В широком интервале низких температур 3 К ≤T ≤ 300 К изучены температурные зависимости
декремента колебаний δ и динамического модуля Юнга Е в монокристаллах высокочистого
ниобия. Измерения выполнены методом двойного составного вибратора при возбуждении продольных
колебаний с частотой 88 кГц, относительная амплитуда акустической деформации
варьировалась в пределах 5·10⁻⁹ < ε₀ < 7·10⁻⁵. В температурном интервале 50–200 К зарегистрирован
нелинейный эффект — появление амплитудно-зависимых добавок к декременту
колебаний и модулю Юнга, который наблюдается при достижении амплитудой ультразвука
пороговых значений ε₀c > 10⁻⁵. Установлена зависимость значений ε₀c от температуры и предварительной
пластической деформации образца. Детально изучены амплитудные зависимости
δ(ε₀) и Е(ε₀) при ε₀> ε₀c и их трансформация при изменениях температуры. Анализ показал,
что нелинейные эффекты связаны с отрывом дислокаций, возбуждаемых ультразвуком, от примесных
атомов. Результаты эксперимента удовлетворительно согласуются с выводами теории
атермического дислокационного гистерезиса Гранато–Люкке и ее обобщения на случай термически
активированного гистерезиса, предложенного Инденбомом и Черновым.
The temperature dependences of logarithmic
decrement δ and dynamic Young’s modulus E in
high purity niobium single crystals are investigated
in a wide low temperature range from 3 K
to 300 K. The measurements are carried out using
the two-component composite vibrator method
with exciting longitudinal oscillations of a frequency
about 88 kHz. A relative amplitude of ultrasonic
strain ε₀ is varied within the limits from
5·10⁻⁹ to 7·10⁻⁵. A nonlinear effect is registered
in the temperature interval from 50 to 200 K: amplitude
dependent contributions to the decrement
and Young’s modulus are observed when of the
ultrasound strain amplitude ε₀c becomes as high
as 10⁻⁵. It is found that ε₀c is dependent on
temperature and preliminary plastic deformation.
The amplitude dependences δ(ε₀) and Е(ε₀) at
ε₀> ε₀c and their transformations with temperature
are investigated in details. The analysis shows
that the nonlinear effects are caused by the breakaway
of ultrasonically excited dislocations from the
impurity atoms. The results obtained agree
satisfactorily with the predictions of the Granato-
Lucke theory of athermic dislocation hysteresis
and its generalization to the case of thermally activated
dislocation hysteresis proposed by Indenbom
and Chernov.
У широкому інтервалі низьких температур 3 К ≤T ≤ 300 К вивчено температурні залежност
і декременту коливань δ і динамічного модуля Юнга Е в монокристалах високочистого
ніобію. Виміри виконано методом подвійного складеного вібратора при збудженні поздовжніх
коливань з частотою 88 кГц, відносна амплітуда акустичної деформації варіювалася в межах
5·10⁻⁹ < ε₀ < 7·10⁻⁵. У температурному інтервалі 50–200 К зареєстровано нелінійний ефект —
появу амплітудно-залежних добавок до декременту коливань і модуля Юнга, котрі спостерігаються
при досягненні амплітудою ультразвуку граничних значень ε₀c > 10⁻⁵. Виявлено залежн
ість значень ε₀c від температури і попередньої пластичної деформації зразка. Детально
вивчено амплітудні залежності δ(ε₀) и Е(ε₀) при ε₀> ε₀c і їх трансформацію при змінах температури.
Аналіз показав, що нелінійні ефекти пов’язані з відривом дислокацій, збуджених ультразвуком,
від домішкових атомів. Результати експерименту задовільно узгоджуються з висновками
теорії атермічного дислокаційного гістерезису Гранато–Люкке і її узагальненням на
випадок термічно активованого гістерезису, запропонованим Інденбомом і Черновим.
