Физические закономерности динамических и релаксационных процессов в акустических кристаллах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

ня' - •■■>] 'д' ^

,Л — '

• ХАРЬКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ И ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ии. А.М.ГОРЫфГО

На правах рукописи

ПЕТЧЕНКО Александр Матвеевич

©ШЧЕСКНЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДИНАМИЧЕСКИХ Я ■ РЕЛАКСАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В АКУСТИЧЕСКИХ КРИСТАЛЛАХ

01.04.07 - физика твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации па соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Х~р*-ков - 1991

Работа выполнена в Харьковском институте инженеров городского хозяйства.

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор физико-математических наук Тяпунина H.A.

(м1У им. М.В.Ломоносова, г,Москва)

доктор физико-математических наук,

профессор Пустовалов В.В.

(НТК ФПИТ АН Украины, г.Харьков)

доктор физико-математических наук, профессор Неклюдов И.М. (ХОТИ, г. Харьков).

Физико-технический институт: АН Украины, г. Донецк

Защита состоится " У " -i Ж 199 ¿г. в ¡JL часов

на заседании специализированного совота Д 053.06.02 при Харьковском государственном университете им. А.М.Горького (310077, г. Харьков-77, пл. Дзержинского, 4, ауд. имени К.Д.Синельникова).

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке XI7.

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совп^а-^

В.П.ПОПДА

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

сссотсцА&Т7альнооть проблемы. Одним из наиболее актуальных и ин-

тенсивно развивающихся направлений в современной физике является динамика дислокаций. Развитие передовых технологий и создание новых классов материалов с улучшенными упруго-пластическими акустическими, демпфирующими, сцинтилляционными и другими характеристиками, способных работать в экстремальных условиях в устройствах различного назначения, предъявляет к физической теории небывало высокие требования. Теперь физическая теория пластичности и прочности должна быть способной не только хорошо описывать, но и надежно предсказывать макроскопическое поведение твердых тел в условиях различных внешних воздействий. Реализовать же свои возможности и предназначение она может только на основе знания законов движения дислокаций.

К началу выполнения настоящей работы усилиями многих ученых уже был накоплен достаточно обширный материал,, способствующий понимании многих факторов, влиящпх на характер движения дислокации. В частности, бшго установлено, что подвижность дислокаций в кристалле контролируется различными по характеру механизмами торможения - термофлуктуационными и динамическими. С целью идентификации механизмов, лимитирующих подвижность дислокаций при надбарьерном движении, ранее также делались попытки определения одной из важнейших динамических характеристик - коэффициента эффективной вязкости 3 , включающего в себя суммарный эффект тормозящих сил, действующи на подвижную дислокацию. Однако из-за большого разброса и противоречивости экспериментальных данных, обусловленных рядом неточностей инструментального и методического характера, абсолютные значения указанного параметра и его температурный ход так и остались невыясненные.

Отсутствие достоверных сведений о величине В лишает возможности применения современных высокоэффективных акустических методов к исследованию различных тонких структурных изменений в кристалле при его нагружешш. А именно, для выявления дислокационных эффектов, связанных с перестройкой дислокационной структуры при малых погружениях в упругой области деформаций, а таетсе

при микропроцессах, протекающих в условиях релаксации налряже-' ней и сбросообразования. Предпринятые систематические исследования в настоящей работе как раз и направлены на решение этих актуальных задач.

Цель исследовадии. Далью настоящей работы является изучение импульсным эхо-методом величины и температурного хода динамического торможения дислокаций фонолами и его связи .с параметрами дислокационной структуры в ионных кристаллах й , , Ыг>се.,Ь\Р ; установление влияния дислокаций на частотные спектры акустических потерь и дисперсии скорости, а также на процессы динамического возврата в условиях релаксации напряжений и сбросообразования; исследование термоактивационных характеристик на основе анализа акустических потерь в слабо деформированных кристаллах.

Для достижения поставленных целей предварительно ставились задачи разработки и создания измерительного экспериментального комплекса, который позволял бы в автоматическом режиме 'гл измерять затухание и скорость ультразвука и записывать кривую нагруженияс - Ь при различных температурах. Измерения акустических характеристик должны непременно проводиться в широком частотном диапазоне, с использованием волн различной поляризации и амплитуды.

Предусматривалось реализовать в одной установке несколько високопрецизяонянх и быстродействующих методов для измерения абсолютных значений и относительных изменений затухания и скорости распространения упругих волн с тем, чтобы на одном образце модно било получить целый набор акустических, упругих, тепловых и структурных характеристик, необходимых для расчета величины Ь . Требовалось создать специальное деформирующее устройство, способное обеспечить деформирование образца при любой скорости деформации без перекоса его рабочих граней; разработать криостатнув установку и соответствувдие электронные схемы для регулировки, поддержания на одном уровне и регистрации температуры.

Необходимо было решить ряд вопросов методического характера. В связи с чем требовалось досконально усовершенствовать методику приготовления образцов, вюшчалцую в себя операции выка-

лив алия, шлифовки, полировки л отжига, позво."_аюцую получать образца с нешюскопараллельностыо рабочих граней порядка I мкм/ см; подобрать жидкость для акустического контакта; освоить методику нанесения металлических покрытий на рабочую поверхность исследуемого образца. Исключительное внимание требовалось уделить усовершенствованию методики обработки результатов. В связи с чем следовало уточнить способ ввделения дислокационного вклада в затухание ультразвука и метод расчета В из высокочастотной асимптоты амплитудао независимого внутреннего трения, а такие учесть вклад в величину Ь всех параметров, входящих в расчетную формулу.

Анализ предшествующего экспериментального материала по динамическому торможению дислокаций показал, что практически все исследования по температурной зависимости Ь бшш получены на металлах. Однако выбор металлов в качестве объектов исследования представляется не совсем удачным. В них не всегда легко по ямкам травления определить плотность дислокаций, использующуюся при вычислении величины & . Кроме того, в них наряду с фононной присутствует электронная компонента динамического торможения, а если кристалл не очень чистый, то и примесная составляющая, что может затруднить изучение фонон-дислокационного взаимодействия.

Учитывая это, представлялось логичным и целесообразным проведение исследований динамического торможения дислокаций на щелочногадоидных кристаллах. Выбор этих кристаллов прежде всего определен тем, что в них плотность дислокаций может быть легко и надежно определена независимым путем - методом избирательного травления. Кроме того, в них отсутствует электронная компонента динамического торможения и это позволяет исследовать фононную компоненту в чистом виде. К тому же, наличие малого содержания примесей и исходных ростовых дислокаций в этих кристаллах позволяет проследить влияние плотности дислокаций на величину Ь . Такой выбор продиктован еще и практическими потребностями. Дело в том, что акустические кристаллы широко используются в акусто-электронике в качестве ультразвуковых линий задержки, детекторов излучения и других оптических устройствах. Указанные элементы конструкций часто работают в экстремальных условиях, испытывая тепловые, радиационные и механические (сжатие, изгиб, виб-'

рации) воздействия, а зги факторы могут сально повлиять на состояние дислокационной структуры кристалла и тем самым вызвать резкое изменение его служебных характеристик. Поэтому разработка, проектирование и эксплуатация подобных устройств не мыслима без предварительного проведения акусто-механических испытаний указанных кристаллов. Наряду с гтим ионные кристаллы обладают простой структурой, удобной для экспериментирования, и допускают сочетание различных методов испытаний, что облегчает интерпретацию и достоверность получаемых результатов. И наконец,взяв рад кристаллов с одинаковой структурой, но с существенно различными температурами Дебая, можно исследовать'в обычном и доступном температурном интервале 77-300 К низкотемпературные эффекты наЬ\Р и высокотемпературные - на СьЗ .

Научная новизна работы состоит в том, что в ней впервые на основе методов физической акустики проведены систематические исследования динамического торможения дислокаций фононами, дисперсии скорости ультразвука, релаксации напряжений и сбросообразо-вания в ряде ионных кристаллов при различных температурах. При этом впервые получены следующие результаты: - ,

1. Разработана многофункциональная импульсная ультразвуковая установка, позволяющая в автоматическом режиме проводить прецизионные измерения затухания и скорости ультразвука в широком частотном, амплитудном и температурном интервалах с однов- . ременной записью кривой нагружения, с целью получения на одном образце целого комплекса данных, используемых при вычислениях коэффициента вязкости .

2. Предложена методика расчета константы Ь, основанная иа точном учете дислокационных акустических потерь, ориентационного фактора, упругих и структурных характеристик кристалла, а также найден способ нахождения абсолютных значений Ь , практически ис-ключавдий влияние ошибок, связанных с определением плотности дислокаций.

3. Установлена независимость коэффициента вязкости от плотности дислокаций. Обнаружен эффект смещения частотных спектров акустических потерь по частоте и амплитуде, связанный с первоначальным удлинением за счет раскрепления и последующим укорочением эффективной даинн дислокационной петли в результате ее взакмо-

действия с дислокациями "леса".

4. Установлен температурный ход динамического торможения дислокаций в кристаллах С а ^ ,1<С(?, МаСе.Ь'^ , который может быть проинтерпретирован в терминах комбинации двух механизмов: фононного ветра и релаксации "медленных" фоноаов. Вменено,что крутизна температурного хода связана с температурой Дебая исследуемого кристалла обратно пропорциональной -зависимостью. Найдено, что абсолютное значение 2> тем больше, чем вше температура Дебая исследуемого кристалла.

5. Экспериментально обнаружен эффект инверсии в поведении дисперсионных спектров. Аномалии частотной зависимости скорости ультразвука связываются с изменением подвижности дислокаций.

6. Определен частотный интервал, начиная с которого дислокации перестают влиять на дисперсию скорости.

7. Предложена методика определения коэффициента вязкости по данным частотных измерений затухания и скорости упругих волн.

8. Обнаружено существование предельной скорости деформации, когда после предварительной деформации релаксация напряжений отсутствует. Выявлено влияние на эту скорость степени предварительной деформации, чистоты и жесткости кристалла, а также плотности дислокаций "леса".

9. Экспериментально обнаружен эффект динамического возврата затухания и скорости ультразвука, на основе изучения которого выявлены закономерности временных изменений параметров дислокационной структуры и механизмы, ответственные за формирование дислокационной структуры в условиях отсутствия релаксации напряжений.

10. Установлено влияние температуры, скорости деформирования и.кристаллографической ориентировки на предел сбросообразо-вания, толщину прослойки сброса и. акустические свойства крис-. талловС&'З. Несмотря на отсутствие релаксации до сброса, на силовой зависимости дислокационного поглощения ультразвука обнаружен максимум, обусловленный процессами скольжения и упрочнения кристалла.

11. Оценка энергии связи "дислокация-примесь", ход зависимостей активационных характеристик от напряжения сдвига, изменение параметров дислокационной структуры, предела сбросообра-

'вования и концентрации примесей с температурой позволили заключить, что механизмы процессов, протекающих в условиях сбросооб-разования в иодистом цезии, имеют диффузионную природу.

Практическая значимость работы определяется разработкой прецизионной измерительной аппаратуры, которая с успехом может быть применена в любой лаборатории неразрушащих методов контроля как для проведения экспресс-анализа различных материалов и изделий из них, так и для выполнения серьезных научных исследований. На базе автоматизированной установки, в которой реализованы сразу несколько высокоточных методов для измерения затухания и скорости ультразвука, может вестись разработка серийных приборов, которые пока промышленностью не выпускаются.

Приведенные результаты могут быть использованы при конструировании и эксплуатации ультразвуковых линий задержки, сцин-тилляторов и звукопроводов различного назначения, используемых в акустоэлектронике, а также при разработке кристаллических волокон, применяемых в ИК волоконной оптике.

■ На защит? выносятся следующие научные результаты и положения:

1. Разработка и создание импульсной ультразвуковой установки, предназначенной для прецизионного автоматизированного измерения различными методами затухания и скорости ультразвука в широком частотном, амплитудном и температурном интервалах, с одновременной записью кривой нагружения, позволяющей, в частности, получать на одном образце полный набор параметров, необходимых для расчета коэффициента демпфированияЬ .

2. В ионных кристаллах КС€ , ЫаССпри плотностях дислокаций (А= 10® - 10^ и ) коэффициент динамического торможения дислокаций определяется фонон-дислокационным взаимодействием и не зависит от плотности дислокаций. Его величина тем больше, чем выше температура Дебая у исследуемых кристаллов. Средняя эффективная длина дислокационного сегмента при непрерывном увеличении плотности дислокаций в указанных пределах изменяется по типу кривой с максимумом. Найден способ нахождения коэффициента вязкости &> в условиях, исключающих на него влияния погрешностей, связанных с определением плотности дислокаций.

3. Динамическое торможение дислокаций в интервале температур 77-300 К лимитируется суперпозицией двух механизмов: фонон-ного ветра и релаксации "медленных" фононов. Крутизна температурного хода динамической вязкости связана с температурой Дебая исследуемых кристаллов обратно пропорциональной зависимостью. Смещение частотных зависимостей дислокационного декремента н укорочение средней эффективной дислокационной петли с понижением температуры обусловлены уменьшением плотности фононного газа.

4. В диапазоне частот 7,5 - 120 Ш* появление легкоподвижных дислокаций в кристалле вызывает аномалии в дисперсии скорости. При изменении плотности подвижных дислокаций наблодается эффект инверсии в поведении частотных спектров скорости ультразвука. По анализу частотных спектров для акустических потерь и дисперсии скорости можно определить константу демпфирования (Ъ .

5. Существует предельная скорость нагружения, когда после предварительной деформации кристалла релаксация напряжений отсутствует. При этой скорости, зависящей от степени предварительной деформации, плотности дислокаций "леса", чистоты и жесткости кристалла, происходит выравнивание среднего уровня внутренних напряжений с внешними за счет перестройки дислокационной структуры еще в процессе нагружения образца.

В условиях отсутствия релаксации напряжений указанные процессы перестройки протекают при неизменной плотности дислокаций и сопровождаются возвратом затухания и скорости ультразвука.глубина которого на разных стадиях деформации не одинакова и пропорциональна изменению относительной длины дислокационной петли. Начало релаксации напряжений определяется не созданием высокой плотности дислокаций, а накоплением в кристалле высокого уровня внутренних напряжений.

6. Кристаллы иодистого цезия ориентации, близкой к направлению <100>-, до сброса деформируются упруго. При этом релаксация напряжений отсутствует, но наблюдается ультразвуковая релаксация, обусловленная тонкими изменениями в дислокационной структуре образца. Предел сбросообразования при варьировании угла ориентировки изменяется в соответствии с законом критических скалывающих напряжений. Изменения предела сбросообразования и толщины полосы сброса с температурой, скоростью деформации и углом ори-'

внтировки, а также глубины возврата затухания и скорости ультра-' звука с нагрузкой связаны с процессами скольжения и упрочнения.

Температурный ход длины дислокационного сегмента и концентрации примесей на дислокациях, уровень энергии связи дислокации с атомами примесей и связь активационных параметров с напряжением сдвига свидетельствуют о диффузионной природе механизмов, действуя>-щих при этих процессах.

Апробация работы. Основные результаты и положения диссертации опубликованы в 30 работах. Они доложены и обсуждены на Всесоюзном совещании по динамике дислокаций (Харьков, 1973); Всесоюзном совещании по механизмам внутреннего трения в твердых телах (Батуми, 1974; Сухуми, 1976; Воронеж, 1376; Кутаиси, 1982; Тбилиси, 1987); Всесоюзной конференции "Гидростатическая обработка материалов" (Донецк, 1981); 2-5 Всесоюзных шкалах по физике пластичности и прочности (Харьков, 1981, 1987, 1990); Всесоюзной школе-семинарэ по физике прочности и пластичности (Ереван, 1987); Всесоюзной! семинаре "Кинетика и термодинамика пластической деформации" (Барнаул, 1987); 7 Всесоюзном совещании "Кристаллические и оптические материалы" (Ленинград, 1989); 7 Всесоюзном совещании по взаимодействию между дислокациями и атомами и свойствам сплавов (Тула, 1988); 12 Всесоюзной конференции по физике прочности'и пластичности металлов и сплавов (Куйбышев, 1989); 12 Европейской кристаллографической конференции (Москва, 1989); Всесоюзном семинаре "Пластическая деформация материалов в условиях внешних энергетических воздействий" (Новокузнецк, 1991).

Объем и структура шботы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, примечания и списка цитированной литературы. Объем работы составляет 317 страниц, включая 74 рисунка, 12 таблиц и список литературы, содержащий 285 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы; сформулированы цель и задачи работы, ее новизна и практическая значимость; сформулированы основные положения, выносимые на защиту; приводится апробация работы.

" В первой главе диссертации анализируются основные экспериментальные результаты по исследованию подвижности дислокаций в области тсрмофлуктуационного и квазивязкого.движения дислокаций.

Отмечается, что при варьировании различных способов воздействия на дислокацию (изменении температуры от гелиевой до пред- ■ плавильной и уровня приложенных внешних напряжений; применении сильных электрических, магнитных полей и высоких гидростатических давлений) скорость дислокации в области матах скоростей I м/с существенно зависит от величины эффективного скалывающего напряжения и температуры. Кроме того, она довольно чувствительна к наличию примесей в кристалле и дефектам радиационного типа. Указанные особенности, а также наблюдаемый эффект задержки дислокации, проявляющийся в скачкообразном ев движении, свидетельствуют о том, что в этой области скоростей движение дислокаций носит термоактивированный характер, связанный с преодолением потенциальных барьеров, обусловленных взаимодействием дислокаций с точечными дефектами. В случае больсих скоростей М> I м/с выполняется линейная зависимость между скоростью дислокации и напряжением сдвига. В отличие от термоактивированного движения, когда скорость дислокации замедляется с уменьшением вероятности термических флуктуаций, при динамическом торможении скорость ее движения тем 'больше, чем ниже температура, вследствие снижения с уменьшением температуры плотности газа элементарных возбуждений.

Описана эволюция становления и развития проблемы динамического торможения. Проведен анализ теории надбарьерного движения и детально рассмотрены механизмы, демпфирующие дислокации при их движении с большой скоростью.

Рассмотрена теория дислокационного внутреннего трения и предсказанные ею механизмы гпстерезисныг и динамических потерь, обусловленных взаимодействием упругих волн с легкоподвижными дислокациями. Приведены и критически проанализированы соотношения, описывающие 'задемпфированный дислокационный резонанс в различных частотных интервалах. Дано описание и проведена сравнительная оценка методов экспериментального изучения динамического демпфирования дислокаций. Показано, что наиболее перспективными для этих целей являются методы высокочастотного внутреннего трения и ударного нагружения образца.

На осйове анализа теоретических и экспериментальных оценок сделан вывод о необходимости совершенствования методики и техники эксперимента с целью повышения надежности и достоверности получаемых на опыте результатов.

Вторая глава посвящена проблеме разработки и создания многофункционального высокоточного экспериментального комплекса, служащего для измерения акустических потерь и скорости распространения упругих волн в кристаллах в мегагерцевом диапазоне частот.

С целью нахождения наиболее рациональных и оптимальных решений, которые затем использовались при разработке измерительной аппаратуры, предварительно были тщательно рассмотрены и проанализированы способы измерения акустических параметров. При этом главное внимание акцентировалось на тех из них, которые обеспечивали при измерениях высокую абсолютную точность и большую чувствительность. В работе отмечается, что точность измерений существенно зависит от. правильного выбора основных параметров установки (длительность и частота следования импульсов, полоса пропускания и т.п.). Оптимальные параметры можно определить, оценивая систематическую ошибку импульсного метода из соотношения, описывающего квадратичную зависимость коэффициента поглощения от частоты bdl^-NH-l /t(i • Чтобы ошибки импульсного метода при измерений были минимальными, необходимо положить0,005, а это означает, что в радиоимпульсе, согласно условию модулирования V 15, должно содержаться не менее 15 периодов несущей частоты. Величина о связана не только с условием модулирования,она определяет полосу пропускания приемного тракта =3. |Тии разрешающую способность установки V •'tq i <с , обеспечивающую разделение во времени прямого и обратного сигналов. Принципиальные основы, которые заложены в вышеупомянутых уравнениях, позволяют сформулировать ряд требований, предъявляемых к узлам импульсной установи!. В частности, при построении импульсного СВЧ-передатчика должны быть предусмотрены: схема изменения длительности импульсов; плавное изменение частоты, амплитуды в широком диапазоне; устойчивость высокочастотных колебаний и их необходимая мощность при заданной чувствительности приемника. Требования, предъявляемые к приемнику, сводятся к следующему. Он должен плеть необходимую чувствительность, коэффициент усиления и полосу пропускания; быстро восстанавливаться после окончания действия зондирующего импульса; обладать широким диапазоном линейности амплитудной характеристики. Чтобы искажения формы сигшша были минимальными, необходимо правильно согласовать полосу пропускания пьезодатчяка с

длительностью импульсов, а также произвести общее согласование всех электрических цепей схемы.

Подвергнув критическому анализу предшествующие схемные решения и признав дх как непригодными для решения широкомасштабных акустических исследований, в настоящей работе сделан вывод о необходимости создания такого экспериментального комплекса, который, с одной стороны, позволял бы достаточно точно и надежно проводить измерения абсолютных значений затухания и скорости упругих волн, а с другой - четко фиксировать их изменения при различных внешних воздействиях. Кроме того, в нем должна быть предусмотрена возможность проведения акустических исследований в широком частотном и температурном интервалах. Требовалось обеспечить большую выходную мощность зондирующих радиоимпульсов с тем, чтобы можно было прозвучать как легкопоглощанцие, так и сильнопоглощаю-щие вещества, и наконец, сделать установку быстродействующей и автоматизированной, позволяющей одновременно измерять акустические и механические характеристики при деформировании и облучении образца.

Установка, описанная в диссертации, отвечает всем этим требованиям. Она может раба-тать в различных режимах, как ручном,так и автоматическом. При этом скорость ультразвука может измеряться тремя независимыми высокоточными методами, а его затухание - двумя. Каждый из пяти методов может использоваться отдельно или одновременно с другими. Измерение акустических характеристик производится в импульсном режиме на бегущих волнах различной поляризации в интервале частот 7,5 - 232,5 МГц с амплитудой радиоимпульсов до 300 В. При этом исследуемый кристалл может одновременно подвергаться воздействию температуры, деформации и облучения.

Наряду с указанием функциональных особенностей установки в работе приведено подробное описание основных ее узлов. Представлены принципиальные электрические схемы модулятора, вырабатывающего короткие прямоугольные видеоимпульсы большой амплитуда, ге- . нератора радиоимпульсов и приемника супергетеродинного типа.

Измерение патухания ультразвука осуществляется методами экспоненты и селективного выделения сигнала. Приведены и детально описаны принципиальная схема генератора импульсов сравнения экспоненциальной формы и блок-схема селекторного устройства, а так-

ха соответствующие осциллограммы, пояснящие их работу.

Для измерения скорости ультразвука в установке реализованы импульсно-фазовый и селекторный методы, а также метод совмещения импульсов разных порядков отражений. Суть метода импульсной интерференции раскрывается при объяснении представленной оригинальной схемы усилителя-модулятора и осциллограмм, демонстрирующих различные этапы наложения отраженных сигналов разных серий. Для выявления возможностей измерительного прибора проведено измерение акустических характеристик на ряде кристаллов, отличающихся уровнем затухания упругих волн.

В третьей главе проведено исследование влияния деформации на частотную зависимость дислокационного поглощения ультразвука и величину динамического торложения дислокаций фононами.

Согласно предсказаниям теории, в мегагерцевой области частот на частотной зависимости логарифмического декремента затухания должен наблюдаться резонансный максимум, положение которого зависит от средней эффективной длины дислокационной петли, линейного натяжения и постоянной демпфирования В . Отсюда становится понят-

■ ным, что получению константы вязкости 3 методом высокочастотного внутреннего трения должны предшествовать тщательные исследован^ по выяснению условий, которые позволили бы экспериментально наблюдать задемпфированный дислокационный резонанс.

Анализируя имеющиеся работы по этой проблеме, было замечено' следующее противоречие. В них, с одной стороны, признается необходимость деформирования образца при вызове задемпфированного резонанса, а с другой - отрицается влияние степени деформации на смещение по частоте указанного максимума. Для устранения такого рода противоречий в настоящей работе решен ряд вопросов методического характера: разработана технология приготовления образцов с непараллельностью рабочих граней I мкм/см; произведена оценка

■ их геометрических размеров; для сжатия кристаллов разработано специальное деформирующее устройство, обеспечивающее сохранность плоскопараллельности рабочих'граней образца во время его деформирования; проведен детальный анализ наиболее характерных видов "кажущихся" энергетических потерь, обусловленных дифракцией, непараллельностью торцов образца, диффузным рассеянием, влиянием переходного акустического контакта в системе "образец - переход-

ной слой - пьезовибратор". Наряду с этим изучено влияние давле- ' ния, с которым пьезовибратор прижимается к торцу образца, на величину потерь энергии, связанных с отражением волны от этих поверхностей. Эти результаты были учтены при конструировании оригинального кристаллодержателя, предназначенного для работы с кристаллами, имеющими низкий предел текучести.

Тщательной проверке подверглась и методика обработки результатов. При этом уточнен способ выделения дислокационного вклада в поглощение ультразвука, когда из поглощения, изморенного на деформированном образце, вычитался не средний фон, найденный по нескольким образцам, а фон того же образца до деформация; при определении коэффициента & предложено производить строгай учет упругих модулей, постоянной решетки, ориентационного фактора и, особенно,их температурных изменений; проанализирован способ обработки спадающей ветви резонансной кривой » при котором экспериментальные данные, относящиеся к области резонанса и после него, экстраполируются на область высоких частот нормированным частотным профилем, рассчитанным теоретически.

Используя указанные аппаратурные и методические разработки, в диссертации исследован задемпфированный дислокационный резонанс в кристаллах , МасЧ, при комнатной температуре. По-

казано, что частота резонансного максимума m существенно зависит от чистота, жесткости кристатла и степени его деформация. Дяя очень мягких кристаллов СъЬ> и NaC£ деформация в 0,15 % снижает величину ^^болъЕо, чем деформация в 0,44 % для более жесткого Используя резонансные кривые, упругие и ориентационные характеристики, вычисленные по данным намерений скорости, а также значения параметра Л-, найденные по ямкам травления из соотношения = &S1G-/übcD . Йылп определены величины для указанных кристаллов.

На примере кристаллов Масе и КС£ проведены систематические исследования по выявлению влияния пластической деформации на поведение задемпфированного дислокационного резонанса в' области деформаций от 0,15 до 1,5 %. В обоих случаях обнаружен эффект смещения резонансного максимума как по частоте, так и по амплитуде. Инверсия в поведении максимума связывается с первоначаль- ' ним удлинением при раскреплении и последующи укорочением длины '

дислокационной петли и в результате ее взаимодействия с дислокациями "леса".

Из резонансных кривых, снятых при различных деформациях, установлена независимость В от А и выявлена функциональная связь СЛ.\ На основе закона изменения Ь (.А)объясняется эффект смещения частотных спектров.

Анализируя полученные результаты в рамках теории, предсказывавшей появление составляющей динамического торможения ЬфСЛ+Л^Олри взаимодействия "дислокация - дислокация", в диссертации сделан вывод о том, что при экспериментально найденных значениях Ь^ Ю-^ ы ы величина ЕЬ не должна зависеть от Л.. Б отсутствие добавки Ьф-Д-^/^1" вязкое торможение в кристаллах КаСби КСеопределяется лишь взаимодействием дислокаций с элементарными возбундешшш кристалла - фонолами. Установлено, что если измерения коэффициента вязкости Ь производить на кристаллах пе с одинаковой, как это было ранее, а с разнили плотностями дислокаций, то всегда имевдийся разброс значений^. не монет существенно повлиять па вычисления среднего значения

, чю делает эти оценки вполне надежными и весьма достоверными.

В четвертой главе приведены результаты исследования температурного хода динамического тормояения, обусловленного фоноп-дислокационньш взаимодействием, для ряда ионных кристаллов.

Дислокация, перемещаясь в кристалле, взаимодействует с фо-нснамз, вследствие чего теряет энергию. Поскольку законы изменения с температурой для каэдого из каналов диссипации различны, то ыогшо полагаться путем измерения ЬП') провести идентификацию этих механизмов.

Исследования температурного хода фононного тормояения дислокаций проводились на ионных кристаллах №С€, КС?, Ь\Р ориентации <;Ю0> и Сь"3 ориентации ¿110 > с помощью ультразвукового импульсного эхо-мотода в интервале частот 7,5 - 232,5 МГц и области температур 77 - 300 К.

С целью цроведенля низкотемпературных измерений были разработаны две криостатные установки, одна из которых использовалась при исследовании медленных, а другая - при изучении быстрых процессов, протекающих сразу после деформирования или в процессе

деформации образца. При расчетах 6 учитывались температурные из-' менения постоянной решетки, а также модулей упругости Смодуля сдвига & , ориентационного фактора Û. , коэффициента Пуассона 3 и температуры Дебая © , найденные по данным намерений скорости.

В результате опытов был установлен ряд закономерностей, который в основном оказался общим для всех исследованных кристаллов.

Дня смещения задемпфярованного дислокационного резонанса в удобный для исследований частотный диапазон кристалл необходимо продеформирсвать. Величина деформации при заданном частотном положении резонанса должна быть тем меньше, чем чище и мягче кристалл. Смещение резонансного максимума в область низких частот всегда сопровождается возрастанием в образце акустических потерь. При изменении температуры в образце наблюдается обратимое смещение резонансного максимума как по частоте, так и по амплитуде. Частотный профиль резонансного максимума при варьировании температуры или деформации всегда сохраняется и совпадает с найденным теоретически.

Пользуясь методикой обработки данных, описанной в предыдущей главе, была установлена функциональная связь параметров 6 и L с температурой для кристаллов С, UaCS. Lû^. Показано, что в области температур 77 - 300 К зависимость для всех кристаллов имеет линейный характер. При этих условиях уменьшение плотности газа элементарных возбуждений, вызванное снижением температуры, приводит к снижению величины Ъ и укорочению средней эффективной длины дислокационной петли вследствие закрепления ее "слабыми" стопорами, не способными проявиться при более высоких температурах. Отмечается, что крутизна температурных зависимостей ЬСТ) связала с температурой Дабая исследованных кристаллов обратно пропорциональной зависимостью. В результате исследования кристаллов с остаточной деформацией 0,15 и 0,35 % обнаружено совпадение хода зависимостей foCY), что свидетельствует о независимости ib от -Л- .

Проведено сопоставление полученных зависимостей с данными, найденными методом ямок травления, п теорией, дающей для расчета теоретической кривой выражение в виде

На основэ имещегося согласия, между'экспериментальными данными я.

теорией сделан вывод о том, что во всех исследуемих ионных кристаллах вязкое торможение лимитируется суперпозицией механизмов фоконного ветра и релаксации "медленных" фононов.

Патая глава содержит результаты изучения дисперсии скорости ультразвука, связанной с изменением подвижности дислокаций при нагружении и облучении образца.

Исследования дисперсии скорости упругих волн в кристаллах, содержащих легкоподвижные дислокации, из-за отсутствия необходимой экспериментальной техники ранее практически не проводились. Известна лишь одна экспериментальная работа, в которой на основе анализа дисперсионных кривых, снятых на исходном, а затем деформированном до 0,06 % образце, делалась попытка определения дислокационных параметров и иЛ. И хотя результаты опытов оказались не совсем удачными, полезность сведений, полученных в таких опытах, была очевидной. В связи с этим, используя современную высокоточную измерительную аппаратуру и методические наработки, в настоящей работе были определены следующие задачи дальнейшей работы: разработка методики вычисления коэффициента эффективной вязкости & по данным частотных измерений затухания и скорости акустических волн; выявление влияния деформации и облучения на, частотное,положение дисперсионных спектров; измерение истинного модуля упругости и установление частотной границы, начиная с которой дислокационные эффекты не сказываются на намерениях скорости звука, и др.

Для изучения дисперсии скорости ультразвука использовались монокристаллы N806, ориентированные вдоль оси ¿Ю0>. Опыты проводились импульсным эхо-методом на продольных волнах в диапазоне частот 7,5 - 217,5 ЦГц. Для введения "свежих" дислокаций кристаллы подвергала деформации сжатием до появления остаточной деформации 0,2 - I %. В результате опытов были получены следующие результаты.

В случае недеформированного образца величина скорости V нарастает линейно с увеличением'частоты | . Однако с появлением в кристалле легколодвианых дислокаций характер в поведении кривых ^К ^ существенно меняется. По мере увеличения деформации область дисперсии расширяется и всё болеэ смещается в.сторону низких частот. При этом наиболее сильным изменениям подвергается низкочас-.

тотная часть зависимости VI fr) . Начиная с деформации" 0,7 ^.указанное смещение прекращается и в дальнейшем начинает протекать в противоположном направлении. Окончательный перевод дисперсионных кривых в сторону высоких частот осуществлялся путем укорочения длины дислокационного сегмента вследствие облучения кристалла рентгеновскими лучами.

Обнаруженная инверсия в поведении дисперсионных кривых однозначно соответствует ходу частотных зависимостей для дислокационного декремента. При этом обращается внимание на то обстоятельство, что создание высокой плотности дислокаций не является достаточным условием для проявления заметной дисперсии скорости звука. Для этого важно, чтобы дислокации были легкоподвижными.

Показано, что дислокационный вклад в дисперсию скорости ультразвука в основном проявляется до частот приблизительно 100 -120 МГц. При более высоких частотах этот вклад становится пренебрежимо малым и измеренный модуль упругости на этих частотах близок н чисто упругому модулю, соответствующему бездаслокационному кристаллу.

Предложена п апробирована методика расчета коэффициента вязкости Ь , основанная па анализе частотных спектров затухания и скорости звука. Определив из соответствующих спектров резонансную частоту, предельное значение дефекта модуля и плотность дислокаций путем подсчета ямок травления, а также вычислив модуль сдвига и коэффициент Пуассона, была установлена независимость Ь отА-и функциональная связь между параметрами дислокационной структуры L (Л).

В шестой главе содержатся результаты исследований акустоме-ханической релаксации, связанной с последеформационним старением образца.

Потребность в сведениях о динамическом возврате затухания и скорости ультразвука, имевдем место при старении деформированного кристалла, чаще всего возникает в связи "о определением коэффициента вязкости Сз . При его измерении обычно стремятся исключить временной фактор, связанный с протеканием процессов старения. Поскольку указанный последеформационный возврат, и особенно его начальные стадия, протекающие сразу после остановки деформационной машины, из-эа отсутствия необходимой измерительной техники

ранее мало изучался, то в диссертации в связи с этил была поставлена цель: выяснить влияние степени и скорости дефорлирования, чистоты и структурного состояния кристаллов на возврат их акусто-ыеханических свойств; уточнять временной интервал, в течение которого происходит стабилизация дислокационной структуры.

Сжимая отожженные образцы КаСб. чистотой З-Ю-^ вес.% в интервале деформаций от 0,3 до 2 % с разными относительными скоростями, лежащими в диапазоне 5*10"^ - 10"^ с-*, было установлено, что глубина релаксации Дб по мере снижения скорости деформирования 6> уменьшается линейно и при &> = с релаксация практически отсутствует. Скорость дефорлации, при которой исчезает релаксация напряжений, заьисит от степени предварительной деформации. При (Ь = 1*10 с-* наблюдается смена в ходе зависимости &С&)ниже этой скорости , а выше неё зависимость от более слабая, а именно~ ^/ • Отсюда следует, что существует ¡фитическая скорость дефорлации, ниже которой дислокационная структура успевает перестроиться в равновесную конфигурации и уровень внутренних напряжений оказывается равным приложенному напряжению.

Некоторый изгиб наблюдается и на скоростной зависимости предела текучести, который связывается со сменой характера движения дислокаций ог термофшуктуационного к вязкому.

Легирование кристаллов МаСб стронцием и их упрочнение путем введения дислокаций "леса" существенно влияют на граничное значение 6 , соответствующее началу проявления релаксации напряжений при данной скорости дефорлирования. Эффект отсутствия релаксации напряжений связывается с подвижностью дислокаций.

С целью объяснения зависимости & С &>) в работе изучено влияние скорости дефорлации на процесс форлирования дислокационной структуры кристалла. Показано, что крутизна линейного участка па кривой А 1&") находится в прямой зависимости от величины ¿> . На основе анализа хода кривых А С {г), найденных при различных , сделано заключение, что получение высокого уровня плотности дислокаций но является критерием начала процесса релаксации напряжений. Более важным параметром при этом является скорость нарастания величины Л- с дефорлацией. Предполагается, что,с быстрым ростом А интенсивно образуются точечные дефекты, скопления которых изменя-

ют характер закрепления дйслокаций. В результате этого дислокационная структура уже не успевает перестроиться в равновесную конфигурацию, что ведет к накоплению напряжений и последующей их релаксации.

Для понимания природа процессов, протекающее при перегруппировке дислокаций в условиях отсутствия релаксации напряжений, в работе изучена кинетика изменения акустических характеристик во время нагружения образца и последующей его выдержки под нагрузкой. Установлено, что в области деформаций 0,3 - 2 % отсутствие механической релаксации напряжений всегда сопровождалось активнил возвратом акустических свойств. Скорость протекания процессов возврата наибольшая в начальный момент времени, сразу после остановки деформационной машины. В дальнейшем она замедляется и в момент времени~7 мин практически обращается в нуль. Используя выражения, учитывающие связь акустических характеристик ¿ч и V с дислокационными параметрами Л. и I , а именно

Л=в.бб-106гт4Ь^/а&ьЧсд^/Ч!^; Ь*Ш|}Ио%>>//й.б&Ьл\0/1; а также экспериментальные кривые ¿^(Л-) и ЛМ/^^, были рассчитаны временные зависимости Л (А^и ЦС-О. Показано, что плотность дислокаций во всем исследованном временном интервале остается постоянной, а средняя эффективная длина дислокационного сегмента непрерывно убывает со временем, выходя на насыщение. Установлено, что глубина возврата затухания ультразвука Д-А на разных стадиях деформации не одинакова. Измеряя величину Л Д, на образцах с различной степенью деформации, было установлено, что ход кривой дал£>) имеет немонотонный характер. Максимальное значение величины Дс* приходится на интервал деформаций 1,4 - 1,1%.

Установлена корреляция между графиками функций М(А), ИЛ), а также между Д<А(.&) яд1/Ь0(.&). Поведение деформационных зависимостей параметров А^ и д1, | ^объясняется в рамках теоретической модоли дислокационного взаимодействия с привлечением данных по микроструктурным исследованиям. Для объяснения временных зависимостей А 00 я 1л(4) используются литературные данные по подвижности дислокаций, полученные при непосредственном травлении кристаллов' во время релаксации напряжений.

На основе данных ультразвуковых исследований сделан вывод

о том, что в кристаллах хлористого натрия, содержащих легкоподвижные дислокации, уже при создании небольших напряжений, неспособных проявиться в макроскопических опытах, протекают процессы перестройки дислокационной структуры. Следовательно, при глубоком анализе деформационных процессов недостаточно иметь лишь данные макроопытов. Их необходимо дополнить сведениями о микропроцессах, протекающих в дислокационной структуре кристалла, которые можно получить, в частности, из акустических измерений.

В седьмой главе рассматриваются вопросы о неупругом поведении кристаллов иодистого цезия в условиях специфического проявления пластической деформации - сбросообразования.

При анализе экспериментальных работ по сбросообразованию было замечено, что ранние исследования носили скорее описательный характер.'Изучались условия и место зарождения, геометрия, кристаллография и структура полос сброса. Измерялись параметры сбросообразования - предел сбросообразования, толщина полосы сброса и разориентировка между кристаллической решеткой внутри и вне полосы. При этом использовались методы активного нагруже-вия, химического травления, оптической и рентгеновской микроскопии.. В целом данные, полученные в рапних исследованиях, отражают лишь общие закономерности изучаемых явлений и не позволяют вскрыть истинную природу механизмов сбросообразования. Наиболее существенными представляются содержащиеся в них указания на то, что кристалл до сброса проходит стадии скольжения и упрочнения. Однако динамику развития полос сброса, связанных с проявлением коллективных дислокационных эффектов, по-видимому, нельзя изучить с помощью применяемых ранее статических методов. Для таких целей, как показало в диссертации, целесообразно использовать динамические, структурно чувствительные акустические методы.

Деформируя кристаллы иодастого цезия до появления сбросов при различных отклонениях оси сжатия от направления <Ю0> в интервале углов Ч> = 20 - 7°, в настоящих исследованиях установлены следующие закономерности. С увеличением угла Ч> уменьшаются напряжение первого сброса, соответствующий скачок напряжений, угол наклона к оси деформации непосредственно перед появлением

сброса и продел сбросообразования. Было замечено, что до сброса образец деформируется упруго, а последующие сбросы появляются при всё уменьшающихся напряжениях. Ход зависимости е^С1?) совпадает с зависимостью от углаЧ скалывающего напряжения, рассчитанного по СЗс и фактору Юлида для основной системы скольжения {ПО} <100>.

Проведено исследование скоростной и температурной зависимостей предела сбросообразования на кристаллах Сс/З , ориентированных по отношению к оси <100> на угол Ч> = 2°. Найдено, что зависимость <3С от температуры при скорости деформации Ю-5с-1 начинает проявляться уже при 400 К. При больших скоростях деформации влияние температуры на предел сбросообразования сказывается, начиная с Т = 440 К. Выявлено существенное влияние угла Ч" на ход зависимости всСПоказано, что скоростная чувствительность Сс растет с отклонением оси сжатия от направления скольжения. Отмечается, что намерению провести термоактива-ционный анализ зависшостиасТ) помешали два обстоятельства: во-первых, атермичность 6С в области температур до 400 К; во-вторых, отсутствие рачаксации на всем участке кривой <3 С до сброса, что не дало возможности оценить эффективные напряжения, действующие на дислокации.■

Установлена связь между скоростью деформации, температурой испытаний, ориентировкой образца и толщиной полосы сброса Ис . Найдено, что параметры Сй и Цс связаны между собой обратно пропорциональной зависимостью.

Измерено затухание ультразвука в кристаллах двух ориентировок в процессе их нагруження. В случае = 201 величина сА остается практически постоянной с ростом нагрузки и лишь при напряжениях <з =<эс скачкообразно возрастает. В образце с Ч = 2°30' затухание нарастает непрерывно при <3 , а затем скачкообразно - при достижении <3С . Показано, что если образцы с углом ориентировки 2°30* нагрузить, а затем выдержать под нагрузкой, то в нем обнаруживается возврат акустических свойств. Произведя ступенчатое нагружение образца, был установлен гра-фшс изменения глубины релаксации затухания Д<Л ультразвука в зависимости от приведенного напряжения С5/<3"с. Показано, что релаксационные процесса наиболее заметно протекают при напря-.

гениях, составляющих 0,5G/gc . Сброс наступает всегда лишь после того, как величина д. л, пройдя через максимум, достигнет своего минимального значения. Приведена фотограмма кривой "затухание ультразвука - время" для одного из серии исследованных образцов, демонстрирующая момент возникновения, рост и сменяющее его снижение величины Л , а также скачкообразный рост акустических потерь в момент протекания сброса.

Измерены временные зависимости сЛ)ид\1/\/в1^ультразвука при фиксированном напряжении 6 =7,3 МПа, с помощью которых установлены графики функций Adk LCt*), свидетельствующие о постоянстве А- и плавном уменьшении 1» со временем. Обнаруженное подобие в ходе кривых Ll^) и JvLt) трактуется как результат проявления функциональной связи ^^ l*.

На основе анализа полученных результатов и их сопоставления с литературными данными сделан вывод о том, что в кристаллах Cfjtl образованию полос сброса предшествуют процессы, связанные с перестройкой дислокационной структуры. Для понимания природы механизмов, контролирующих такие процессы, в диссертации проведен термоактивационныи анализ движения дислокаций на основе данных ультразвуковых измерений. С этой целью исследовалась зависимость дислокационного поглощения ультразвука Д^ от величины статического нагрукения в СьЗ , ось которого была разориентирована по отношению к направлению <!100> на угол s> = 3°. Опыты проводились в упругой области деформаций в интервале температур 300 - 425 К. Скорость нагружения образцов составляла ¿> = 1,7'Ю~® с"1. Было найдено, что температура существенно влияет на ход зависимостей ДД(<5). С ростом температуры указанные кривые заметно смещаются в область малых напряжений. Обрабатывая экспериментальные результаты по формуле

с даМ0{1 с ехр с с-дц v CLЫ0.С<3) I кЧ!

было найдено температурное изменение длины дислокационного свгмента^С^). В дальнейшем, используя известное соотношение, описывающее концентрационную зависимость для дислокационной атмосферы, была определена энергия связи примесного атома с дислокацией ¿U = 6,4-Ю-20 Дж. Затем по данным и AÜ был определен средний размер дислокационной ячейки L , составляю-

щий I,8'I0~® м, a также найдена с помощью соотношения Н-лМ- '

зависимость энергии активации Ц от напряжения. После этого, произведя графическое дифференцирование кривой VKrO, была найдена зависимость активационного объема ^ от напряжения сдвига . Сравнивая вид полученной зависимости "¡( (JX") с вычисленными для различных силовых законов, было установлено, что кривая ■¡j (Я'4) наиболее близко совпадает с силовым законом взаимодействия дислокаций с анизотропными центрами, создающими тетрагональные искажения. Однако о точном совпадении указанных кривых говорить не представляется возможным. В работе указывается, что одной из основных причин вышеупомянутого несоответствия может являться то, что в кристаллах Съ^ при повышенных температурах заметно проявляются диффузионные процессы. Об участии диффузионных процессов свидетельствует близость значений энергии активации движения дислокаций, определенной в настоящей работе, и энергии активации диффузии анионных вакансий, вычисленной дляСьЧ другими авторами. На диффузионный характер процесса указывает вид экспериментальной кривой , а также поведение предела сбросообразования, который, будучи атермичншл вблизи комнатной температуры, начинает резко снижаться в интервале температур 350 - 400 К. В силу этого становится затруднительным определение силового закона взаимодействия дислокаций с препятствиями с помощью теории, основывающейся на предположении о движении дислокации в поле фиксированных стопоров. Отмечается, что эти противоречия теории и эксперимента были вскрыты и другими исследователями при проведении термоак-тивациопного анализа данных по подвижности дислокаций, полученных на кристаллах C^j ориентации ¿П0>.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящем исследовании в рамках развития направления "Фононное тсрмояеше л релаксационные явления в кристаллах с подвижными дислокациями", связанного с изучением динамики дислокаций, получен ряд полых результатов о природе механиачов, контролируг:д:пс фочот'ноо тормсжгщие дислокаций, дисперсию скорости, релаксанте н-зпрятоияй и сбросообразование.

Основные выводы настоящей работы можно сформулировать следующим образом.

1. Разработан и создан измерительный автоматизированный комплекс, предназначенный для одновременного измерения акусто-механических характеристик кристаллов в широком частотном и температурном диапазонах при различных скоростях нагружения, с использованием волн различной поляризации и амплитуды. Осуществлена практическая реализация схемы, сочетающей в себе ряд прецизионных методов: импульсно-фазовый и селекторный методы и метод совмещения импульсов разных порядков отражений для измерения скорости ультразвука, а также методы экспоненты и импульсной селекции - для измерения'его затухания. С помощью оригинальной аппаратуры стало возможным измерение на одном образце целого комплекса данных, требующихся для вычисления коэффициента вязкости Р> , и исследование ранее не доступных тонких дислокационных эффектов при малых деформациях, релаксации напряжений, сбросообразовании, дисперсии скорости.

2. Предложена методика расчета коэффициента демпфирования , основанная на точном учете дислокационного вклада в поглощение ультразвука, ориентационных, упругих, тепловых и структурных характеристик и нахождении предельного поглощения по высокочастотной асимптотике нормированной теоретической кривой, рассчитанной для экспоненциального распределения точек закрепления.

3. При изучении влияния плотности дислокаций на частотные акустические потери в КСе и Ма^е обнаружен обратимый эффект смещения частотных спектров по частоте и амплитуде, смена знака которого связывается с прекращением генерации длинных дислокационных петель и последующим укорочением их длины вследствие взаимодействия дислокаций первичных плоскостей скольжения с дислокациями "леса". Установлено, что при плотностях дислокаций до Ю10 м-2 коэффициент вязкости & определяется лишь фонон-дислокационным взаимодействием и не содержит в себе компоненту торможения, обусловленную взаимодействием "дислокация-дислокация". Показано, что точность определения абсолютного значения Ь в случае использования кристаллов с разной плотностью дислокаций существенно повышается и практически не за-.

Ьисит ог погрешностей, допускаемых при подсчете шок травления.

4. В кристаллахСь'З ,К.Се , Ыасе , Ь\Р при температурах 77 - 300 К динамическое торможение дислокаций лимитируется суперпозицией двух механизмов - фононного ветра и релаксации "медленных" фононов. Величина торможения связана прямо пропорциональной, а крутизна его температурного хода - обратно пропорциональной зависимостью с температурой Дебая и энергией решетки исследованных кристаллов.

5. Экспериментально обнаружен эффект смещения дисперсионных спектров и выявлено аномальное изменение скорости упругих волн в области частот 7,5 - 217,5 ЩЦ в кристаллах с остаточной деформацией 0,2 - I %. Смещение области дисперсии в сторону низких частот и последующая инверсия вызваны немонотонным изменением длины дислокационного сегмента при его раскреплении за счет деформации я последующем закреплении в результате его взаимодействия с дислокациями "леса" и радиационными дефектами.

6. Предложена и апробирована методика определения коэффициента торможения & по анализу частотных спектров затухания и скорости упругих волн, сняты^на кристаллах с разной плотностью дислокаций. На ее основе ти^Ь^гнезависимость коэффициента Ь и немонотонное изменение длинышИиркационной петли при варьировании плотности дислокаций, ^чтоНК^лило уточнить данные, найденные из частотной зависимости дЖремента, и осуществить проверку ведущих теорий дислокационного внутреннего трения.

7. Установлено, что в кристаллах существует предельная скорость нагружения, при которой после деформации релаксация напряжений на макроуровне не происходит, но ее проявления ' заметны на микроуровне. При этой скорости, зависящей от степени деформации, чистоты, жесткости кристалла и плотности дислокаций "леса", устанавливается равновесие между внутренними напряжениями и внешними еще в процессе нагружения образца. Микроструктурные исследования кристаллов, деформированных при различных скоростях деформации, позволили выявить критерий начала релаксации напряжений, который связывается не столько с уровнем плотности дислокаций, сколько со скоростью их накопления, что изменяет характер закрепления дислокаций дефектами и приводит к быстрому

росту внутренних напряжений и нарушению указанного равновесия.'

8. В условиях отсутствия релаксации напряжений обнаружен акустический эффект возврата, глубина которого при увеличении деформирующего нацрякения изменяется по типу кривой с максимумом. При фиксированном уровне напряжений ультразвуковая релаксация протекает при неизменной плотности дислокаций и монотонном укорочении длины дислокационной петли вследствие ее закрепления избыточными точечными дефектами, возникающими при деформировании кристалла.

9. На основе изучения механических свойств кристаллов С&З ориентации, близкой к направлению <100>, выявлено влияние температуры, скорости деформации и угла ориентировки на параметры сбросообразования и установлена связь между ними. Показано, что снижение предела сбросообразования, имеющее место при увеличении угла ориентировки, температуры, начиная с температур 400 К, и снижении скорости деформации, всегда сопровождается ростом толщины полосы сброса и изменением ее формы. При температурах 400 К предел сбросообразования имеет атермичес-кий характер.

10. Опытами установлено, чтоАртя кристаллы Суа до сброса деформируются упруго и на^вюляют в ыакроопытах релаксационных свойств, в них весь^рИиетно протекают динамические явления возврата. Ая алиава ем о н о кн о г о изменения глубины возврата затухания при разныхуровнях напряжения, а также постоянство плотности дислокаций и уменьшение средней эффективной длины дислокационной петли при его фиксированном значении показывают, что в кристаллах С'Ь'й процессу сброса предшествуют процессы скольжения и упрочнения.

11. Увеличение длины дислокационного сегмента и снижение концентрации примесей на дислокациях с ростом температуры, близость значений энергий активации движения дислокаций и диффузии анионных вакансий, некоторые различия меаду опытом и теорией в ходе силовых зависимостей для активационного объема, а также температурные изменения предела сбросообразования показывают, что механизмы деформации в иодистом цезии имеют диффузионную природу.

Основные результаты диссертации отражены в работах: , .

'I. Петчепко A.M., Старцев B.II., Андронов B.M. Температурная зависимость коэффициента торможения дислокаций в хлористом калии при температурах 77-400 К // Тез. докл. совещ. "Динамка дислокаций".- Харьков: ФТИНТ, 1973.- С. 49-50.

2. Петченко A.M. Od измерении затухания методом экспоненты // Тез. докл. конф. "Биология и научно-технич. прогресс".- Пу-щино: Науч. центр биол. исслед. АН СССР, 1974.- С. 271-274.

3. Петченко A.M., Старцев В.И. Температурная зависимость коэффициента торможения дислокаций в MF // ФТТ.- 1974.- 16,

гё 12.- С. 3655-3659.

4. Петченко A.M., .Старцев В.И., Андронов В.М. Зависимость ко- ■ эффициента торможения дислокаций от температуры и плотности дислокаций в кристаллах хлористого натрия.- Киев: Наук.думка, 1975.- С. 291-296.

5. Петченко A.M., Сиренко А.Ф. Влияние пластической деформации на частотную зависимость внутреннего трения в кристаллах LiP // OTT.- 1975.- 17, J6 II.- С. 3373-3375.

6. Андронов В.М., Петченко A.M., Старцев В.И. Температурная зависимость коэффициента торможения дислокаций в хлористом калии при температурах 77-413 К // Акуст. журн.- 1975.- 2J, № 4.- С. 502-507.

7. Альшиц В.И., Петченко A.M. О температурном ходе динамического торможения дислокаций // Механизмы внутреннего трения в твердых телах.- М.: Наука, 1976.- С. 29-33. ■

8. Андронов В.М., Петченко A.M. Затухание ультразвука в деформированных монокристаллах // Акуст. журн.- 1976.- 22, № I,-С. 1-4.

9. Петченко A.M., Строялова Д.Л., Мозговой В.И. Установка для измерения поглощения и скорости ультразвука в кристаллах // Синтез и исследование оптических материалов.- Харьков: ВЩИ Монокристаллов.- 1987.- № 19.- С. 133-139.

10. Петченко A.M., Строилова Д.Л., Урусовская A.A. Температурная зависимость коэффициента демпфирования дислокаций в монокристаллах CaJ // OTT.- 1988.- 30, К II.- С. 3456-3460.

11. Петченко A.M., Мозговой В.И., Урусовская A.A. Вязкое торможение дислокаций в монокристаллах П«С1 при температурах 77 - 300 К // ФГГ.- 1988.- 30, 10.- С. 2992-2995.

12. Урусовская A.A., Мозговой В.И., Петченко A.M. Роль скорости деформация в развитии внутренних напряжений // Тез.докл. Всес. сем. "Кинетика и термодинамика пластической деформации".- Барнаул: Алтайский политехи, ин-т, 1988.- 4.2.-С.69.

13. Урусовская A.A., Мозговой В.И., Петченко A.M. Влияние скорости предварительной деформации на релаксацию напряжений в монокристаллах Had // Письма в ЖТФ.- 1988,- * 13.-

C. XI76-II78.

14. Петченко A.M., Мозговой В.И., Сиренко А.Ф. Вязкое торможение дислокаций деформированных монокристаллов Haci // ФГГ.-1989.- 21. * 6.- С. 320-322.

15. Урусовская A.A., Петченко A.M., Мозговой В.И. Скоростная чувствительность релаксации напряжений в монокристаллах NaCl // ФТТ.- 1989.- Д1, Jé I,- С. 195-199.

16. Мозговой В.И., Петченко A.M., Строилова Д.Л., Урусовская A.A. Анизотропия упругих и пластических свойств монокристаллов csJ // Тез. докл. 7 Всес. совещ. "Кристаллические оптические материалы".- Л., 1989.- С. 278-281.

17. Петченко A.M., Мозговой В.И., Сиренко А.Ф., Урусовикая A.A. Акустические исследования дислокационной структуры кристаллов во время нулевой релаксации напряжений // Тез. докл.12 Всес. конф. "Физика прочности и пластичности металлов и сплавов".- Куйбышев: КПИ, 1969.- С. I90-I9I.

18. TJxusovekaya A.A., Fetchenko A.M., Smirnova О.И., Btroilova

D.Ii. Kink-band formation in CsJ crystals // Coll. Abst. 12 Europen Cryst. Meet. (ЕСИ--12).- Moscow, OSSE, "1939.- P.440.

19. Петченко A.M., Мозговой В.И., Сиренко А.Ф., Урусовская A.A. Возврат затухания и скорости ультразвука при релаксации напряжений в монокристаллах хлористого натрия // ФТТ.- 1989. - 31, № 6.- С. 127-130.

20. Петченко A.M., Строилова Д.Л., Урусовская A.A., Смирнова О.И. Сбросообразование в кристаллах иодистого цезия при различных условиях деформации // ФТТ.- 1990.- 3g, К 5. -С. I39D-I393.

21. Петченко A.M. Влияние деформации на дисперсию скорости упругих волн в хлористом натрии // УФЖ.- 1990.- 35, № 9. - .

С. 1385-1387. ' .

22. Мозговой В.И., Петченко А.Ы., Сиренко А.Ф. Исследование демпфирования дислокаций акустических кристаллов Had ультразвуковым импульсным эхо-методом // Акуот. журн,- 1990. -Я I.- С. I0I-I05.

23. Петченко А.И. Исследование релаксационных процессов в Gsj акустическим методом // УАЗ,- 1990.- 35, Й 12.- C.I834-I837.

24. Петченко A.M. Дисперсия скорооти продольных ультразвуковых волн в NaCl // ИТ.- 1990.- 22, Я П.- С. 3362-3365.

25. Петченко A.M. Влияние подвижности дислокаций на частотную зависимость скорости ультразвука в NaCl // Тез. докл. Всео. сем. "Пластическая деформация материалов в условиях внешних энергетических воздействий".- Новокузнецк: СМИ, I99I.-C.32.

26. Петченко A.M., Строилова Д.1. Ультразвуковая релаксация при сбросообразоваяии в CaJ// OTT.- 1991.- 33, Я 3.- С.938-940.

27. tTrueovskaya A.A., Petchenko A.M., Hozgovol V.l. The influence of strain rate on stress relaxation // Phjs. Btat. ßoi. (a).- 1991.- 125, В 1.- P. 155-160.

28. Петченко A.Ii. Акустические исследования процессов сбросооб-

разования в кристаллах // Тез. докл. Всео. сем. "Пластическая деформация материалов в условиях внешних энергетических воздействий".- Новокузнецк: СМИ, 1991,- С. 31.

29. Петченко A.M. Дислокационное поглощение ультразвука в упруго деформированных кристаллах Csj// ФТТ,- 1991.- 33, Ä 5,-С. I54I-I544.

30. Петченко A.M. Влияние статического нагружения на затухание ультразвука в CaJ при различных температурах // УФЗ.- 1991. - 36, № 5,- С. 770-773.

-7

Г