НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ АКУСТИЧЕСКАЯ РЕЛАКСАЦИЯ
В МОНОКРИСТАЛЛАХ ВЫСОКОЧИСТОГО ЖЕЛЕЗА
В.Д.
Нацик, Ю.А. Семеренко, П.П. Паль-Валь
ФТИНТ НАН Украины им. Б.И. Веркина, Харьков,
Украина
e-mail: palval@ilt.kharkov.ua
В
интервале температур 5¸150К изучены изгибные колебания тонкой
монокристаллической пластины высокочистого железа на частоте 3.6 кГц.
Исследованы температурные зависимости динамического модуля Юнга E(T)
и декремента колебаний d(T) исходного образца и влияние на них
предварительной пластической деформации порядка epl»1%, а
также последующего отжига. Результаты этих экспериментов показаны на рис. 1.
Рис. 1. Температурные зависимости E(T) и d(T) монокристаллического железа измеренные на
частоте 3.6 кГц, сплошными линиями на рис.1b показаны теоретические кривые,
рассчитанные по методике предложенной в [2].
Пластическая
деформация инициировала появление в области 31¸35
К релаксационного резонанса: пика и характерной ступеньки на
зависимостях d(T)
и E(T) соответственно. Отжиг приводил к уменьшению фона и пика
поглощения и к сдвигу резонанса в область низких температур. Результаты
измерений сопоставлены с полученными ранее методом составного вибратора данными
о зависимостях d(T)
и E(T) в образцах железа той же ориентации и состава на частотах
88 кГц и 352 кГц [1], где также обнаружен инициированный пластической
деформацией релаксационный резонанс в области температур порядка 50 К (см. рис. 2).
Рис. 2. Эволюция температурных зависимостей E(T)
и d(T)
монокристаллического железа в результате пластической деформации, последующего
низкотемпературного отжига и изменения
частоты колебаний (данные работы [1]).
Вся совокупность
полученных экспериментальных данных позволяет заключить, что введенные при пластической
деформации в образцы чистого Fe дислокации являются причиной появления
характерного для ОЦК металлов низкотемпературного a-пика
внутреннего трения. Сопоставление температурно-частотных спектров внутреннего
трения, полученных различными методами, а также статистический анализ этих спектров
на основе разработанной ранее [2] теории релаксационного резонанса при наличии
случайного разброса активационных параметров релаксаторов, позволяют
утверждать, что пики акустического поглощения, экспериментально наблюдаемые в
Fe в интервале температур 28¸55 К при изменении частоты
колебаний от 1 до 105 Гц [1,3-5], имеют единую физическую природу -
термически активированное возбуждение пар дислокационных кинков на невинтовых
дислокациях. Получены эмпирические значения активационных параметров
обсуждаемого релаксационного резонанса в Fe: частота попыток n0
»5·1010
с-1 и энергия активации U0 » 3.7·10-2 эВ.
В
экспериментах на частоте 3.6 кГц, кроме описанного выше основного резонанса, на
низкотемпературном склоне a-пика наблюдается
низкотемпературный сателлит - так называемый a’-пик,
локализованный около 12-13К. В том или ином виде a’-пик
неоднократно наблюдался различными авторами [3, 4, 5] (см. рис. 3). В работе [6]
показано, что отжиг приводит к сужению и сдвигу в область более низких
температур a-пика
и появлению a’-пика, который на
первоначальных кривых не наблюдался. В работе [7] показано, что a’-пик
должен характеризоваться тем же периодом попыток, что и a-пик.
