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,
E -mail: semerenko@ilt.kharkov.ua
2Department of Materials Science and
Engineering,
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.
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, -длина 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.