Физика низких температур, 2012, № 10

Локализация пластической деформации в ультрамелкозернистых Al и Al–Li при температурах 4,2–350 К

2017-05-28T00:03:24Z

Локализация пластической деформации в ультрамелкозернистых Al и Al–Li при температурах 4,2–350 К Исаев, Н.В.; Забродин, П.А.; Русакова, А.В. Исследована пластичность крупнозернистых (КЗ) и ультрамелкозернистых (УМЗ) образцов Al и Al–Li, полученных путем интенсивной пластической деформации. Температурные зависимости равномерной деформации εu(Т) до начала ее локализации в виде шейки рассматриваются как результат эволюции плотности дислокаций и влияния границ зерен. Уменьшение εu с ростом температуры вызвано увеличением скорости аннигиляции винтовых дислокаций, которая определяется зеегеровским напряжением поперечного скольжения. Резкое уменьшение εu УМЗ материалов по сравнению с КЗ объясняется ростом их предела текучести и снижением скорости деформационного упрочнения вследствие усиления роли границ зерен как препятствий, источников и стоков дислокаций. В этом случае распределения деформации и микротвердости вдоль образца становятся сильно неоднородными, а величина εu в качестве меры пластичности не отражает высокую локальную пластичность изученных материалов.; Досліджено пластичність крупнозернистих (КЗ) та ультрадрібнозернистих (УДЗ) зразків Al та Al–Li, які отримано шляхом інтенсивної пластичної деформації. Температурні залежності рівномірної деформації εu(Т) до початку локалізації у вигляді шийки розглядаються як результат еволюції щільності дислокацій та впливу границь зерен. Зменшення εu зі зростанням температури викликано збільшенням швидкості анігіляції гвинтових дислокацій, яка визначається зеєгеровською напругою поперечного ковзання. Різке зменшення εu УДЗ матеріалів у порівнянні з КЗ пояснюється зростанням напруження текучості та зниженням швидкості деформаційного зміцнення внаслідок посилення ролі границь зерен як перешкод, джерел та стоків дислокацій. У цьому випадку розподіл деформації та мікротвердості уздовж зразка стає сильно неоднорідним, а величина εu як міра пластичності не відображає високу локальну пластичність вивчених матеріалів.; Ductility of coarse-grained (CG) and ultrafinegrained (UFG) Al and Al–Li processed by severe plastic deformation was investigated. The temperature dependences of uniform deformation εu(Т) before localization by necking are examined as a result of dislocation density evolution and grain boundary effects. A decrease in εu with temperature increase isdue to acceleration of screw dislocations annihilation which is controlled by Seeger double cross slip stress. A sharp decrease of εu in UFG materials as compare to CG is explained for by increasing yield stress and decreasing work hardening rate due to the increased role of grain boundaries as obstacles, sources and sinks for dislocations. In this case the deformation and microhardness distributions along the sample becomes strongly nonuniform, and the εu value as a measure of ductility is not an indicator of high local ductility of the investigated materials.

Влияние слабого легирования на ползучесть монокристаллов β-олова, стимулированную сверхпроводящим переходом

2017-05-28T00:03:47Z

Влияние слабого легирования на ползучесть монокристаллов β-олова, стимулированную сверхпроводящим переходом Солдатов, В.П.; Кириченко, Г.И.; Нацик, В.Д.; Казаров, Ю.Г. При температуре 1,6 К измерены значения предела текучести и характеристики нестационарной ползучести монокристаллов β-Sn, легированных примесями замещения In, Cd, Zn с атомной концентрацией 0,01%. Образцы были ориентированы для пластического скольжения по системе (100)<010>, а нестационарная ползучесть наблюдалась после их перехода из нормального в сверхпроводящее состояние. Ранее авторами было показано, что в чистом β-Sn пластическое течение в этой системе скольжения в условиях низких температур определяется преодолением дислокациями барьеров Пайерлса по механизму зарождения и расширения парных кинков (флуктуационная стадия ползучести) или надбарьерным движением дислокаций (динамическая стадия ползучести). Сравнение ползучести чистых и легированных образцов позволило получить информацию о влиянии примесных атомов на кинетику и динамику движения дислокационных струн в рельефе Пайерлса. Установлено, что примеси In и Cd являются слабыми препятствиями для дислокаций, они незначительно повышают предел текучести и стимулируют динамическую стадию ползучести. Атомы Zn создают большие барьеры для движения дислокаций, они значительно увеличивают предел текучести и сильно ослабляют проявления динамических эффектов.; При температурі 1,6 К виміряно границі текучості та характеристики нестаціонарної повзучості монокристалів β-Sn, які леговані домішками заміщення In, Cd, Zn з атомною концентрацією 0,01%. Зразки було орієнтовано для пластичного ковзання у системі (100)<010>, а нестаціонарна повзучість спостерігалась після їх переходу із нормального у надпровідний стан. Раніше авторами було показано, що у чистому β-Sn пластична плинність у цій системі ковзання в умовах низьких температур визначається подоланням дислокаціями бар’єрів Пайєрлса згідно механізму зародження і розширення парних кінків (флуктуаційна стадія повзучості) або надбар’єрним рухом дислокацій (динамічна стадія повзучості). Порівняння повзучості чистих і легованих зразків дозволило одержати інформацію про вплив домішкових атомів на кінетику і динаміку руху дислокаційних струн у рельєфі Пайєрлса. Встановлено, що домішки In та Cd створюють слабкі препони для дислокацій, вони трохи збільшують межу текучості і стимулюють динамічну стадію повзучості. Атоми Zn створюють великі бар’єри для руху дислокацій, вони значно збільшують межу текучості і призводять до послаблення проявів динамічних ефектів.; Yield strength and characteristics of transient creep of the β-Sn single crystals (at. concentration 0.01%) doped by substitutional impurities In, Cd, Zn were measured at T = 1.6 K. The samples were orientated for (100) <010> plastic slip, and the transient creep was observed after their normal–superconducting transition. As indicated previously by the authors, in pare β-Sn the plastic flow in such a slip system at low temperatures is determined by dislocation overcoming the Peierls barriers through the mechanism of nucleation and expansion of paired kinks (fluctuation creep stage) of overbarrier dislocation motion (dynamic creep stage). Comparison of creep between the pure and the doped specimens made it possible to obtain information on the influence of impurity atoms on the kinetics and dynamics of dislocation string motion in the Peietls relief. It is found that the impurities In and Cd are weak obstacles to dislocations, they produce a slightly increase in yield shess and an essential decrease in dynamic effects.

Диффузия примесей H₂ и Ne в фуллерите С₆₀. Квантовые эффекты

2017-05-28T00:03:39Z

Диффузия примесей H₂ и Ne в фуллерите С₆₀. Квантовые эффекты Долбин, А.В.; Есельсон, В.Б.; Гаврилко, В.Г.; Манжелий, В.Г.; Винников, Н.А.; Попов, С.Н. Методом прямого измерения давления исследована кинетика сорбции и последующей десорбции газообразных нормального водорода и неона порошком фуллерита С₆₀ в интервале температур 12–292 К. Исходя из измеренных характеристических времен заполнения молекулами газа октаэдрических междоузлий фуллерита, определены температурные зависимости коэффициентов диффузии примесей Н₂ и Nе в фуллерите. С понижением температуры ниже комнатной наблюдавшееся в обоих растворах уменьшение коэффициентов диффузии примесей сменяется их быстрым ростом ниже 90 К для Н₂ и ниже 100 К для Nе. При самых низких температурах эксперимента температурная зависимость диффузии ослабевает. Обнаруженные особенности объясняются конкуренцией термически активированной диффузии, доминирующей при относительно высоких температурах, и квантовой диффузии, доминирующей при низких температурах.; Методом прямого вимірювання тиску досліджено кінетику сорбції та наступної десорбції газоподібних нормального водню і неону порошком фулериту С₆₀ в інтервалі температур 12–292 К. Виходячи з виміряних характеристичних часів заповнення молекулами газу октаедричних міжвузловин фулериту, визначено температурні залежності коефіцієнтів дифузії домішок Н₂ і Nе у фулериті. Зі зниженням температури нижче кімнатної зменшення коефіцієнтів дифузії домішок, що спостерігалося в обох розчинах, змінюється їхнім швидким зростанням нижче 90 К для Н₂ і нижче 100 К для Nе. При найнижчих температурах експерименту температурна залежність дифузії слабшає. Виявлені особливості пояснюються конкуренцією термічно активованої дифузії, що домінує при відносно високих температурах, і квантової дифузії, яка домінує при низьких температурах.; The kinetics of sorption and subsequent desorption of normal H₂ and Ne gases in a C₆₀ powder has been investigated in the temperature interval 12–292 K by the method of direct pressure measurement. The measured characteristic times during which the octahedral interstitial sites of fullerite were occupied by the gas molecules were used to obtain the temperature dependences of the coefficients of H₂ and Ne diffusion in fullerite. On going below room temperature the diffusion coefficients of the impurities first decreases in both the mixtures and then started to grow fast below 90 K (H₂) and 100 K (Ne). The temperature dependence of the diffusion becomes weak at the lowest temperatures of the experiment. The features revealed are attributed to the competition between the thermally activated diffusion dominant at comparatively high temperatures and the quantum diffusion that prevails at low temperatures.

Транспортные свойства поверхностных электронов в гелии над структурированной подложкой

2017-05-28T00:03:26Z

Транспортные свойства поверхностных электронов в гелии над структурированной подложкой Смородин, А.В.; Николаенко, В.А.; Соколов, С.С.; Карачевцева, Л.А.; Литвиненко, О.А. Предложена и реализована нульмерная электронная система над сверхтекучим гелием в цилиндрических макропорах структурированной подложки из кремния, которая переходит в диэлектрическое состояние при гелиевых температурах. Показано, что в присутствии прижимающего электрического поля глубина потенциальной ямы для электрона над сферически-вогнутой поверхностью гелия существенно зависит от радиуса жидкой поверхности, что позволяет варьировать параметры системы в широких пределах. Измерена проводимость поверхностных электронов над структурированной подложкой. Эксперименты проведены в интервале температур T = 0,5–1,6 К для плотностей электронов от 2,6·10⁶ до 8·10⁸ см⁻² при прижимающих электрических полях вплоть до 10³ В/см. Установлено, что характер переноса заряда над гелием сильно зависит как от концентрации носителей, так и от радиуса кривизны жидкости, заполняющей макропоры подложки. При большом радиусе кривизны и, соответственно, при относительно большой толщине пленки гелия на подложке проводимость электронов при низких температурах носит термоактивационный характер. С уменьшением радиуса кривизны жидкости температурная зависимость проводимости ослабевает; причем при некоторых значениях радиуса на зависимости проводимости от прижимающего потенциала имеется локальный «провал» («dip»-эффект). Для малых радиусов кривизны поверхности гелия проводимость электронной системы слабо зависит от температуры, а «dip»-эффект не наблюдается. Предлагается интерпретация наблюдаемых зависимостей, основанная на предположении об образовании в районе макропор локализованных состояний электронов.; Запропоновано та реалізовано нульвимірну електронну систему над надплинним гелієм у циліндричних макропорах структурованої підкладки із кремнію, яка переходить у діелектричний стан при гелієвих температурах. Показано, що в присутності притискуючого електричного поля, глибина потенційної ями для електрона над сферично-увігнутою поверхнею гелію суттєво залежить від радіуса кривизни рідкої поверхні, що дозволяє варіювати параметри системи в широких межах. Обмірювано провідність поверхневих електронів над структурованою підкладкою. Експерименти проведено в інтервалі температур T = = 0,5–1,6 К для щільностей електронів від 2,6·10⁶до 8·10⁸ см⁻²при притискуючих електричних полях до 103 В/см. Встановлено, що характер переносу заряду над гелієм сильно залежить як від концентрації носіїв, так і від радіуса кривизни рідини, що заповнює макропори підкладки. При великому радіусі кривизни та, відповідно, при відносно великій товщині плівки гелію на підкладці провідність електронів при низьких температурах носить термоактиваційний характер. Зі зменшенням радіуса кривизни рідини температурна залежність провідності стає слабкішою; причому при деяких значеннях радіуса на залежності провідності від притискуючого потенціалу є локальний «провал» («dip»-ефект). Для малих радіусів кривизни поверхні гелію провідність електронної системи слабко залежить від температури, а «dip»-ефект не спостерігається. Пропонується інтерпретація спостережених залежностей, яка заснована на припу- щенні про виникнення у районі макропор локалізованих станів електронів.; A zero-dimensional electronic system is proposed and realized above superfluid helium in cylindrical macropores of a structurized silicon substrate that passes to a dielectric state at helium temperatures. It is shown that in the presence of holding electric field the depth of potential well for an electron above the spherical concave helium surface substantially depends on the curvature radius of liquid surface, that allows to vary the system parameters within wide range. Conductivity of superficial electrons is measured above the structurized substrate. The experiments are carried out in the temperature range T = 0.5 – 1.6 K for electron densities from 6 2.6·10⁶ to 8 10⁸ см⁻² at holding electric fields up to 103 V/cm. It is found that the character of charge transport above helium strongly depends on both the carrier concentration and the curvature radius of liquid, filling the substrate macropores. At a large radius of curvature and, accordingly, at a relatively large thickness of helium film on the substrate, the electron conductivity at low temperature is thermoactivated. With reducing of the liquid curvature radius the temperature dependence of conductivity weakens and, at some values of radius, a local “failure” (“dip”-effect) appears in the dependence of conductivity on holding potential. For small curvature radia of helium surface the temperature dependence of electron becomes poor and the “dip”-effect is not observed. An interpretation of the observed dependences is proposed, which is based on the assumption that there appear localized electron states about the macropores.