деформаци- ях, таких как структурообразование, упрочнение, разрушение, можно понять, используя упрощенные конфигурации мезодефектов, например моделируя их однородными распределениями дислокаций, то есть базовыми мезодефектами.
Далее в главе приведены аналитические выражения для полей упругих напряжений от таких планарных мезодефектов в 2D и 3D постановках задачи. В конце главы приведены аналитические выражения для собственных упругих энергий и энергий взаимодействия рассмотренных выше мезодефектов, которые используются далее в диссертации при рассмотрении задач структурообразова- ния и разрушения. Большинство из приведенных в диссертации аналитических выражений являются оригинальными.
Глава 2. Механизмы формирования мезодефектов на начальных ста- диях пластического деформирования поликристаллов.
Известно, что на начальных стадиях фрагментации оборванные дислока- ционные границы как правило формируются вблизи вершин достаточно про- тяженных деформационных фасеток. В работе был проведен анализ харак- теристик деформационных фасеток и мезодефектов, формирующихся на них в случаях деформации, локализованной в полосе скольжения или плоскости решеточного скольжения. Проведен анализ взаимосвязи кристаллогеометриче- ских параметров и дефектной структуры фасеток, образующихся на границе зерна в результате прохождения через нее полосы сдвига (рис. 5, а). Рассмотре- ны две модели образования фасеток: дискретная модель, в которой деформа- ция в полосе осуществляется движением решеточных дислокаций в параллель- ных плоскостях скольжения и модель, в которой деформация рассматривается как движение континуально и однородно распределенных в полосе дислокаций. Получены аналитические зависимости длины и угла поворота фасетки, а так- же мощности ротационно-сдвиговых мезодефектов от ориентаций плоскостей скольжения решеточных дислокаций по обе стороны границы зерна, величины пластической деформации в полосе сдвига и ширины полосы.
Подробно проанализирован процесс формирования деформационной фа- сетки на границе зерна при ее взаимодействии с плоским скоплением решеточ- ных дислокаций и проведён анализ характеристик ротационно-сдвиговых мезо- дефектов, формирующихся на ней (рис. 5, б). Процесс прохождения пластиче-
а)
б)
Рисунок 5 — Схематичное представление процесса прохождения через границу зерна а) полосы сдвига б) плоского скопления решеточных дислокаций
ского сдвига через границу зерна осуществляется при одновременном выполне- нии двух условий: энергетические затраты, необходимые для создания новых участков границы и формирования скользящей решёточной дислокации в плос- кости скольжения второго зерна должны компенсироваться работой внешних напряжений; при выполнении первого условия должны обеспечиваться условия ухода сформированной решеточной дислокации во второе зерно. Показано, что появление деформационной фасетки по указанному механизму возможно толь- ко при превышении суммарного вектора Бюргерса дислокаций скопления неко- торого порогового значения, зависящего от величины внешнего сдвигового на- пряжения и разориентировки границы . При напряжениях ∼ (5−8)·10−3 критическое число дислокаций в скоплении относительно невелико и состав- ляет (10 – 15) штук. Предложенная модель объясняет наблюдаемое на опыте уменьшение склонности границ зёрен к деформационному фасетированию при измельчении зеренной структуры и смещении спектра разориентировок границ в область больших углов при больших пластических деформациях (рис. 6).
Далее в главе приведен анализ механизмов релаксации упругой энергии от ротационно-сдвиговых мезодефектов за счет аккомодационной пластической деформации. Один из основных механизмов релаксации ротационных мезоде- фектов связан с формированием оборванных дислокационных границ вблизи морфологических особенностей границ исходных зерен.
Методом динамики дискретных дислокаций проведено моделирование фор- мирования специфических оборванных дислокационных границ, наблюдающих- ся в фрагментированной структуре альфа-железа в условиях одноосного сжа-
а)
б)
Рисунок 6 — Зависимости длины фасетки от а) исходного расстояния от дис- локационного источника до границы зерна 0 при различных значениях угла разориентировки границы , б) разориентировки границы при различных зна- чениях внешнего сдвигового напряжения
Рисунок 7 — EBSD карты, иллюстрирующие фрагментированную структуру деформированного поликристалла альфа-железа одноосное сжатие, = 1, скорость деформации 10 c−1, при 400∘C
тия (рис. 7). Особенностью наблюдаемых в эксперименте оборванных границ является то, что они резко меняют плоскость залегания при их прорастании на расстояние от вершины фасетки, сопоставимое с протяженностью самой фасет- ки. Рассмотрен модельный 2D бикристалл, содержащий фасетированную гра- ницу зерна, состоящую из достаточно большого количества симметричных фа- сеток. Исходное распределение мезодефектов на границе задавали, используя скачок тензора пластической деформации [εpl] на границе зерна.
Расчеты показали, что по мере увеличения ||[εpl]|| происходит рост внут- ренних напряжений от наведенных на границу зерна сдвиговых и нормальных мезодефектов. В результате чего в приграничной зоне активируется аккомо-
дационное движение дислокаций, а упругие поля от расположенных в верши- нах фасеток стыковых дисклинаций разделяют потоки дислокаций и создают пространственно-локализованные области с повышенной плотностью дислока- ционного заряда. Далее из них постепенно формируются уходящие от вершин фасеток в тело зерна оборванные дислокационные границы. Характерная для этой стадии дислокационная структура показана на рис. 8, а. Процесс форми- рования таких дислокационных границ можно представить как отщепление от исходной дисклинации и уход в тело зерна частичных дисклинаций. Расщеп- ленные дисклинации своими упругими полями возмущают потоки решеточных дислокаций, движущихся из объема зерен по активным плоскостям скольжения по направлению к границе, вследствие чего на них могут зарождаться новые оборванные границы другой ориентации. Результаты моделирования дислока- ционной структуры, формирующейся при взаимодействии прямолинейной обо- рванной границы с потоком дислокаций, движущихся в теле зерна под действи- ем внешнего напряжения представлены на рис. 8, б.
а) б)
Рисунок 8 — Характерная дислокационная структура формирующаяся а) на начальной стадии образования дислокационных границ вблизи фасетированной границы в условиях одноосного сжатия бикристалла, б) на стыке фасеток при действии двух (основной и аккомодационной) систем скольжения
Далее в главе рассмотрен процесс релаксации полей упругих напряже- ний от планарного сдвигового мезодефекта. Показано, что этот процесс мо- жет осуществляться путем формирования в близлежащей области зерна ак- комодационной полосы скольжения. Такие полосы скольжения наблюдаются на электронно-микроскопических снимках структуры деформированных поли-
16

кристаллов. В качестве исходного рассмотрен мезодефект с однородной плот- ностью скользящих дислокаций wτ и длиной 2 (рис. 9, а). Процесс его аккомо- дации осуществлялся посредством последовательного испускания в тело зерна дислокационных стенок с разориентировкой wwall, численно равной плотности вектора Бюргерса распределенных вдоль стенки дислокаций. Образование та- кой стенки в рамках модели дискретных дислокаций можно рассматривать как последовательное испускание дислокаций, осуществляемое таким образом, что каждая новая дислокация встраивается в стенку, сформированную ранее ис- пущенными дислокациями. Отщепление и последующее движение стенок осу- ществлялось в суммарном поле упругих напряжений мезодефекта и внешнего запирающего напряжения, в результате чего, дислокационная структура исход- ного мезодефекта трансформировалась. Процесс эволюции мезодефекта про- должался до тех пор, пока система не приходила в равновесное положение, то есть в такое положение, в котором вариация координаты любой из стенок или отщепление новой дает увеличение суммарной энергии системы (рис. 9, б).
а) б)
Рисунок 9 — Схематичное представление сдвигового мезодефекта а) в исходном состоянии, б) после релаксации
В результате проведения численных расчетов были найдены равновесные положения системы при характерных параметрах исходного мезодефекта и кри- сталлогеометрии полосы аккомодационного скольжения. В качестве примера на рис. 10 приведены зависимости энергии релаксированного состояния / 0, от ориентации полосы при различных значениях параметров исходного мезоде- фекта 2 и .
Как следует из проведенного анализа, процесс аккомодационной пластиче- 17

а) б)
Рисунок 10 — Зависимость нормированной упругой энергии системы дефектов / 0 после процесса релаксации, от величины угла при различных величинах а)длинымезодефекта:1–2 =0.2мкм,2–2 =0.4мкм( =6·10−2, =30 МПа), б) мощности мезодефекта: 1 – = 3·10−2 , 2 – = 6·10−2 (2 = 0.2 мкм, = 30 МПа)
ской деформации, приводящий к релаксации упругой энергии планарного мезо- дефекта, оказывается возможным только в определенном диапазоне значений угла . При этом существует критический угол , меньше которого аккомода- ционная пластическая деформация по механизму испускания дислокационных стенок оказывается энергетически невыгодной. Распределение пластической де- формации в аккомодационной полосе при этом имеет характерный вид, при- веденный на рис. 11.
Рисунок 11 — Распределение величины пластической деформации по длине по- лосыскольженияпри =45∘, =3·10−2,2 =0.2мкм, =30МПа
Глава 3. Роль мезодефектов в процессах зарождения и распростра- нения микротрещин в фрагментированной структуре.
В случае сильно фрагментированных структур, когда размер фрагментов не превышает 0.2 – 0.3 мкм, классические модели разрушения поликристаллов, основанные на представлениях о формировании трещины в голове заторможен- ного границей зерна плоского скопления решёточных дислокаций, становятся неприменимы. Исходя из этого в диссертации сделан вывод о том, что модели зарождения, распространения и накопления стабильных микротрещин в мате- риалах с сильно фрагментированной структурой должны быть построены на представлении о решающей роли мезодефектов в этих процессах.
Для проведения анализа условий существования стабильных микротрещин и их характеристик был использован энергетический метод, согласно которому распространение трещины происходит в случае, если:
+ Γ≤0, (3)
где – изменение (релаксация) упругой энергии системы при продвижении микротрещины на величину , Γ – изменение энергии системы, связанное с формированием берегов трещины, выделением тепла, формирование пластиче- ской зоны и т.д при продвижении микротрещины на величину .
Для расчета ′ использовали метод конфигурационной силы. Для плос-
кой деформации изотропного материала выражение для конфигурационной си- лы , определяемой как величина упругой энергии, выделяющейся при продви- жении трещины на единичный отрезок, имеет вид:
( )=− = (︀ ̄2 + ̄2 )︀ (4) 8
где = /2 (1 − ), – модуль сдвига, – коэффициент Пуассона, – длина трещины, – угол, задающий ориентацию рассматриваемой трещины, ̄ , ̄
– средневзвешенные суммарные напряжения в окрестности трещины:

2∫︁√︂ 2∫︁√︂
̄ = ( , ) − , ̄ = ( , ) 00
⎧
=⎨1, ̄ >0,
− ,
(5)
⎩0, ̄ ≤ 0
где ( , ), ( , ) – компоненты напряжения в полярной системе координат.
Считали, что вкладом диссипативных процессов в изменение энергии рас- сматриваемой системы при распространении трещины можно пренебречь. Так же исходя из того, что в сильно-фрагментированной структуре протекание пла- стической деформации внутри фрагмента затруднено, вследствие чего затруд- нена и релаксация напряжений в кончике трещины, то предполагалось, что микротрещина распространяется без формирование пластической зоны. Тогда, Γ = 2 , где – удельная энергия свободной поверхности (не зависит от длины микротрещины).
Равновесные длины микротрещин для заданного направления будут определяться из соотношения ( , ) = 2 , – удельная энергия свободной поверхности. При этом равновесная длина трещины называется стабиль- ной или устойчивой, если выполняется условие ′( , ) < 0, то есть даль- нейший рост трещины является энергетически невыгодным процессом. Равно- весная длина трещины называется нестабильной или неустойчивой, если выполняется условие ′( , ) > 0. В случае ′( , ) = 0 (или существовании только односторонней производной) для исследования стабильности микротре- щин необходимо проводить более детальный анализ.
В начале главы проведен анализ условий существования стабильных мик- ротрещин, формирующихся в полях расположенного на границе фрагмента комбинированного ротационно-сдвигового мезодефекта (рис. 12). Полагалось, что микротрещина, формируется вблизи отрицательной дисклинации диполя, создающей благоприятные для ее появления высокие растягивающие напряже- ния. На рис. 13 приведен характерный вид зависимостей конфигурационной силы ( ) от длины микротрещины.
Рисунок 12 — Схематическое изображение комбинированного мезодефекта и микротрещины, формирующейся вблизи отрицательной дисклинации диполя
а) б)
Рисунок 13 — Зависимости конфигурационной силы от длины формирую- щейся на мезодефекте трещины а) во внутренних полях мезодефекта: = = 0.05, 2 = 0.4 мкм, б) в суммарном внешнем однородном и внутреннем поле мезодефекта: = 0, 2 = 0.7 мкм, / = 2.2·10−3, 1 – = 0.05, 2 – =0.0549,3– =0.058,4– =0.062,5– =0.064
Далее определены критические параметры рассматриваемой системы, при которых могут существовать стабильные микротрещины. На рис. 14 приведе- ны области существования стабильных микротрещин в конфигурационном про- странстве ( 2 ).
Видно, что при фиксированных значениях внешнего напряжения суще- ствование стабильной трещины возможно лишь в определенной области значе- ний параметров мощности и длины мезодефекта. При увеличении его длины
21

а) б)
в)
Рисунок 14 — Области существования стабильной трещины в конфигурацион- ном пространстве параметров ( 2 ) при = 0 а) / = 0.0, б) / = 2.2 · 10−3, в) / = 3.3 · 10−3
происходит постепенное сужение интервала значений мощности ( ( ), ( )) и стягивание его в точку при некотором значении длины плеча диполя 2 (*). Сравнение приведённых диаграмм показывает, что увеличение внешнего напря- жения приводит к всё более выраженной локализации области существования стабильных микротрещин в конфигурационном пространстве параметров мезо- дефекта и её смещению в сторону меньших значений длины мезодефекта.
Далее рассмотрены условия необходимые для зарождения трещины в трой- ном стыке зерен при атермическом проскальзывании вдоль границы фрагмен- та, содержащей сдвиговый мезодефект (рис. 15, а). Полагалось, что взаимное смещение зёрен вдоль любого локального участка рассматриваемой границы возможно лишь в том случае, когда действующее на нём сдвиговое напряжение превышает некоторое пороговое значение 0. В результате проскальзывания и торможения пластического сдвига вблизи тройных стыков зёрен увеличивается концентрация напряжений, а на границе устанавливается равновесное распреде- ление плотности вектора Бюргерса виртуальных скользящих дислокаций, при котором суммарное сдвиговое напряжение в каждой точке границы меньше или равно пороговому напряжению проскальзывания (рис. 15, б, рис. 16).
В качестве условия появления микротрещины использовался критерий Стро. В данном случае этот критерий можно сформулировать как условие, необходи- мое для накопления суммарного вектора Бюргерса дислокаций равного 2 ( – вектор Бюргерса решёточной дислокации) в примыкающей к тройному стыку области границы протяжённостью 2 .
а) б)
Рисунок 15 — Схема сдвигового мезодефекта в а) исходном состоянии б) после наведенного и собственного проскальзываний
а) б)
Рисунок 16 — Равновесные распределения плотности вектора Бюргерса ( ) полученные при следующих параметрах системы a) = = 3.1 · 10−2 , 2 =0.3мкм, =0.02,б) = =2.1·10−2 ,2 =0.3мкм, =0.04
Зависимости критического внешнего напряжения , при достижении или превышении которого выполняется критерий зарождения микротрещины, от длины границы 2 , рассчитанные при различной мощности исходного сдвиго- вого мезодефекта при значении порогового напряжения 0 = 0.8 · 10−2 , приведены на рис. 17. Видно, что наличие в границе дислокаций сдвигового ме- зодефекта, реализующих наведённое проскальзывание, приводит к значитель- ному уменьшению по сравнению со случаем собственного проскальзывания в отсутствие мезодефекта. Рассмотренная модель позволяет объяснить зарож- дения микротрещин в мелкозернистых материалах и материалах с фрагменти- рованной структурой.
23

Рисунок 17 — Зависимость критического напряжения зарождения трещины от длины границы 2 при различных значениях мощности мезодефекта и фиксированном значении порогового напряжения 0 = 0.8 · 10−2
В заключении главы рассмотрен случай блокировки распространяющих- ся микротрещин упругими полями от мезодефектов. Сформированная вблизи одного из рассмотренных выше мезодефектов нестабильная микротрещина мо- жет при своем распространении стабилизироваться упругими полями соседних мезодефектов. Подробно рассмотрены случаи блокировки дислокационной тре- щины с вектором Бюргерса упругим полем дисклинационного диполя (рис. 18, а) и упругим полем сдвигового мезодефекта (рис. 18, б).
а) б)
Рисунок 18 — Схема дислокационной трещины, в случае ее блокировки а) ди- полем клиновых дисклинаций, б) планарным сдвиговым мезодефектом
24

При этом мощность дисклинационного диполя характеризовалась вели- чиной проекции вектора wN на ось : если > 0, то микротрещина распространялась из стыка, содержащего дисклинацию, создающую в окрест- ности стыка сжимающие напряжения; если < 0, то микротрещина распро- странялась из стыка, содержащего дисклинацию, создающую растягивающие напряжения. В случае сдвигового мезодефекта, рассматривалась микротрещи- на, распространяющаяся из стыка зёрен по нормали к плоскости мезодефекта. Мощность мезодефекта считали положительной, если величина проекции вектора wτ на ось положительна, и отрицательной в противном случае. Результаты расчётов областей стабильности трещин в конфигурационном пространстве параметров ( ) и ( ) и карты распределения в этом пространстве длин стабильных трещин при внешнем напряжении / = 0.02 приведены на рис 19. а) б) Рисунок 19 — Карты распределения длин стабильных трещин в случае их бло- кировки а) дисклинационным диполем, б) сдвиговым мезодефектом при вели- чине внешних напряжений / = 0.02 Белым цветом на них выделены те области, в которых стабильных трещин не существует. Также установлено, что как в случае дисклинационного диполя, так и в случае сдвигового мезодефекта, с увеличением внешнего напряжения области нестабильности трещин сдвигаются в сторону меньших значений и расширяются в сторону больших значений мощности мезодефектов. При этом при фиксированных величинах и длины стабильных микротрещин ока- зываются больше в интервале отрицательных значений мощности мезодефек- 25 тов, чем в интервале их положительных значений. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 1. Проведёнсистематическийанализротационно-сдвиговыхмезодефектов,фор- мирующихся на границах зерен и в приграничных областях при пластиче- ской деформации поликристаллических материалов. Для наиболее типич- ных мезодефектов, получены аналитические выражения для полей упругих напряжений, собственных упругих энергий и энергии их взаимодействия. 2. Рассмотренымоделиобразованияротационно-сдвиговыхмезодефектов,фор- мирующихся на границах зерен поликристаллического материала, при их взаимодействии с локализованной пластической деформацией. Получены ана- литические выражения, позволяющие по заданным параметрам решеточного скольжения рассчитать характеристики деформационных фасеток. 3. Методом динамики дискретных дислокаций проведено моделирование про- цессов формирования оборванных дислокационных границ на фасетирован- ных границах зерен на начальных стадиях фрагментации материала. По- казано, что особенности морфологии и размеры этих границ определяются геометрией фасетированной границы и загрузкой актуальных систем сколь- жения решеточных дислокаций. 4. Предложена модель аккомодационной пластической деформации и релакса- ции упругой энергии планарных сдвиговых мезодефектов, возникающих на границах зёрен в процессе пластической деформации поликристаллов. По- казано, что аккомодационная подстройка структуры может осуществляться путём последовательного отщепления от мезодефекта и ухода в тело зерна дислокационных стенок. Рассчитаны зависимости длины аккомодационной полосы скольжения от её угла наклона по отношению к границе зерна при разных величинах запирающего внешнего напряжения и характеристиках исходного сдвигового мезодефекта. Получено пространственное распределе- ние величины аккомодационной пластической деформации в окрестности ме- зодефекта. 5. Определены характеристики ротационно-сдвигового мезодефекта, при кото- рых возможно существование стабильной микротрещины, формирующейся вблизи мезодефекта. Проведен анализ влияния характеристик мезодефекта на ориентацию и длину стабильной микротрещины. 6. Проведён анализ условий существования стабильных микротрещин в сум- марном поле внешнего напряжения и напряжении от двухосного диполя клиновых дисклинаций. В конфигурационном пространстве параметров рас- сматриваемой системы определены области в которых возможно появление таких трещин. Показано, что увеличение внешнего напряжения приводит к существенной локализации этих областей, а также к стягиванию интервалов значений длин стабильных микротрещин. 7. Предложена модель зарождения микротрещины в стыке зерен за счет атер- мического проскальзывания по большеугловой границе зерна, содержащей сдвиговый мезодефект. Показано, что при превышении величины внешнего напряжения некоторого порогового значения планарный мезодефект, теряет устойчивость. В результате наведенного проскальзывания, осуществляемо- го перемещением виртуальных скользящих дислокаций мезодефекта, вбли- зи стыка зёрен возникает концентратор напряжений, создающий условия для появления дислокационной трещины. Получены зависимости величины критического напряжения зарождения трещины от протяжённости границы зерна, мощности исходного сдвигового мезодефекта и величины порогового напряжения атермического проскальзывания зёрен вдоль границы. 8. Рассмотрены условия блокировки растущих под действием поля внешних напряжений дислокационных трещин упругими полями диполя клиновых дисклинаций и планарного сдвигового мезодефекта. С использованием мето- да конфигурационной силы в конфигурационном пространстве параметров (мощность мезодефекта – вектор Бюргерса трещины, внешнее напряжение) определены области существования стабильных трещин, и построены карты распределения длин таких трещин. При типичных для стадии предразру- шения материала размерах фрагментов и величинах внешнего напряжениях длина таких трещин оказывается сопоставимой с размером фрагментов и лежит в интервале значений 0.1 − 0.3 мкм.