АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАНОСТРУКТУРНОГО СПЛАВА Ni80Fe20

В ОБЛАСТИ ТЕМПЕРАТУР 5-430 К

Семеренко Ю.1, Табачникова Е.1, Лиао П.2

1Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина НАНУ

пр. Ленина, 47, г. Харьков, 61103, Украина

E -mail: semerenko@ilt.kharkov.ua

2Department of Materials Science and Engineering, University of Tennessee

Knoxville, Tennessee 37996, USA

 

ACOUSTIC PROPERTIES OF THE NANOCRYCTALLINE ALLOY Ni80Fe20

IN THE TEMPERATURE RANGE 5¸430 K

Semerenko Yu., Tabachnikova Е., Liaw P.

 

In the temperature range 5¸430 K the temperature dependences of decrement and dynamic Young's modulus in a nanocryctalline alloy Ni80Fe20 are investigated. Acoustic measurements were carried out by flexural vibration technique at frequency 0.4 kHz. The grain size (30¸50 nm) was determined using electron microscopic technique. The effect of annealing at 430К  on parameters of low-temperature internal friction and the related dynamic Young's modulus was studied.

 

Подпись:  
Рис. Температурные зависимости логарифмического декремента колебаний d(T) и динамического модуля Юнга Е(T) наноструктурного сплава Ni80Fe20 полученного методом электроосаждения 
В настоящей работе впервые в области температур 5-430 К изучены температурные зависимости акустических свойств наноструктурного сплава Ni80Fe20 полученного методом электроосаждения [1].

Акустические измерения выполнены методом механической резонансной спектроскопии с электростатическим возбуждением изгибных колебаний консольно закрепленного образца на частоте 400 Гц в амплитудно-независимой области звуковой деформации e0 ~ 10-7. Использованный в работе метод неразрушающей механической спектроскопии сочетает высокую структурную чувствительность, избирательность и точность. Исследованные образцы в форме тонких прямоугольных пластин 20х3х0.25мм были вырезаны из более массивных заготовок. В процессе акустических измерений температура измерялась с точностью 50 мK при помощи Cu-константановой термопары, AsGa термометра и резистивного нагревателя. Скорость изменения температуры составляла ~ 2 К/мин.

Изучались температурные зависимости логарифмического декремента колебаний  (см. рис.) и резонансной частоты основной моды колебаний образца . Динамический модуль Юнга  рассчитывался по формуле  [2], где  - плотность,  лина и  - толщина образца. Принимая в качестве  теоретическое значение 8.65 г/см3 и считая, что значение температурного коэффициента линейного расширения наноструктурного материала близко к значению для крупнозернистого поликристалла  К, получим температурную зависимость динамического модуля Юнга  приведенную на рисунке.

При первом нагреве образца со скоростью 2К/мин от 5К до 430К в области температур ~350К был зарегистрирован широкий пик поглощения и соответствующая ему ступенька дефекта модуля. Далее образец выдерживался в течение 30 минут при 430К. При последующем охлаждении со скоростью 2К/мин было обнаружено, что отжиг при 430 К привел к практически полному исчезновению релаксационного резонанса, природа которого остается пока не выясненной.

 

Литература:

1. Hongqi LI, Peter K. Liaw, Hahn Choo and Amit Misra, Appl. Phys. Lett. 93, 051907 (2008).

2. Ф.М. Морс, Колебания и звук, ГИТТЛ. М.-П. 1949.