МЕХАНИЗМЫ ОБРАЗОВАНИЯ ГРАДИЕНТНЫХ СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫХ СОСТОЯНИЙ В МАТЕРИАЛАХ
Изучены механизмы образования градиентных структурно-фазовых состояний в материалах при воздействии концентрированных потоков энергии. Показано, что вне зависимости от вида концентрированных потоков энергии, основным механизмом образования нано и микроструктур являются сдвиговые неустойчивости. Фундаментальную роль в генерации структур нано и микродиапазона играет вязкость вещества, так как она не только гасит возмущения, но и способствует формированию вихревых структур, которые в свою очередь являются предвестниками образования структурных элементов. В качестве примера, рассмотрена неустойчивость Кельвина-Гельмгольца на границе раздела двух жидкостей. Одна из жидкостей идеальная и движется с постоянной скоростью, а другая является неподвижной и обладает вязкостью. Полученное дисперсионное уравнение для возмущений границы раздела этих жидкостей является алгебраическим уравнением четвёртого порядка с комплексными коэффициентами. Анализ этого уравнения в приближении коротких волн позволил получить явную зависимость декремента от волнового числа (длины волны), которая при определенных значениях вязкости, скорости, соотношения плотностей и толщин слоев допускает существования двух максимумов при положительных значениях декремента. Такая же зависимость получается в приближении вязко-потенциальной жидкости, где эффекты, связанные с наличием вязкости, имеют место только на границе раздела жидкостей. Полученная зависимость декремента от волнового числа пригодна для численного анализа, но для получения связи между волновым числом (длиной волны), на которое приходится максимум декремента и параметрами внешнего воздействия и характеристиками материала необходимы явные аналитические зависимости, справедливые вблизи максимумов.