Необычно большое время релаксации, определенное при измерении высокочастотного модуля сдвига вблизи температуры стеклования в объемном стекле Pd40Cu30Ni10P20 Текст научной статьи по специальности «Физика»

УДК 539.3

НЕОБЫЧНО БОЛЬШОЕ ВРЕМЯ РЕЛАКСАЦИИ, ОПРЕДЕЛЕННОЕ ПРИ ИЗМЕРЕНИИ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО МОДУЛЯ СДВИГА ВБЛИЗИ ТЕМПЕРАТУРЫ СТЕКЛОВАНИЯ В ОБЪЕМНОМ СТЕКЛЕ Ра40Си30№10Р20

© Ю.П. Митрофанов1*, С.В. Хоник2), А.Н. Цыплаков1*, В.А. Хоник1'

^ Воронежский государственный педагогический университет, г. Воронеж, Россия 2) Воронежский государственный университет, г. Воронеж, Россия, e-mail: [email protected]

Ключевые слова: металлические стекла; модуль сдвига; время релаксации.

Исследована изотермическая релаксация высокочастотного модуля сдвига металлического стекла вблизи и несколько выше температуры стеклования. Наблюдаемое время релаксации модуля сдвига оказалось в 20-45 раз больше независимо определенного максвелловского времени релаксации.

Природа стеклования является одной из наиболее глубоких и интересных проблем в физике конденсированного состояния. Стеклование происходит при непрерывном охлаждении переохлажденной жидкости, когда ее структура становится кинетически замороженной на экспериментальной временной шкале. Соответствующую константу релаксации обычно оценивают по формуле Максвелла, tm = r\G, где п - сдвиговая вязкость, G - нерелаксированный («мгновенный») модуль сдвига, а tm называют максвелловским временем релаксации. Время релаксации tm вводится как постулат на основе реологической модели Максвелла (последовательное соединение упругого и вязкого элементов), часто используемой при описании релаксационных процессов в переохлажденных жидкостях и стеклах [1]. Принято считать, что релаксационные процессы в стеклах должны идти с характеристическими временами релаксации порядка tm. В настоящем исследовании показано, что в случае изотермической релаксации модуля сдвига ниже и вблизи Tg такое предположение является ошибочным.

В работе выполнены in situ измерения высокочастотного модуля сдвига объемного стекла Pd40Cu30Ni10P20 вблизи и несколько выше калориметрической температуры стеклования (в интервале 545 < T< 570 K). Эти измерения показали, что в указанном диапазоне температур изотермическая релаксация обычного знака - рост модуля сдвига - сменяется релаксацией противоположного знака - его падением. Независимые результаты изохронных измерений (т. е. при постоянной скорости нагрева) модуля сдвига и

сдвиговой вязкости [2] позволили рассчитать максвелловское время релаксации tm. Характеристическое время релаксации т = 460-1110 с, рассчитанное из изотермической релаксации модуля, оказалось в 20-45 раз больше tm. Эти результаты показывают, что максвелловское время релаксации tm не всегда может использоваться как универсальный временной эталон при интерпретации различных релаксационных процессов в переохлажденных жидкостях и стеклах.

ЛИТЕРАТУРА

1. Nemilov S.V. // J. of Non-Crystalline Solids. 2006. V. 352. Р. 27152725.

2. Khonik V.A., Mitrofanov Yu. P., Lyakhov S.A., Vasiliev A.N., Khonik S.V.,

Khoviv D.A. // Physical Review B. 2009. V. 79. Р. 132204.

БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по гранту 09-02-97510-р_центр_а.

Поступила в редакцию 15 апреля 2010 г.

Mitrofanov Yu.P., Khonik S.V., Tsyplakov A.N., Khonik V.A. Unexpectedly large relaxation time determined by high-frequency shear modulus measurements near the glass transition of bulk glassy Pd40Cu30Ni10P20.

The isothermal relaxation of high-frequency shear modulus of a metallic glass near and slightly above the glass transition temperature has been investigated. The observed relaxation time has been found by 20-45 times more than independently observed maxwellian relaxation time.

Key words: metallic glasses; shear modulus; relaxation time.