С использованием представленной механики сплошной среды, положений неравновесной термодинамики сформулирована математическая модель многокомпонентного упруговязкого материала в условиях его деградации. Полученные реологические соотношения обобщают известные модели Максвелла и Фохта на случай взаимозависимых явлений диффузии, теплопроводности и накопления повреждений. Указана возможность привлечения данных уравнений для адекватного описания процессов разрушения материалов при их контакте с агрессивными средами.

Изложены исходные термодинамические положения о взаимосвязи физико-химических процессов и накопления дефектов в материалах. Повреждаемость обеспечивает в целом нестационарные условия взаимодействия в системе "металл - среда". Для описания кинетики процессов высокотемпературного взаимодействия в системе "бинарный сплав - газовая среда" сформулирована соответствующая начально-краевая диффузионная задача. Получены аналитические выражения для распределения примесного, легирующего элементов, толщины новообразованной фазы, прироста массы. Проведена апробация предложенного подхода. Числовые решения адекватно отображают наблюдаемые тенденции изменения параметров коррозии сплава ОТ4 в кислородсодержащей среде при термоциклировании и статической нагрузке.

Предложена физико-математическая модель коррозии железа в расплаве свинца, содержащем кислород. Она позволяет описать особенности и закономерности кинетики коррозионных процессов с учетом многофазности и многокомпонентности системы, взаимовлияния компонентов при адсорбционных и диффузионных явлениях. С целью адекватного описания явлений при постановке краевой задачи диффузии использованы нестационарные условия массопереноса через межфазную границу, отображающие корреляционные поверхностные физико-химические эффекты.

Исследования в области высокотемпературной прочности конструкционных металлов и сплавов, взаимодействующих с агрессивными средами, предложено определять как высокотемпературную физико-химическую механику материалов (ВФХММ). Важнейшей особенностью ВФХММ является положение о взаимосвязи процессов деформирования с физико-химическими явлениями, что позволяет наиболее полно и корректно представлять особенности и закономерности изменения свойств материалов в эксплуатационных условиях. Подчеркнута важнейшая роль диффузии как контролирующего фактора системы металл - среда при высоких температурах. Указаны результаты аналитических исследований - формирование и изучение физико-математических моделей упругих, упруго-вязких твердых многокомпонентных растворов с присущими им процессами деградации (накопления повреждений). Отмечено, что эти модели строятся, как правило, в рамках механики сплошной среды на основе положений неравновесной термодинамики. Экспериментальные данные, полученные, в частности, на тугоплавких металлах и титане, активно взаимодействующих с компонентами вакуумной или инертной среды, свидетельствуют об интенсификации насыщения металлов элементами внедрения в условиях длительного нагружения, а также изменении существенным образом характера их ползучести: под влиянием диффузии кислорода скорость ползучести уменьшается с увеличением напряжений.

Отмечено, что в соответствии с термодинамическим анализом равновесной системы "V - O", насыщение ванадия кислородом сопровождается конкурирующими процессами: образованием и растворением оксидной пленки VO с последующим распространением кислорода в ванадии. При внутреннем окислении активного легирующего элемента (5 % Ti) в сплаве V - 5Ti - 5Cr кислорода можно накопить почти в два раза больше, чем в нелегированном ванадии. Предложена физико-математическая модель описания оксидирования, которая учитывает явления на границе металл - среда, химические реакции кислорода с легирующими элементами в объеме металла и накопление дефектов, стимулирующих физико-химические процессы. Она отличается от известных моделей, использующих уравнение Фика при заданной постоянной поверхностной концентрации диффузанта либо с заданным законом изменения массы. В рамках предложенной модели продемонстрировано позитивное влияние термоциклирования на фазово-структурное состояние сплавов. Предложено и аналитически обосновано применение бароциклирования, которое существенно меняет распределение и количество кислорода в ванадиевых сплавах в сравнении с изобарическим режимом.

В рамках модели Вагнера рассчитана толщина оксидного слоя на хромистой стали в расплаве свинца со сниженным содержанием кислорода. Учтены диффузионные процессы в сосуществующих фазах. Показано, что на квазиравновесной стадии роста толщина оксида в расплаве изменяется не так быстро, как при окислении в газовой среде, вследствие растворения хрома в свинце. С учетом временной зависимости коэффициента диффузии показано, что за счет более интенсивного накопления дефектов в оксидном слое рост последнего ускоряется.

Очерчены исходные положения о процессах в системе деформированный металл - водород, для которых характерна тесная взаимосвязь между перемещением водорода в металле и накоплением повреждений. Выделены особенности методологического и методического аспектов оценки влияния водорода на физико-механические свойства материалов в связи с его уникальными способностями - чрезвычайно высокой диффузионной подвижностью в твердом теле и активной локализацией в дефектах структуры. В рамках механики континуальной повреждаемости сформулирована и решена задача о диффузионном проникновении водорода через металл под нагрузкой. В отличие от известной модели Мак-Набба данное математическое описание действия повреждений как ловушек водорода учитывает эффект механического нагружения материала. В постановке задачи отображено влияние повреждений на изменение поверхностной концентрации водорода во время насыщения. Сравнены расчетные данные с экспериментальными, полученными при катодном наводороживании деформируемых образцов стали в кислых и нейтральных средах. Аналитические результаты удовлетворительно описывают сложный характер влияния уровня напряжений на водородопроницаемость стали.