CC BY
42
а а а а
+ —<111> ^ —<100> + —<100> + —<100> ^
6 3 3 3
а<100> приводит к возникновению дислокаций с век-
тором Бюргерса а<100>.
При взаимодействии скользящих дислокаций со скользящими и двойникующих дислокаций с двойни-кующими для материала статической двойниковой прослойки возможно осуществление следующих реакций:
аа
— <111> + —<111> ^ а<100>
2 2
аа 3—<111> + —<111> ^ а<100>.
62
Дислокации с вектором Бюргерса а<100> являются сидячими, накопление и последующее объединение которых может привести к зарождению разрушения.
Выше отмечалось, что при составлении дислокационных взаимодействий учитывался критерий Франка. Встреча двух дислокаций с векторами Бюргерса, удовлетворяющими критерию Франка, совсем не означает, что дислокационная реакция будет реализована. Критерий Франка представляет собой лишь необходимое условие, указывая на потенциальную возможность ее протекания, но не является достаточным [6]. Более
корректно задача о возможности протекания дислокационной реакции решается путем вычисления величины зоны рекомбинации, образовавшейся в результате взаимодействия гибких дислокаций.
Необходимо отметить, что рассмотренные взаимодействия пересекающихся двойников определяют лишь возможные условия для распространения вторичного двойникования или скольжения. Для окончательного вывода необходимо исследовать условия зарождения двойникующих дислокаций во вторичных плоскостях двойникования.
ЛИТЕРАТУРА
1. Халл Д. Двойникование и зарождение трещины в металлах с ОЦК решеткой // Разрушение твердых тел. М., 1967.
2. Priestner R. The Relationship Between Brittle Cleavage and Deformation Twinning in BCC Metals. Deformation Twinning. New York; London; Paris: Metall Soc. Conf., 1964. V. 25. Р. 321-355.
3. Федоров В.А., Финкель В.М., Плотников В.П. Образование трещин на границе зерен и двойников в цинке при охлаждении до низких температур // Физика металлов и металловедение. 1980. Т. 49. Вып. 2. С. 413-416.
4. Федоров В.А., Куранова В.А., Плотников В.П. Особенности пересечения двойников в кадмии // Физика металлов и металловедение. 1986. Т. 62. Вып. 1. С. 161-165.
5. ВыгодскийМ.Я. Справочник по высшей математике. М., 1998.
6. Предводителев А.А., Троицкий О.А. Дислокации и точечные дефекты в гексагональных металлах. М.: Атомиздат, 1973.
УДК 537.221; 539.37
ДЕФОРМАЦИЯ КРИСТАЛЛОВ PbS В МАГНИТНОМ ПОЛЕ
© А.А. Урусовская, А.Е. Смирнов, Н.Н. Беккауер*
Россия, Москва, Институт кристаллографии РАН,
*Университет Дружбы народов
Urusovskaya А.А, Smirnov A.E., Bekkauer N.N. Deformation of PbS crystals in magnetic field. The action of magnetic field on PbS crystals during compression with constant strain rate causes their plastifying revealed in the lowering of the yield point, shortening of the easy glide deformation stage and reducing of the work-hardening coefficient. The observed macroscopic magnet plastic effect is similar to the one found earlier in alkali halides.
До сих пор опыты деформирования кристаллов в магнитном поле проводились преимущественно на металлах [1-4] и щелочногалоидных кристаллах [5- 7]. В большинстве случаев наблюдалось пластифицирующее влияние магнитного поля, проявляющееся в снижении предела текучести [5, 6] и (или) скорости деформационного упрочнения [7]. Влияние магнитного поля на пластичность полупроводниковых кристаллов изучено лишь в единичных работах [8, 9]. В настоящей работе приведены первые результаты пластической деформации кристаллов РЪБ в магнитном поле. Эти кристаллы имеют ионно-ковалентный тип связи и решетку типа №01.
МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
В работе использованы кристаллы, выращенные из расплава методом Бриджмена. Образцы для испытания
на сжатие были выколоты по плоскости спайности {100} размером около 1х1,5х3,5 мм3. Предварительная термообработка не проводилась. Сжатие осуществлялось на установке, использованной в [5, 6], со скоростью ~ 4-10-5 с-1 при комнатной температуре. Магнитное поле варьировалось от 0 до 0,45 Тл. Изучено влияние магнитного поля на кривые деформации и предел текучести.
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА
На рис. 1 представлены кривые деформации, полученные в отсутствие магнитного поля (1) и в магнитном поле 0,45 Тл (2). Можно видеть, что кривые в обоих случаях трехстадийные. Магнитное поле снизило предел текучести, сократило протяженность стадии легкого скольжения и уменьшило скорость деформационного упрочнения на II стадии деформации. Эти
а, МПа^
0 1 2 3 8, %
Рис. 1. Кривые деформации кристалла PbS при деформации в отсутствие магнитного поля (1) и в магнитном поле 0,45 Тл (2)
активных систем несколько, основные из них {100}<110> и {110}<110>, которые проявляются в разных условиях деформации. Первая преобладает при действии сосредоточенной нагрузки [9], а вторая - при сжатии вдоль <100> [10]. В последнем случае вклад в деформацию могут давать и концентраторы напряжений. Таким образом, в случае PbS имеется больше степеней свободы для влияния магнитного поля на пластическую деформацию. Пластифицирование PbS в магнитном поле можно объяснить теми же причинами, что и в случае ЩГК - облегчением открепления дислокаций от локальных препятствий в результате спин-спиновых взаимодействий в центре торможения и ядре дислокации. Ранее было установлено [11], что у кристаллов PbS основными препятствиями для дислокаций являются локальные скопления точечных дефектов.
ВЫВОДЫ
а, МПа
, МПа
Рис. 2. Зависимость предела текучести кристалла РЪ8 от магнитной индукции
изменения подобны тем, которые наблюдаются в щелочногалоидных кристаллах [5, 6]. Однако в отличие от последних у РЪ8 магнитное поле не сократило протяженность II стадии, а даже несколько удлинило ее. Тем не менее, уровень всей кривой деформации, записанной в магнитном поле, оказывается ниже уровня кривой в отсутствие магнитного воздействия. На рис. 2 показана зависимость предела текучести РЪ8 от магнитной индукции. Для использованной скорости деформации предел текучести ат изменяется плавно с ростом индукции B, причем до B = 0,3 Тл спад ат медленный, а выше B = = 0,3 Тл спад заметный. Таким образом, можно говорить, что и в случае РЪ8 макроскопический магнитопластический эффект носит пороговый характер. Удивительно, что у этого кристалла, который намного жестче ЩГК, чувствительность механических свойств к магнитному полю не меньше, чем у пластичных ЩГК.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Изменение протяженности и угла наклона различных стадий деформации в магнитном поле связывают с влиянием последнего на отбор активных систем скольжения [5, 6], в частности, стимулированием магнитным полем более частой смены активной системы скольжения на сопряженную. У ЩГК основной системой скольжения является система {110}<110>. У РЪ8
1. Воздействие магнитного поля в процессе пластического течения кристаллов PbS способствует их разупрочнению, т. е. и в этих кристаллах имеет место макроскопический магнитопластический эффект.
2. Эффект у PbS носит пороговый характер и заметно проявляется в полях выше 0,3 Тл.
3. Магнитное поле снижает предел текучести, сокращает протяженность стадии легкого скольжения и уменьшает наклон на стадии деформационного упрочнения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Galligan J.M., Pang C.S. The electron drag on the mobile dislocations in copper and aluminium at low strain-rate, temperature and field dependence // J. Appl. Phys. 1979. V. 50. № 10. P. 6253-6258.
2. Крыловский В. С., Лебедев В.П., Хоткевич В.И. Влияние магнитного поля до 67 кЭ на предел текучести алюминия // ФНТ. 1981. Т. 7. № 12. С. 1550-1557.
3. Павлов В.А., Перетурина И.А., Печеркина И.Л. Влияние постоянного магнитного поля на механические свойства и дислокационную структуру ниобия и молибдена // ФММ. 1979. Т. 47. № 11. С. 171-179.
4. Головин Ю.И., Моргунов Р.Б. Влияние постоянного магнитного поля на скорость пластического течения монокристаллов NaCl:Ca // Письма в ЖЭТФ. 1995. Т. 61. № 7. С. 583-586.
5. Урусовская А.А., Альшиц В.И., Смирнов А.Е., Беккауер Н.Н.
О влиянии магнитного поля на предел текучести и кинетику макропластичности кристаллов LiF // Письма в ЖЭТФ. 1997.
Т. 65. № 6. С. 470-474.
6. Альшиц В.И., Беккауер Н.Н., Смирнов А.Е., Урусовская А.А. Влияние магнитного поля на предел текучести кристаллов NaCl // ЖЭТФ. 1999. Т. 111. № 3. С. 951-958.
7. Головин Ю.И., Моргунов Р.Б., Баскаков А.А., Бадылевич М.В., Шмурак С.З. Влияние магнитного поля на пластичность, фото- и электролюминесценцию монокристаллов ZnS // Письма в ЖЭТФ. 1999. Т. 69. № 2. C. 114-118.
8. Даринская Е.В., Петржик Е.А., Ерофеева С.Н., Кисель В.П. Магнитопластический эффект в InSb // Письма в ЖЭТФ. 1999. Т. 70. C. 208-212.
9. Урусовская А.А., Тяагараджан Р., Классен-Неклюдова М.В. Дислокационная структура в кристаллах PbS в области действия сосредоточенной нагрузки // Кристаллография. 1963. Т. 8. № 4. C. 625-631.
10. Урусовская А.А., Cuзова Н.Л., Сангвал К., Смирнов С.П. Пластическая деформация кристаллов PbS при сжатии вдоль направления <100> // ФТТ. 1978. Т. 20. № 5. С. 1451-1453.
11. Urusovskaya A.A., Knab G.G. Internal stresses and the nature of obstacles for dislocations in PbS crystals // Phys. Stat. Sol. (a). 1980. V. 61. № 1. P. 203-206.
БЛАГОДАРНОСТИ: Авторы выражают глубокую признательность Г.Н. Ермолаеву за предоставленные кристаллы РЪ8.
