Введение к работе
Актуальность темы. Наряду с традиционными методами воздействия на физические свойства твердых тел (механическая, термическая к радиационная обработка) существует принципиальная возможность управления состоянием кристаллов с помогав электрического и магнитного полей. Изучение закономерностей влияния внешних электромагнитных полей на физические свойства твердых тел неоднократно приводило к новому уровню понимания их внутреннего строения. Пос-
КСШгКУ мйи~^П^С Zt^LLl-"^-'1"" «И»иячп|1 ІЯияищ пивд.ш,.; ZZ
ределяетея дефектами крксгаллкссікгіі регата, .и*?у «"«««» «,^«.,оЛ-твкя электрических и магнитных полей на юс состояние способствует установлению общее закономерностей протекания различных процессов в твердых телах и дает возможность целенаправленно изменять физические свойства кристаллов.
8 езяви с вышеизложенным в последние годы усилился интерес к изучению воздействия слабого <В-І Т) постоянного магнитного поля (Ш) на процесс пластической деформации различных классов материалов. Наиболее интенсивные исследования в этом направлении проводились на металлических кристаллах. В зависимости от типа металла и экспериментальных условий может быть несколько одновременно действувщих ыехагошмов такого влияния. Однако ни один из них не может быть распространен на диэлектрические кристаллы. Вместе с тем, обнаружение и исследование влияния МП на пластическую деформацию последних Н0Х87 привести к раскрытия принципиально новых и более обют яакоясгэрностей s поведении кристаллических тел во внешних полях. Й8 литературы известно существование многих эффек-тоз влияния Ш на оптические, магнитные, механические ;г др. свойства диэлектриков и полупроводников.
Несмотря на кажущееся противоречие с предсказаниями простых оценок по поводу влияния Ш на состояние структурных элементов ионного кристалла, оно отмечалось многими исследователями по изменению весьма разнообразных физических свойств кристаллов. За редким исключением в этих работах не были установлены объекты реальной структуры, на которые действует поле. Некоторый прогресс в этой направлении был достигнут з начале 90-х гг. после обнаружения открепляющего действия поля на дислокации группой В.И. Альши-
ца с сотрудниками. Однако вопрос о том влияет ли МП на состояние самих дислокаций, изменяет свойства точечных дефектов юш вл::лот на процесс их взаимодействия оставался открытым до настоящего времени. Кроме того, неясно, какие именно из характеристик термо-активируемого движения дислокаций претерпевают изменения, вызванные ш, и отражаются ли эти изменения на макропластических свойствах кристаллов.
Цель настоящей работы пакдючалась в обнаружении и исследовании таких проявлений действия Ш на процессы в ионных кристаллах, которые позволили бы определить объекты структуры, подверженные его влиянию, и выяснить степень чувствительности макропластических свойств к Ш.
Исходя из вышеизложенного, в данной работе сформулированы следующие задачи исследования.
Создать экспериментальные условия, позволяющие обнаружить влияние постоянного Ш на иакропластическую деформацию ионных кристаллов, и выяснить основные закономерности этого влияния.
Изучить действие МП в условиях приложения внешней механической нагрузки на характеристики движения индивидуальных дислокаций, сопоставив полученные результаты с данными по макропласти-ческой деформации кристаллов.
Создать экспериментальные ситуации, позволяющие выяснить, воздействует ли МП на дислокации и точечные дефекты независимо друг от друга. Изучить по отдельности характерные времена и энергии процессов , происходящих с точечными дефектами и дислокациями и МП.
Исследовать процесс преодоления дислокацией стопоров в кристаллах, прошедших обработку в Ш, с высоким временным разрешением (~ 1 икс) для получения информации об изменении характерных параметров дислокационного движения {вероятностей старта и открепления, времени ожидания перед препятствием, напряжений старта и размножения).
Провести сопоставление полученных результатов с существующими модельными представлениями о влиянии Ш на различные объекты в ионных кристаллах (решетку, точечные дефекты , комплексы агрегированной примеси, преципитаты, дислокации и трещ. ш), в также на процесс взаимодействия дислокации с точечным; дефектаї/ч. Предло-
жить возможные механизмы для наблюллемых яплеккй.- -
Научная новизна подученных результатов постоит ?. ощі.ірул.епиі'; и исследовании новых физических эффектов влияния МП на пластич-х кие свойства ионных кристаллов.
Обнаружено влияние Ш на скорость макропластической де.;о!,..-;: ции в различных режимах деформирования ч исследовать; оої!сйнн "»-кономерности этого влияния. 3 частности, показано.что ? UV с ; : дукцией 0.7 Т скорость пластического течения кристаллов, леггфй
»«етют <:я шат- иямпчини.і^'. ДС 2 "?".
Установлены _»->rrr>>.r i.iu;i..,v^ - "~"гг* ""»"*»«»' «л nuivi рые действует Ш.
Обнаружен эффект "памяти" дислокаций к воздействии внешнего Ш, проявляющийся в увеличении их подвижности до ДЕух раз в течение длительного времени после отключения МП (до - 103 с).
Обнаружена возможность изменения состояния точечных дефектоз путем длительной (~103 с) выдержки кристалла в MHt приводящей к узелкчекк» скоростей дислокаций на десятки процентов во время последующего механического напруження.
In situ с высока! временным разрешением (дс г чке) у.зучеп процесс преодоления стопоров дислокациями. Определены параметры движения дислокаций, которые претерпевают изменения, свягь-лнн" с обработкой кристалла в 1, Установлено, что наиболее чувствителі. кнм из них является вероятность торможения стопором движугаейся дислокации.
Научная ценность и практическая значимость работы, Полученные результаты расширяют представления о механизмах прсодаг.еш<.;і дислокациями стопоров прі. пластической де*ор"аи.ии кристаллов и
Открывают ПерСПеКТИВК ИЗуЧеНИЯ СТРУКТУРЫ И НОВЫХ СТепеНЭЙ СБОбОДЫ
дислокационного ядра с помощью Ш, Показана возиежность управления процессом макропластической деформации ионных кристаллов с помощью Ш. Так как величина МП, достаточная для проявления эффекта разупрочнения, легко достижима й постоянных магнитах, появляется возможность создания фиаичеекнх основ для разработки знер-госберегаицих технологий обработки кристаллических материалов давлением.
Апробация работы. Полученные результаты были представлены на следующих конференциях и семинарах:
MRS, 1994, Spring Meeting, San-Francisco, USA, April 4-8.
EURODIUM - 94, 1994, Lyon, France, Juli 5th-8th
111 Международная конференция "Действие электромагнитных полей на пластичность и прочность материалов" (Воронеж, 1994)
Российская конференция по механохимии (Санкт-Петербург,1995)
Научная конференция преподавателей ТГПИ, Тамбов, 1994
Семинары по ФТТ в институте Кристаллографии им. Щубникова, Москва, 1993, 1995 г.г.
Семинары по ФТТ кафедры теоретической фивики ТГПИ 1992-1995 гг.
По результатам работы опубликовано 6 статей в российских и вару-бежных журналах. На защиту выносятся следующие положения:
результаты, доказывающие факт влияния МП на макроплаотичес-кую деформацию ионных кристаллов;
основные закономерности влияния МП на характеристики пластического течения ионных кристаллов, в частности, вависимости величины эффекта разупрочнения от концентрации и сорта примеси, величины вектора магнитной индукции и его ориентации по отношении к плоскостям скольжения краевых дислокаций, а также от скорости деформации кристалла;
результаты исследования полвучести в МП и изменения характеристик макропластического течения в МП; в частности коэффициентов деформационного упрочнения, активационного о"ъема и др.
. результаты , позволяющие разделить влияние МП на точечные дефекты и дислокации;
обнаружение додгоживущих (до 103 с при комнатной температуре) возбужденных состояний дислокаций, индуцируемые МП В-і Т и проявляющихся в повышенной (до раз) подвижности в по~ч механических напряжений;
обнаружение изменения состояния точечных дефектов решетки во время длительной выдержки (МО2 с) кристаллов в МП;
результаты изучения движения индивидуальных дислокаций в МП, приложенном в течение действия механической нагрувки, показывающие, что МП облегчает процесс преодоления стопоров дислокациями. В последнем случае действие Ш проявляется еа боле короткие времена по сравнению с временами» ее которые способен проявиться эф-
фе кг магнитной памяти дислокаций.
Структура и объем диссертации.Диссертация состоит из введення, пяти глав, выводов и списка цитированной литературы, содержащего 144 наименований. Полный объем составляет 12? страниц, в том числе 90 машинописного текста, S3 рисунка, и Л таблицы.
