Влияние дислокационной структуры на дефект модуля Юнга щелочногалоидных кристаллов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

• • ^ ' МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННШ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В.ЛОМОНОСОВА

ФИЗИЧЕСКИ ФАКУЛЬТЕТ

на правах рукописи

ЛЕГОТИН ДЕНИС ЛЕОНИДОВИЧ

УДК 548.4:534

ВЛИЯНИЕ ДИСЛОКАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ НА ДЕФЕКТ МОДУЛЯ ЮНГА ЩЕЛОЧНОГМОИДНЫХ КРИСТАЛЛОВ

Специальность 01.04.07. - физика твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук -

Москва - 1993

Работа выполнена на кафедре молекулярной физики и физических измерений физического факультета Московского государственного университета им.М.В.Ломоносова

Научные руководители - доктор физико-математических наук

Н.А.Тяпуника

кандидат физико-математических наук Г.М.Зиненкова

Официальные оппоненты - доктор физико-математических наук,

проф. А.А.Нацкельсон доктор физико-математических наук, проф. Д.М.Левин

Ведущая организация - Московский институт стали и сплавов

Защита диссертации состоится __19ЭЗг.

в часов в аудитории О ФА__на заседании

Специализированного совета й I ОФТТ (К 053.05.19) в МГУ ш.М.В.Ломоносова по адресу: IIS899, ГСП Москва, Ленинские горы, МГУ, физический факультет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ

Автореферат разослан " _ _ _ 1993 г.

Ученый секретарь

Специализированного ооввта Л I ОФТТ (К -053.05.19)

доктор физико-математических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность_текш. Основной проблемой физики твёрдого тела является установление связи между структурно-чувсвительными свойствами твердых тел и структурными дефектами, в них содержащимися, В частности, представляет интерес установление связи между упругими свойствами кристаллов и поведением дефектов при'налнчиии различных внешних воздействий. Диссертация посвящена одной из актуальных задач этого направления - исследованию влияния распределения дислокаций на упрутсе и неупругое поведение кристаллов, находящихся в ультразвуковом поле. Наличие структурных дефектов и их эволюция в результате внешнего воздействия оказывают существенное влияние на упругие свойства материалов. Современная теория не позволяет описать изменения упругих свойств реальных кристаллов (кристаллов с дефектами), поэтому экспериментальные исследования (натурные и ЭВМ эксперименты) важны для развития указанной проблемы.

Цель_работы заключалась в том, чтобы методами натурных и ЭВМ экспериментов изучить влияние распределения дислокаций и процессов формирования дислокационной структуры под действием ультразвука на дефект модуля Юнга кристаллов хлористого натрия.

Научная довизна и дра!<тиче£кая_значто1сть £аботыл Новизна данной работы состоит в том, что впервые исследовалось влияние распределения дислокаций на эффективный модуль Юнга щелсчногало-идных кристаллов, находящихся в ультразвуковом поле. Показано, что на дефект.модуля Юнга оказывает влияние не тольно плотность дислокаций, но и их распределение по пространству, состав дислокационных ансамблей по знаку вектора Бюргерса. Упругое поведение кристаллов изменяется начиная с некоторой пороговой амплитуды ультразвука и существенным образом зависит от наг-чального распределения дислокаций и особенностей процесса эволюции системы дислокации - точечные"дефекты.

При введении в кристалл дислокаций, такими способами, когда ансамбли из дислокаций, имеющих разные знаки, прос^акственно разделены, вклад дислокационной деформации в дефект модуля Юнга оказывается наибольшим, по сравнению с вкладом дислокационных ансамблей с нулевой тензорной плотностью.

Установлено, что распределение дислокаций оказывает существенное влияние и на прочностные характеристики щелочногалоидных .

кристаллов, в частности, на микротвердость.

Методом ЭВМ моделирования установлена тонкая структура облака виртуальных дислокаций, генерируемого источником под действием ультразвука. Показано, что источник может генерировать дислокационные петли по механизму, отличному от механизма Франка-Гида.

Разработаны модель и алгоритм оценки вклада дислокационной деформации в дефект модуля Юнга на основании ЭШ экспериментов. Преложена интерпретация особенностей экспериментально наблюдаемых зависимостей дефекта модуля Юнга от амплитуды ультразвуковых колебаний.

Все, полученные в работе результаты, являются оригинальными. Они углубляют знания с связи микро и макрохарактеристик упругого поведения кристаллов и важны для прикладных целей создания материалов, свойства которых были бы стабильны по отношению к вибрационным воздействиям.

На_запщт^ выносится ¿ледащее:

1. Экспериментальные результаты о влиянии дислокационной структуры и распределения дислокаций в объеме щелочног-алоиднкх кристаллов на дефект модуля Юнга.

2. Экспериментально установленный факт, что при одинаковой плотности дислокаций, но различном их распределении по объему кристаллов хлористого натрия,' зависимости дефекта модуля Юнга от амплитуды ультразвука существенно различны.

3. Результаты ЭШ экспериментов о различных механизмах генерации дислокаций под действием ультразвука, условия при которых они реализуются. Данные о структуре облака вирауальных-дислокаций.

4. Зависимости вклада дислокационной деформации в дефект модуля Юнга от амплитуды ультразвука, полученные в ЭВМ экспериментах для щелочногалоидных кристаллов.

5. Возможная интерпретация особенностей экспериментально наблюдаемой в кристаллах ИаС1 зависимости дефекта модуля Юнга от амплитуды ультразвука.

Апробация даботьи Результаты работы докладывались на Международном семинаре "Эволюция дефектных структур в металлах и сплавах" (Барнаул, 1992г.).

Основные результаты опубликованы в двух печатных работах.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Содержание работы изложено на страницах, включающих страниц основного текста, ри-

сунков и 2- таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во_введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель диссертационной работы и определены объект и метод исследований. Здесь же приведены основные положения,-которые выкосятся на защиту.

Пе£вая_глава_ диссертации посвящена обзору литературы. В ней дано краткое описание упругих свойств щелочногаловдных кристаллов, приведены экспериментальные данные об эффективном модуле Юнга ЩГК, дислокационной деформации и дефекте-модуля Юнга, возникающих в кристаллах под действием знакопеременной нагрузки. Дается обзор работ, посвященных моделированию процессов размножения дислокаций и эволюции дислокационных источников под действием ультразвука. Здесь же сформулирована постановка задачи.

Во_вто£ой главе изложена методика приготовления образцов с различным распределениемдислокаций, методы измерения дефекта модуля Юнга, дислокационной деформации и внутреннего трения исследуемых образцов, находящихся в акустическом поле. Здесь же приведены данные об исходном состоянии исследованных образцов.

Для создания различных распределений дислокаций использовались два способа введения дислокаций в образцы: деформация ультразвуком и деформация статическим изгибом в изложнице.

Деформация ультразвуком осуществлялась с помощью составного пьезоэлектрического осциллятора в килогерцевом диапазоне частот. При соблюдении резонансных условий максимум смещений находится в месте склейки образца с кварцем, а деформация и напряжение максимальны в центре образца при возбуждении колебаний на основной частоте, При таком способе нагружения,изменения макроскопических свойств образца и плотности дефектов согласуются с распределением напряжений в стоячей ультразвуковой волне.

Контроль за изменением состояния образцов в процессе деформации. осуществлялся по вольт-амперным характеристикам / I /.

В результате деформации ультразвуком в образце формируются

три четко выраженные зоны, кавдая из которых занимает одну третью часть длины образца. В центральной зоне плотность дислокаций составляла ~ 10 см-^. Здесь распределение дислокаций по объему образца достаточно однородно, тензорная плотность дислокаг-

ций близка к нулю. За пределами этой зоны плотность дислокаций

л л —?

равна исходной и составляет ^10 см . Продеформированный таким

способом образец раскалывали- на три части одинаковой длины. Для дальнейших опытов использовались части образцов с высокой плотностью дислокаций.

Деформация- образцов статическим изгибом проводилась в следующем порядке. Исходный образец зажимали в специальной изложнице и помещали в муфельную печь. В течение двух часов образец нагревали до 160°С, три часа выдерживали при этой температуре и далее образец остывал вместе с печью. Ожидаемая плотность дислокаций, введенных таким способом,связана с радиусом изложницы соотношением f =1/6/? , где Ь - вектор Бюргерса, R - радиус изложницы / 2 /. Получаемое в результате деформации изгибом распределение дислокаций в объеме образца неоднородно. В растянутой и сжатой областях образцов плотность дислокаций составляла ~ Ю^см-^, на средней линии ~ Ю6.см-2. Распределение дислокаций по длине образцов определяется формой изложницы и начальным распределением источников. Подчеркнем, что в растянутой и сжатой областях образца находятся дислокации разного знака, тензорная плотность дислокаций в них не равна нулю. В результате деформации изгибом в образцах возникали мощные остаточные поля напряжений, что наблюдалось поляризационно-оптическим методом.

Для измерения плотности дислокаций и их распределения до и после деформации использовался метод химического избирательного травления. Испытания образцов на микротвердость проводились по стандартной методике на приборе ШТ-3. Изучение поведения предварительно деформированных образцов в акустическом поле, а также измерения дислокационной деформации, дефекта модуля Юнга и внутреннего трения проводились с помощью метода составного пьезоэлектрического осциллятора / 3 /.

Объектами исследований служили щелочногалоидные кристаллы Nací . Серии образцов выкалывались из одного и того же монокристалла. Размеры образцов определялись из условий резонансного возбуждения их собственных колёбаний: длина составляла 16 и

р

72 мм, а сечения - 5x5 мм . Исштания проводились ка воздухе при комнатной температуре на частотах 142 и 37 кГц в интервале амплитуд деформации В* =0 + 4*10~4.

В третьей главе приведены экспериментальные результаты по влиянию ультразвукового поля на дислокационную структуру и дефект модуля Юнга щелочногалоидных кристаллов с различным'начальным распределениемдислокаций. Здесь же приведены экспериментальные данные, показывающие, что распределение дислокаций существенно влияет на микротвердость кристаллов.

Известно, что ультразвук может измеаять дислокационную структуру кристаллов. В образцах, не подвергавшихся предварительной деформации, существует пороговое значение амплитуды ультразвука, начиная с которого происходит размножение дислокаций. При частоте ~ 140 кГц пороговое значение амплитуды относительной деформации составляло ¿"^р^З'ПГ4.

Экспериленты, проведенные на образцах, предварительно деформированных ультразвуком, показали, что в этом случае при повторном нагрукении ультразвуком в образцах не происходит размножения дислокаций вплоть до амплитуд Е° =4*10"^, при которых образцы разрушаются. Это связано с тем, что при предварительной деформации было достигнуто предельное состояние системы дислокации-то-чечные дефекты.

Поведение под действием знакопеременной нагрузки образцов, предварительно деформированных изгибом, существенно отличается от поведения предварительно недеформированных образцов и образцов, предварительно деформированных ультразвуком. Процессы перераспределения, размножения и аннигиляции дислокаций в предварительно изогнутых образцах начинаются при меньших амплитудах относительной деформации, практически сразу после приложения нагрузки,

Р10~4. В результате действия ультразвука появляется характерное для ультразвуковой деформации распределение по длине образца: плотность дислокаций существенно возрастает вблизи пучности напряжений и уменьшается к узлам. Созданное изгибом распределение по ширине образца при этом сохраняется. Средняя по образцу плотность дислокаций до и после деформации ультразвуком изогнутых образцов практически одинакова.

Пример, иллюстрирующий изменение под действием ультразвука распределения дислокаций^предварительно изогнутом образце дан на

я

¿2-1

см2* м6

8 -

В О

Г

Г

0 1 Ч 6 8 10 12- 14 £6 ММ Растяжение

в'

Сжатие

Длина, мм

Рис.1. Изменение под действием ультразвука распределения дислокаций по длине образца, предварительно деформированного изгибом.

--- До ультразвукового воздействия.

-:— После обработки ультразвуком.

рис.1. Гистограммы распределения дислокаций по длине образца, предварительно деформированного изгибом до воздействия ультразвуком изображены на рис.1 пунктиром, после - сплошными линиями,

Поляризационно-оптические исследования показали, что в результате такого перераспределения дислокаций под действием ультразвука в изогнутых образцах происходит релаксация внутренних напряжений. Характерные примеры экспериментально наблюдаемых зависимостей дефекта модуля Юнга от амплитуды деформации для образцов с различным начальным распределением дислокаций, представлены на рис.2. Из рисунка видно, что при амплитуде деформации £" -=3'10~^ дефект модуля Юнга в образцах, предварительно деформированных ультразвуком (кривая I) на порядок меньше, чем в предварительно изогнутых и исходных (кривые 3 и 2 соответственно). Химическое избирательное травление показало, что средняя плотность дислокаций при этой амплитуде во всех трех случаях была одинаковой и составляла см . Зависимости ^ ( £') образцов с различным начальным распределением существенно отличаются друг от друга. Зависимость ~ ( £") в образцах, предварительно деформированных ультразвуком представляет собой гладкую, медленно возрастающую кривую. Та же зависимость для исходных образцов имеет особенную точку, соответствующую Начиная с этой амплитуды деформации изменение дефекта модуля с увеличением амплитуды резко возрастает. Зависимость предварительно изогнутых образцов не имеет особых точек, с увеличением амплитуды изменяется плавно и во всем интервале исследованных амплитуд превышает значения для исходных и предварительно деформированных ультразвуком образцов.

Дефект модуля Юнга, возникающий, в образцах под действием знакопеременной нагрузки, связан с их дислокационной структурой и определяется в основном, двумя факторами: нагревом образца за счет колебаний и движения дислокаций ¿Т и возникающей при движении дислокаций дополнительной дислокационной деформацией £а£ . Различия зависимостей ( <£') для образцов с различным рас-

пределением дислокаций обусловлены в основном различной дислокационной деформацией.

Для образцов с исходным распределением дислокаций при амплитудах > ¿"дорог происходит активное перемещение и размножение дислокаций, вклад в дефект модуля становится определяющим и

Рис.2. Зависимости от амплитуды относительной деформации изменения дефекта модуля Юнга следующих образцов:

1 - образец предварительно -деформирован ультразвуком

2 - исходный образец

3 - образец предварительно деформирован изгибом

зависимость {£') резко идет вверх (рис.2, кривая 2). В

предварительно изогнутых образцах создано такое распределение, при котором дислокации приходят в движение уже при малых амплитудах внешнего напряжения. Вклад £о/ заметно проявляется практически сразу после начала деформации и зависимость {£") проходит значительно выше аналогичных зависимостей для исходных образцов (рис.2, кривая 3).

Если создано распределение, при котором дислокации мало подвижны (предварительная деформация ультразвуком), то вклад. £а/ в дефект модуля мал и зависимость ( £°) в основном определяется

наСревом образца (рис.2, кривая I).

Таким образом, проведенные эксперименты показали, что распределение дислокаций существенным образом влияет на дефект модуля Юнга кристаллов, находящихся в ультразвуковом поле.

В че^в.ертой главе приведены результаты ЭВМ моделирования особенностей поведения дислокационных источников под действием ультразвука. Описаны модель и алгоритм, используемые в расчете.

В / 4, 5 / отмечалось, что под действием ультразвука дислокационный источник может генерировать петли по механизму, отличному от механизма Франка-Рида. Эта особенность развития дислокационной петли под действием ультразвука была иллюстрирована схемой (рис.3 з / % /), которая основывалась на данных моделирования и разумных предположениях. Представляло интерес методом ЭВМ эксперимента детально исследовать указанную выше особенность.

Для анализа работы источника дислокаций были использованы модель и алгоритм, описанные в /' 5, 6 /.

Программа расчета, по сравнению с / 5, 6 / была модифицирована, что позволило проследить за эволюцией дислокационного источника при временах £ > Т/4. Расчеты производились применительно к модельному кристаллу с вектором Бюргерса Ь =3.99*10"""^ м и коэффициентом динамической вязкости В =0.21 мПз / 7 /. Учитывалось также влияние стартовых напряжений на процесс генерации дислокаций источником.

В / 4, 5 / предполагалось, что рассматриваемый механизм может реализовываться при амплитудах', б*' несколько меньших , если под (Г/ понимать критическую амплитуду напряжения,• при которой за 0.5 периода происходит генерация замкнутой дислокационной петли.

1р

Рис.3.. Последовательные стадии эволюции дислокационного сегмента ( а и б ), закон изменения напряжения во времени ( в ).

Дальнейшие расчеты показали, что существует некоторая область амплитуд напряжений ( (5* + 6), в пределах которой всегда имеет место данный механизм образования петель.

Характерный пример, иллюстрирующий последовательные стадии эволюции дислокационной петли и соответствующие им напряжения, приведен на рис.3 айв. Стадия I соответствует моменту времени 0.12 Т, при котором напряжение достигает значения б' = •

КО £

На стадии 2 дислокационный сегмент приобретает форму полуокружности с радиусом /? - £/2. При напряжении, равном амплитудному значению, форма сешента соответствует конфигурации 3, ( г? =Т/4), Во вторую четверть периода, несмотря на то, что напряжение уменьшается, петля продолжает расширяться. Из сравнения конфигураций 4 и 5 видно, что когда ветви петли вблизи узловых точек начинают двигаться в обратном направлении, центральная часть сегмента продолжает двигаться в прежнем направлении. Зто объясняется тем, что максимальную кривизну имеют участки петли, вблизи узловых точек. Стадии 6-8 характеризуют сжатие петли за время (0.5 -0.6)Т. Дальнейшее развитие конфигурации 9 приводит к образованию замкнутой петли и восстановлению источника (рис.3 б). Расчеты показали, что время существования такой петля мало t 0.02 Т и сна аннигилирует практически сразу после образования.

Интервал о*/ - , в пределах которого реализуется дан-

ный механизм, зависит как от длины источника, так и от частоты ультразвука (рис.4). Ширина этого интервала возрастает с увеличением длины петли и с ростом частоты. На рис.4 зависимость £ ) представлена кривили I и I', кривые 2 и 2* показывают зависимость

6}Г ). Заштрихованные области соответствуют таким значениям / и С" , при которых наблюдается размножение дислокаций по данному механизму. На том же рисунке для сравнения приведена зависимость &нр ( £ ) (кривая 3). Из рис.4 видно, что с увеличением £ отличия от СГ£ и (3~ возрастают; интервал амплитуд напряжений, где реализуется данный механизм, расширяется. Из рис.4 также видно, что размер области ¿5* * зависит от вязкости, с увеличением вязкости область амплитуд, в которой работает данный механизм генерации петель увеличивается.

Таким образом, можно выделить следующие интервалы амплитуд, в пределах которых поведение дислокационных сегментов различно. В интервале амплитуд от 0 до дислокационные сегменты ссвер-

а' - коэффициент вязкости В=0.21 мПз б - коэффициент зязкости В=1.1 1лПз

шают колебательные движения. Отметим, что дислокационный сегмент в процессе цо'лебаний может достигать закритических размеров ( Й > £¡2) при амплитуде напряжения СГ°> <5~/ » но (¡Г° ( (7*2 см.рис.3 в), в интервале амплитуд от б* до реали-

зуется рассматриваемый механизм образования петель. Начиная с амплитуды (э£ размножение дислокаций происходит по традиционному механизму Франка-Рида, детально проанализированному в / 5, 6 /.

Рассмотренные выше результаты получены без учета полей отрезков дислокации,не лежащих в плоскости скольжения. Наличие отрезков дислокации, принимаемых в данной модели перпендикулярными к плоскости скольжения, благодаря их ориентирующему действию, способствует реализации рассматриваемого механизма. Согласно / 8 /, линия дислокации вблизи узловых точек может скачком повернуться на 180°. Кроме того, в результате действия этого постоянного во времени поля, площадь, заметаемая дислокационным сегментом в процессе его эволюции, существенно увеличивается. Так, при £ =5 мкм, / = 140 кГц, В =0,21мПз, '(э°=1,9 МПа заметаемые петлей площади отличаются в 5-6 раз. Эти результаты согласуются с / 6 /.

Учет стартовых напряжений приводит к тому, что движени®дис-локации под действием знакопеременной нагрузки становится скачкообразным. В промежутке времени, когда сумма внешней силы и силы самодействия меньше силы трения покоя, дислокационный сегмент неподвижен. Расчеты показали, что учет стартовых напряжений не приводит к существенным изменениямввда зависимостей 0"/( б) и

Проведенное моделирование позволило обнаружить особенности процесса аннигиляции дислокационных петель, испущенных источни.сом под действием ультразвука по механизму Франка-Рида. Анализ работы дислокационного источника при амплитудах ультразвука б"°> » показал, что эволюция источника не может приводить к реальному размножению дислокаций в его плоскости, все nelim, исцущенные в одном полупериоде, в результате взаимодействия с источником, аннигилируют в течение следующего полупериода. Рассмотрим детально процесс аннигиляции дислокационной петли при ее взаимодействии с источником. В начале второго полупериода под действием отрицательного внешнего напряжения, испущенная в первом полупериоде дислокационная петля, сжимается, а источник прогибается ей навстречу, причем, петля и источник притягиваются друг к другу. В результате наступает момент, когда участки петли и источника'встречаются,

происходит аннигиляция этих участ-'ков и образуется конфигурация, подобная конфигурации 5 на рис.3. Далее развитие такой конфигурации происходит по механизму, описанному выше (рис.3, кривые 6 -10) и приводит к аннигиляции петли и восстановлению источника. Таким образом, начиная : с некоторой амплитуды ультразвука (7* , каждый дислокационный источник окружает себя облаком виртуальных дислокаций. Поведение этого облака, генерация к аннигиляция петель в нем зависят от соотношения напряжений, действующих на источник, частоты ультразвука, длины источника и динамической вязкости среды.

В штой главе предложены модель и алгоритм расчета дислокационной деформации и дефекта модуля Юнга, возникающих в ЩГК под действием ультразвука. Получены зависимости вклада дислокационной деформации в дефект модуля Юнга от амплитуды ультразвука для источников различной длины и при различных законах распределения их по дл^-инам. Проведено сравнение экспериментальных и расчетных кривых {£").

В предложенной модели расчет дефекта модуля Юнга проводился по следующей формуле: Lma,Tg

Т - <7Г>.- =агг jp(kt)Nie>dAdMe,

¿mi* О О

где ¿е - амплитуда упругой деформации, Ь - вектор Бюргерса, ?о - исходная плотность дислокаций, La -^наиболее вероятная длина источника, Т - период ультразвука, / U(^t)db « площадь, заметаемая источником при его движении, /У( 6 ) - функция распределения источников по длинам, Lmi* и Lna* - минимальная и максимальная длины источников. В качестве функции распределения использовались 5- функция и Кёлеровское распределение

No~jeKp(.e/L0)

Для учета размножения дислокаций при участии механизма поперечного скольжения использовалась упрощенная модель. Для дислокационного источника каждой длины существует такая амплитуда ультраг-звука, начиная с которой, источник за один полупериод испускает больше одной петли по механизму Франка-Рида. В предложенной модели принималось, что в момент времени, когда образуется вторая петля, п^ервая петля заменяется на источник, работающий в параллель-

ной плоскости и аналогичный исходному. При испускании следующих двух петель,каждый, полученный источник образовывал еще один подобный себе источник в параллельной плоскости. Считалось, что каждый образовавшийся источник заметает такую же площадь, как и исходный"и работает в фазе с ним. Поэтому общая заметаемая площадь вычислялась как произведение площади, заметаемой исходным источником, на число вновь образованных источников.

Разработанная программа позволила расчитать вклад дислокационной деформации в дефект модуля Юнга с учетом эволюции дислокационной структуры при различных амплитудах ультразвука. Учитывались .два механизма генерации дислокационных петель, процессы их аннигиляции (поведение виртуального облака) и размножение дислокаций по упрощенной модели поперечного скольжения.

Характерные особенности зависимости (/"), полученной

при расчете, рассмотрим на примере зависимости, приведенной на рис.5. Она получена для следующих условий: частота ультразвука / =140 кГц, коэффициент динамической вязкости ¿3 =0.21 мПз, вектор Бюргерса Ь =3.98'ПГ^ м, начальная плотность дислокаций Г„ =10^ см-2. Здесь использовано Кёлеровское распределение источников по длинам, ¿0 --0.8 мкм.^дил =0.2 мкм,/***=5 мкм. Из рис.5 видно, что кривая А^ имеет точки, в которых

ее наклон изменяется (отмечены буквами В- Е). Изменение наклона кривой (с") связано с изменением в эволюции дислокацион-

ных источников. На участке АВ источники совершают докритические колебания, дислокационная деформация и дефект модуля Юнга малы. На участке ВС происходит образование виртуальных облаков дислокаций, генерация и аннигиляция дислокационных петель. На участке С1) начинается размножение дислокаций, связанное с поперечным скольжением. На участке ВЕ количество дислокационных источников, образующихся при размножении, значительно увеличивается, поэтому дефект модуля Юнга резко возрастает.-

Сопоставим результаты, полученные при моделировании, с результатами натурного эксперимента. Экспериментальная зависимость ( Е'), полученная при нагрукении ультразвуком предварительно недеформирйванного образца прй тех же условиях, что и зависимость, представленная на рис.5, приведена на рис.6. Из сравнения рис.5 и рис.6 видно, что особенности, полученные при расчете, и связанные с эволюцией дислокэционных~источников,'присутству-

лЕ } Т' ч

3

г у

о

/

0.5

в I \ ^

\ /

/

V

У

7'

1

1 ¿,5- 2 2.5£о*10~Ч

с #

Рис.6. Зависимость (¿"'5, экспериментально полученная на образце А/аС£ в исходном состоянии.

ют на экспериментальной кривой (отмечены буквами А - Е на рис.5 и 6).

Качественное соответствие экспериментальных и расчетных результатов дает основание полагать, что предложенная модель, несмотря на принятые упрощения, достаточно хорошо отражает реальные процессы',"- происходящие в кристаллах под действием ультразвука.

В ¿аключенш_ сформулированы основные результаты и выводы работы.

Впервые были поставлены эксперименты с целью выяснить как влияет распределение дислокаций и структура их ансамблей на дефект модуля Юнга кристаллов, находящихся в ультразвуковом поле. Для создания различных дислокационных структур и их распределений з объеме кристаллов использовались два способа введения дислокаций: ультразвуком и статическим изгибом.

Результаты комплексных исследований поведения дислокаций в щелочногалоидных кристаллах, находящихся в ультразвуковом поле, с применением различных методик, включая ЭВМ эксперименты, позволяют сделать следующие выводы:

1. Установлено, что на дефект модуля Юнга щелочногалоидных кристаллов, находящихся в ультразвуковом поле, оказывает влияние не только плотность дислокаций, но и их распределение в объеме кристалла.

2. Установлено, что если в кристаллах создана дислокационная структура с тензорной плотностью, равней нулю, то даже при еысокоЯ плотности дислокация ~ Ю7 см~2 вклад дислокационной деформации в дефект модуля Юнга оказывается малым, по сравнению с эффектом нагрева образца за счет диссипации механической энергии дислокационными механизмами.

3. Показано, что в кристаллах, дислокационная структура которых характеризуется отличной от нуля тензорной плотностью и создает дальнодействующие поля напряжений, дефект модуля Юнга контролируется вкладом дислокационной деформации.

4. Показано, что распределение дислокаций оказывает влияние на микротвердость щелочногалоидных кристаллов.

5. Показано, что под действием ультразвука дислокашонный источник может генерировать петли как по механизму Франка-Рида, так и иным способом. Определены условия, при которых реализуется каждый из возможных механизмов.

6. Определены особенности поведения и структура облака виртуальных дислокаций, генерируемых источником под действием ультразвука по различным механизмам.

7. Предложены модель и алгоритм для расчета дефекта модуля' Юнга, обусловленного дислокационной деформацией под действием ультразвука.

8. На основании ЭВМ моделирования процесса дислокационной деформации под действием ультразвука, предложена интерпретация экспериментально,наблвдаемых зависимостей дефекта модуля Юнга от амплитуды. ■~

ОСНОВНЫЕ' РЕЗУЛЬТАТЫ ОПШШКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Благовещенский В.В., Леготин Д.Л., Тяпунина H.A.','Особенности работы дислокационного источника под действием ультразвука". 5Ш, 1993, т.75, бып.5. •

2. Тяпунина H.A., Леготин Д.Л., Пала Е.В.,"Влияние распределения дислокаций на дефект модуля Юнга". В кн.:"Зволеция дефектных структур в металлах и сплавах". Барнаул, Изд.АШ, 1992, с.21.

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Тяпунина H.A. Уцрочнение монокристаллов под влиянием ультразвуковых колебаний.В кн.¡"Физика деформационного упрочнения кристаллов". Киев, "Наукова думка", 1972, с.228-246.

2. Терра Ф. Автореферат канд. дисс., ШУ, 1978.

3. Швидковский Е.Г., Дургарян. A.A. Научные доклады высшей школы, 1958, I, KI, 211.

4. Белозерова Э.П., Благовещенский В.В., Зиненкова Г.М., Тяпунина H.A., Светашоз A.A. Особенности генерации дислокаций границами блоков в ЩГК при ультразвуковой вибрации. Известия ВУЗов, Физика, 1984, 3, 52-55.

5. Благовещенский В.В.»Автореферат канд. дисс., МГУ, 1982.

6. Ломакин А.Л. Автореферат канд. дисс., ИГУ, 1987.

7. Альшиц А.И., Инденбом В.Л.Динамическое торможение дислокаций. У®, 1975, 115, 1-39.

8. Дубнова Г.Н., Инденбом В.Л.О прогибании дислокационного сегмента и источника Франка-Рида.ФТТ,1968,10,1760-1768.