Розглянуто метод статистичного опису простих кристалів з парним потенціалом міжатомної взаємодії, що грунтується на виведенні аналітичного виразу для бінарної функції розподілу зміщень атомів з вузлів гратки та варіаційній процедурі визначення ефективного параметра квазіпружного зв'язку сусідніх атомів. У межах даного підходу для кристалів з ГЦК структурою - кристалів інертних газів (Ar, Kr, Xe) і металів (Cu, Ag, Au) - розраховано низку теплових і пружних властивостей (міжатомну відстань, ізобарну теплоємність, об'ємний модуль пружності та ін.) у широкому інтервалі температур і тисків та проведено порівняння з наявними експериментальними даними. Виявлено, що за температури, яка перевищує температуру плавлення, зникає мінімум вільної енергії кристала за параметром квазіпружного зв'язку, що проявляється в аномальній поведінці деяких термодинамічних параметрів у разі наближення до точки плавлення. Запропоновано вакансійну модель плавлення твердих тіл, у якій плавлення пов'язується з фазовим переходом у системі вакансій, що ефективно взаємодіють через фотонну підсистему кристала, а також обчислено температури плавлення кристалів інертних газів.

Уперше експериментально встановлено оптимальні температурно-швидкісні умови виявлення ефекту звичайної мікрозеренної та високотемпературної СНП зразками алюмінієвих сплавів, що деформуються (1201, 1420, 1421, 1423, 1450, Al - 4,1 мас. % Cu - 0,5 мас. % Zr (типу "супрал"), Al - 4,1 мас. % Mg - 0,5 мас. % Zr, Al - 1,0 мас. % Mg - 1,0 мас. % Cu - 0,6 мас. % Si - 0,3 мас. % Mn - 0,1 мас. % Zr (типу "авіаль") з конкретним структурним станом, деформованих на повітрі у режимі повзучості за сталого діючого напруження течії та високих гомологічних температур. Вперше визначено феноменологічні показники НПД зразків досліджених алюмінієвих сплавів з конкретним структурним станом, деформованих за оптимальних температурно-швидкісних умов. Показано, що головний з них (відносне видовження зразків до зруйнування <$Edelta>) за вказаних умов деформування залежить від особливостей їх структурного стану та його еволюції та змінюється у інтервалі значень від 200 % до 900 %. Експериментально доведено високу ефективність методу динамічної рекристалізації, який застосовується для формування ультрадрібнозернистої структури у зразках сплавів 1450, 1420, 1423, Al - 4,1 мас. % Mg - 0,5 мас. % Zr з вихідною нерівноважною крупнозернистою структурою. Уперше всебічно досліджено процеси пороутворення, розвитку пористості та руйнування у ході НПД зразків досліджених алюмінієвих сплавів. Встановлено механізми росту пор, з'ясовано суть впливу змін морфології пористості та кінетики її накопичення на локалізацію НПД, стабільність НП течії та механізми руйнування.

Дисертаційна робота присвячена дослідженню впливу дисипативних дислокаційних процесів в вершині мікротріщини на стадії субкритичного росту на характеристики руйнування напівкрихких кристалів. Запропонована дислокаційна модель процесу динамічного руйнування, що враховує дисипацію пружної енергії в пластичній зоні вершини тріщини, термічно активований характер руху дислокацій та екрануючий вплив дислокаційної конфігурації на величину і просторову залежність поля вершини мікротріщини. Отримані дислокаційні критерії субкритичного росту мікротріщин та наведені оцінки параметрів дислокаційного ансамблю, що необхідні для гальмування та зупинки критичних мікротріщин в матриці металів з ОЦК- і ГЩУ- гратками. В рамках цього підходу отримані аналітичні вирази, що описують температурну залежність істинної руйнуючої напруги і ефективної поверхневої енергії. На основі уявлень про вирішальну роль дисипативних процесів в вершинах субкритичних мікротріщин запропонована принципова схема переходу кристалів в крихкий стан і одержані аналітичні вирази, що описують структурну чутливість температури нижнього порога холодноламкості.

Дисертацію присвячено вивченню впливу температури на мікромеханізми руйнування і механічну поведінку широкої гами металевих і керамічних матеріалів під час їх переходу із крихкого стану у пластичний. Проаналізовано вплив дислокаційної структури, стану меж поділу на зміну мікромеханізмів руйнування і тріщиностійкість. Встановлено, що зміна мікромеханізмів руйнування обумовлена енергетичною конкуренцією механізмів руйнування за відповідних умов навантаження. Знайдено феноменологічні вирази для опису впливу температури на тріщиностійкість матеріалів за дії окремих мікромеханізмів руйнування. Для зміни мікромеханізмів руйнування впродовж росту тріщини встановлено критерій, який пов'язує межу текучості з довжиною тріщини, що передує відколові. Запропоновано механізми утворення тріщин відколу з релаксацією та пор в однофазному матеріалі. Встановлено, що вплив поруватості на тріщиностійкість сам залежить від мікромеханізму руйнування. Винайдено ефект збільшення тріщиностійкості завдяки поруватості під час руйнування крихкого матеріалу відколом. Проаналізовано вплив поруватості на складові, які визначають тріщиностійкість матеріалу. Отримані в роботі результати є основою для подальшого розвитку фізики міцності і пластичності та створення нових матеріалів з поліпшеними механічними властивостями.

Розв'язано важливу проблему радіаційної фізики твердого тіла - встановлено закономірності та фізичні механізми впливу параметрів опромінення, механічних випробувань, вихідної структури та її еволюції на механічні властивості матеріалів з різним типом кристалічної структури, що деформуються у широкому інтервалі температур. Вперше встановлено зв'язок радіаційної крихкості з поведінкою термоактивованої та атермічної компонент напруги течії. Показано, що радіаційна крихкість, переважно, визначається поведінкою далекодійнх пружних атермічних напружень. Встановлено, що опромінення не змінює механізмів, які контролюють швидкість пластичної деформації матеріалів з різним типом кристалічної структури. Запропоновано дислокаційну модель радіаційної крихкості, яка враховує взаємодію дислокацій з границями зерен в опроміненому матеріалі, що деформується у широкому інтервалі температур. Показано, що опромінення може призводити до зниження величини енергії дефекту пакування матеріалів, опромінених за температур <= 0,2 T_пл.. Запропоновано синергетичну концепцію радіаційної крихкості, що враховує ієрархію структурних рівнів пластичної деформації та нестабільності.

Встановлено швидкість-контролюючі механізми утворення та розвитку локальних зсувів у твердих тілах за різноманітних видів деформації (двійникуванні та ковзанні). Доведено, що високий ступінь достовірності, спільності та значимості результатів забезпечувався вибором об'єктів дослідження (тверді тіла з різноманітними типами кристалічних граток і міжатомних зв'язків): від модельних - цинк, вісмут з оловом, до промислових - берилій, сплави берилію з міддю, кременисте залізо, а також титановий сплав 19, alpha-Al₂O₃ (Cr⁺³) - рубін. Усі виявлені ефекти та явища (перетворення ростової міжзеренної межі двійникової орієнтації на межу механічного двійника, дуалізм за умов впливу дислокацій лісу на рухомість двійникових меж тощо) проаналізовано та пояснено парною взаємодією дислокацій та їх перетворень. Проведення досліджень особливостей руху, розмноження, взаємодії та накопичення ансамблів дефектів, отриманих на модельних матеріалах, дозволило розв'язати проблему стабілізації сплаву компаунда у галузі низькорозмірної вимірювальної системи - датчика теплового витратоміра "Циклон", який не має аналогів у світовій практиці. Наведено теоретичні основи дії витратоміра "Циклон" і його практичне застосування. З'ясовано, що шляхом низькотемпературної термоциклічної обробки матеріалів компаунда термозонда витратоміра "Циклон" можна формувати структурні стани, що збільшують тривалість терміну служби витратоміра за екстремальних умов експлуатації.

Розроблено наукову концепцію формування у сплавах заліза структур нано- та субмікророзмірного рівня та встановлено роль розмірних ефектів у формуванні їх механічних властивостей. Розроблено метод ефективного подрібнення зеренної структури даних сплавів до нанорозмірів за умов поверхневої інтенсивної пластичної деформації тертям (ІПДТ) у газових середовищах. Проведено систематичні дослідження змін зеренної та дислокаційної структури армко-заліза та залізо-титанових сплавів під впливом ІПДТ у даних середовищах, установлено кількісний взаємозв'язок між ступенем деформації та розмірами зерен, з'ясвано їх зміну під впливом дифузійного насичення азотом у процесі ІПДТ. Експериментально показано, що для формування нанорозмірної (<$E<<~100~ roman нм>) зеренної структури заліза у процесі ІПД необхідні високі ступінь (<$Eepsilon ~ symbol У ~10>) і швидкість (<$Eepsilon dot ~>>~10 sup 2 ~ roman c sup -1>) різноспрямованої деформації за температури динамічної рекристалізації. Установлено та теоретично обгрунтовано механізм диспергування зеренної структури сплавів за умов ІПДТ за температури динамічної рекристалізації та його зміну під час переходу від рівновісних зерен до структури з витягнутими зернами у зв'язку зі зменшенням ступеня та швидкості деформації. Виявлено взаємний інтенсифікувальний вплив процесів деформаційного подрібнення зеренної структури заліза від макро- до нанорівня та дифузії атомів азоту за умов динамічної рекристалізації, що має прояв у значному підвищенні дифузійної активності та розчинності азоту, збільшенні товщини подрібненого градієнтного шару та зменшенні межі деформаційного

Досліджено основні механізми високотемпературної релаксації внутрішніх напружень σ_i, у лужно-галоїдних монокристалах NaCl і KCl в інтервалі температур 0,62 T_пл ≤ T ≤ 0,9T_пл на нестаціонарній стадії повзучості. Промодельовано еволюцію дислокаційного ансамблю лужно-галоїдних кристалів (ЛГК) за високих температур і стійкість упорядкованих дислокаційних структур. Визначено критичне зсувне напруження σ_кр для руйнування дислокаційної межі, яка містить асиметричні ділянки різних конфігурацій. Експериментально визначено середні внутрішні зворотні напруження σ_i, які формуються в процесі високотемпературної несталої повзучості монокристалів і їх залежність від рівня зовнішніх напружень і температури. Показано, що за ускладненого ковзання дислокацій у системі легкого ковзання активізується нова система ковзання, починаючи з деякої температури, яка зменшується з ростом рівня зовнішніх напружень для кристалів з однорідним розподілом напружень і для кристалів з неоднорідним розподілом напружень.

Вивчено фізичні закономірності пластичної деформації полікристалів після інтенсивної пластичної деформації (ІПД) і деформованих розтягом в інтервалі температур 0,5 - 350 К. Встановлено, що низькотемпературна пластична деформація ультрадрібнозернистих (УДЗ) полікристалів Аl і Al-Li із зростанням температури визначається послідовною активацією механізмів перетину дислокацій "лісу", поперечного ковзання дислокацій і зернограничного проковзування. Порогові температури активації поперечного ковзання дислокацій (77 К) і зернограничного проковзування (140 К) в УДЗ Аl в 1,5 - 2 рази нижче, ніж в крупнозернистих полікристалах. Показано, що напруження плинності УДЗ полікристалів з ГЦК (Al-Li) і ГЩП (Mg - Al - Zn), решітками визначається середнім розміром зерна, середньою щільністю дислокацій і текстурою. Вперше вивчено вплив мікроструктури та температури на локалізацію пластичної деформації за розтягання полікристалів Аl і Al-Li. Показано, що температурна залежність рівномірної пластичної деформації крупнозернистих полікристалів визначається температурною залежністю коефіцієнта анігіляції дислокацій. Зменшення пластичності УДЗ полікристалів порівняно з крупнозернистими зумовлено збільшенням плинності їх напруження та зменшенням швидкості деформаційного зміцнення внаслідок збільшення щільності границь зерен і дислокацій в результаті ІПД. Вперше вивчено вплив мікроструктури на нестійкість пластичної деформації (стрибкоподібну деформацію) полікристалів Al-Li за температури 0,5 К. Встановлено, що зі зменшенням середньої щільності дислокацій і збільшенням розміру зерна в результаті відпалу УДЗ полікристалів зменшується середня амплітуда стрибків напруження та змінюється характер розподілу стрибків за амплітудою. Виявлена кореляція між середньою амплітудою стрибка напруження, середнім коефіцієнтом деформаційного зміцнення полікристала і середньою щільністю дислокацій вказує на дислокаційну природу стрибкоподібної деформації: колективний рух дислокаційних лавин, масштаб яких визначається мікроструктурою кристала.